《新型特種復相銅合金的協調變形機制研究》是依託北京科技大學，由郭明星擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型特種復相銅合金的協調變形機制研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：郭明星
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於陶瓷粒子彌散強化銅合金協調變形性能差，加工難度大再加上生產工藝複雜使的該類合金生產成本一直居高不下，嚴重限制了其套用範圍。針對彌散強化銅合金協調變形性能差的這一瓶頸問題，本項目設計並製備了由FeC相構成的新型復相銅合金。充分利用FeC相馬氏體和奧氏體之間的相變，使復相合金兼具有高強度和高協調變形能力等特性。本項目擬採用納米顯微力學探針、HRTEM、XRD、3DAP顯微組織精細表征、SEM/TEM動態拉伸原位觀察和數值模擬等方法，對合金顯微組織重複性控制，FeC相結構和相變規律，組織性能間的定量關係，合金協調變形行為、強化及其理論模型創建、最佳化和套用等展開研究。通過研究掌握並提出合金復相組織搭配原則、協調變形機制及微機械複合材料預測模型等。本研究不僅對新型復相銅合金的進一步開發、加工和套用具有重要指導作用，而且對於更好地研究其它復相合金協調變形機制等共性關鍵科學問題也具有重要的科學意義。
結題摘要
針對高強度銅合金普遍存在加工難度大的共性問題，本項目充分利用Fe-C相處於奧氏體狀態（fcc結構）具有優異的加工性能，而處於馬氏體結構或bcc結構又可表現出較好的強化效果，設計並開發了幾種不同濃度新型Cu-Fe-C復相合金（Fe-C相濃度分別為1.0wt%，3.0wt%，5.0wt%）。由於結構可調控Fe-C相的含量、尺寸、結構、形態以及分布狀態等對合金變形行為影響顯著，本項目在調控Fe-C相的基礎上系統深入研究了該復相合金的協調變形行為及其相關機理，具體包括：（a）優異復相組織的重複性控制；（b）Fe-C相調控、結構和相變規律；（c）復相銅合金協調變形機制研究；（d）復相銅合金強化、抗高溫軟化和導電機制研究；（e）復相銅合金協調變形行為理論預測及其套用；（f）基於理論和實驗結果開發了更高濃度典型復相銅合金模型材料（10.0wt%）。研究表明，Fe-C相含量為1.0，3.0，和5.0 wt%的復相銅合金均能獲得優異的復相組織，不過隨其濃度增加，銅基體晶粒尺寸不斷減小，且基體內均勻彌散分布的Fe-C相粒子尺寸和數量均有所增加；對快凝態、冷軋態、熱處理態對應的Fe-C相精細表征顯示，Fe-C與基體界面結合良好，快凝態大部分Fe-C相均處於fcc結構的奧氏體，僅有少部分處於bcc結構的鐵素體和Fe3C滲碳體，此組織特徵使得該狀態合金具有優異的協調變形性能，冷加工變形量可達到95%以上，且在變形過程中或經高溫淬火處理均可誘發Fe-C相的馬氏體相變。此新型復相銅合金正是由於Fe-C相可以發生fcc結構奧氏體與bcc或馬氏體結構相之間的轉變，使得該合金可以兼具有高強度和高加工變形能力等突出優點。根據成分-工藝參數-組織-性能間定量關係創建了協調變形理論模型，利用其指導並製備了組織和性能優異的更高濃度復相銅合金模型材料。本研究不僅對新型復相銅合金的進一步開發、加工和套用具有重要指導作用，而且對於更好地研究其它復相合金協調變形機制等共性關鍵科學問題也具有重要的科學意義。
