超高强CuNiSiMg系合金的相变及其对合金抗应力松弛性能的影响规律

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51271203
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The beryllium-free elastic copper alloys with super-high strength, excellent stress relaxation resistance and good electric conductivity are widely used to manufacture the environmental-friendly relays, which could bear high load and persist much longer time work. We have successfully developed a beryllium-free CuNiSiMg alloys with super-high strength, excellent stress relaxation resistance and good electric conductivity. However, the phase transformation behavior(especially in the early stage of aging)and the effect of phase transformation behavior on stress relaxation resistance in CuNiSiMg alloys dring aging have not been investiagted systematically yet. Three dimensional atom probe (3DAP) and high resolution electron microscopy will be used to investigate the interactions between the solute atom and vacancy and among the solute atoms themselves in the alloy during aging, and to reveal the existing form of micro-alloying elements in the alloy,the effect of micro-alloying elements on precipitating process during aging and structure evolution under normal working condition. In order to discover the mechanism of the excellent anti-stress relaxation properties of CuNiSiMg alloys,the precipitation behavior and the characteristic of precipitates of the alloy (including the characteristic of 'Mg atoms phere',the precipitate size,composition,structure,diffusion and distribution,and orientation relation between precipitates and matrix) during aging, and the interactions between the precipitates (including 'Mg atoms phere' ) and dislocations will be studied with crystallography analysis, thermodynamic and kinetic analysis of phase transformation. A new theory will be established to help developping the novel environmental-friendly elastic copper alloys as substitutes for toxic Cu-Be alloys from this study.
超高强、高抗应力松弛、无铍的导电弹性铜合金是航空、航天、民用电子等工业用高负载、高服役寿命的绿色环保型继电器等的关键材料之一。前期预研中我们成功研制出一种无铍且具有超高强、高抗应力松弛和良好导电性能的CuNiSiMg系合金,但对该合金时效相变规律(特别是时效早期相变规律)及其对合金抗应力松弛性能的影响尚缺乏系统研究。本项目拟采用三维原子探针和高分辨电子显微镜等手段,从原子层面上研究合金时效过程中溶质原子间以及溶质原子与空位间的相互作用,揭示微合金化元素在合金中的存在形式及其对合金的沉淀析出行为和服役过程中组织演变的影响规律;从晶体学结构、相变热力学及动力学的角度分析合金的析出行为和析出相特征(包括镁原子"气团"的特征,析出相大小、成分、结构、位向、弥散度和分布等)及其与位错的相互作用机制,探明合金具有高抗应力松弛性能的机理。通过研究将为替代毒性铍青铜的环保型铜合金开发奠定基础。

