非晶增強銅基複合材料的設計、製備及成形機制

《非晶增強銅基複合材料的設計、製備及成形機制》是依託南昌大學，由劉勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非晶增強銅基複合材料的設計、製備及成形機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉勇
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

鑒於非晶合金的優良力學性能（如高強度、高彈性），設計並製備新型的非晶增強銅基複合材料，使其兼具非晶合金的高強度以及銅合金的良好塑性。合理利用非晶合金在過冷液相區間熱塑性成形好的特性，開發擠壓工藝，使晶體合金與非晶合金進行複合成形。本課題選擇銅合金和銅基非晶合金為組元，揭示熱穩定性高的銅基非晶合金在過冷液相區間的變形行為和表觀粘度與溫度之間的內在關聯，設計並最佳化銅合金與銅基非晶合金的擠壓成形工藝，研究非晶增強銅基複合材料的成形機制。研究非晶增強銅基複合材料的界面行為，分析其界面結構、界面結合強度及其界面失效機制，以及在應力作用下非晶的剪下帶產生、擴展、及其與外層銅合金基體的相互作用。本項目研究成功，可望促進非晶合金的實際套用範圍，開拓一條製備複合材料的新途徑，揭示非晶合金與晶體合金的成形機制及其界面行為等相關領域的基礎理論，具有重大的學術價值，並促進江西地方特色銅加工產業的進一步發展。

結題摘要

本課題研究了一種新型的非晶增強銅基複合材料的設計、製備及其成形機制。本研究合理地利用了大塊非晶合金在過冷液相區間具有超塑性流變性能的特點，通過研究熱穩定性高的銅基大塊非晶在過冷液相區間的變形行為和表觀粘度與溫度之間的內在關聯，採用擠壓成形工藝，與銅合金複合擠壓成形。通過最佳化擠壓工藝參數，研究了非晶增強銅基複合材料的成形機制，成功製備出非晶增強銅基複合材料棒狀樣品和板狀樣品。本課題採用了光學顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、顯微硬度和萬能力學試驗機等測試分析手段和方法，對非晶增強銅基複合材料進行了結構表征、界面分析和力學性能測試，獲得了非晶與銅之間的界面結構模型，在過冷液相區間擠壓變形，形成了200nm厚度的冶金結合層；闡明了非晶體積份數對複合材料力學性能的影響規律，符合複合材料的混合準則；獲得了複合材料的界面結合強度，最大的界面強度為50-60MPa；揭示了複合材料變形過程中界面失效機制。通過本項目的實施，發表論文23篇，其中14篇SCI，4篇EI，培養“香江學者”1名，順利完成項目的預期目標。同時，本項目加深了與法國的國際合作與交流，為後續工作奠定基礎。