结项摘要

本项目对超高强弹性CuNiSiAlMg合金的成分设计、形变热处理、加工工艺参数、时效初期原子分布、沉淀相变行为、析出惯序、高温应力松弛行为等进行了系统的研究和分析,得到的主要结果及相关数据如下:(1)合金的铸锭组织呈树枝状结构,枝晶骨架主要为α-Cu相,第二相粒子主要为Ni2Si相、Ni3Si(Ni74Si26)和Ni3Al相。Al、Mg、Cr元素则均匀地分布在基体中。(2)合金高温压缩变形具有动态再结晶特征,可分为加工硬化、回复和动态再结晶三个阶段,合金适宜的热加工温度范围为850℃~900℃。热变形织构低温下主要为立方织构{001}<100>,高温下主要为Copper织构{112} <111>和 Gauss织构{011} <100>。(3)合金经优化单级时效处理后获得的性能为:硬度341HV,电导率26.5%IACS,抗拉强度1090 MPa,屈服强度 940 MPa,伸长率 3.5%。合金在450℃时效具有很好的抗过时效能力,即使时效20小时后硬度值仍有330.1HV。峰时效态合金在室温、100℃和200℃下加载100小时后的应力松弛率分别为4.05%、6.52%和9.74%。组合时效后有利于合金获得良好的综合性能,硬度372HV,抗拉强度1143MPa,屈服强度1072MPa,电导率26.7%IACS。(4)合金过饱和固溶体时效相变贯序为:过饱和固溶体→团簇→L12有序化(Ni3Si)→β-Ni3Si相→β-Ni3Si相+δ-Ni2Si相。在450℃时效5min后即发生沉淀析出,析出相尺寸约为3~4nm;时效60min后,析出相为β-Ni3Si和δ-Ni2Si相;时效480min后,出现了δ’-Ni2Si相,尺寸为13~15nm。500-550℃时效处理一定时间出现了条带状的不连续胞状析出。600℃时效60min后,δ-Ni2Si分布上出现了存在不同方向的变体。650-800℃时效长时间后析出相长大明显,可达250 nm。(5)固溶处理后,合金的各元素均匀地分布在基体中。时效早期,Al有在界面富集的趋势,其富集阻碍了团簇粒子的长大,使的析出相粒子较细小,提高了合金的应力松弛性能。不论添加Mg与否,冷轧均使时效硬度峰提前;添加Mg的合金时效硬度峰相对滞后,时效峰宽加大。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(2)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effect of Aging Time on the Corrosion Behavior of a Cu-Ni-Si Alloy in 3.5 wt% NaCl Solution
效果%20of%20老化%20时间%20on%20the%20腐蚀%20行为%20of%20a%20Cu-Ni-Si%20合金%20in%203.5%20wt%%20NaCl%20溶液
  • DOI:
    10.5006/1884
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Corrosion
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Li, Zhou;Han, Liang;Xiao, Zhu;Xiao, Tao
  • 通讯作者:
    Xiao, Tao
形变热处理对Cu-6.5Ni-1Al-1Si-0.15Mg-0.15Ce合金微观组织及性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    粉末冶金材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎三华;申镭诺;李周
  • 通讯作者:
    李周
形变热处理对Cu-2. 7Ti-0. 15Mg-0. 1Ce-0. 1Zr 合金组织和性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李思;姜业欣;李周
  • 通讯作者:
    李周
Microstructure Evolution and Hardness of an Ultra-High Strength Cu-Ni-Si Alloy During Thermo-mechanical Processing
超高强度铜镍硅合金热机械加工过程中的微观组织演变和硬度
  • DOI:
    10.1007/s11665-016-2147-8
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Liu, Y.;Meng, C. L.;Derby, B.;Zhang, W.
  • 通讯作者:
    Zhang, W.
Surface characterization and corrosion behavior of a novel gold-imitation copper alloy with high tarnish resistance in salt spray environment
新型高抗变色仿金铜合金的表面表征及盐雾环境腐蚀行为
  • DOI:
    10.1016/j.corsci.2013.05.026
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Corrosion Science
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Zhu, Anyin;Zhao, Yuyuan;Chen, Jinglin;Zhu, Yuntian
  • 通讯作者:
    Zhu, Yuntian

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其他文献

喀斯特地区土壤厚度降低和水分减少对两种草本植物混种后光合的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    赵雅洁;李周;宋海燕;张静;梁千慧;刘锦春
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 作者:
    张国庆;刘玉峰;刘娜;李周
  • 通讯作者:
    李周
不同土壤厚度、水分和种植方式对喀斯特两种草本凋落物分解质量损失和化学计量特征的影响
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    赵雅洁;张静;宋海燕;李周;李素慧;陶建平;刘锦春
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阿魏酸、川芎嗪微透析脑探针回收率测定及影响因素研究
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    廖卫国;王利胜;范文涛;李周;余健烨;廖丰蕴;吴银爱;巴文强;王玎
  • 通讯作者:
    王玎

其他文献

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李周的其他基金

时效强化铜合金强度、导电和弯折性能协同提升的组织结构调控机理
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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