Mo30Cu合金的组织与性能
合金钢牌号、化学成分
统一数
化学成分(质量分
字代号 A43202 A50202 A50403 A50183 A51453 A52183
牌号 20Cr2Ni4 20CrNiMo 40CrNiMOA 18CrNiMnMoA 45CrNiM0VA 18Cr2Ni4WA
C 0.17~O.23 0.17~0.23 O.37~O.44 O.15~0.21 0.42~0.49 0.13~O.19
20CrMn 0O..173~7~0.O2.3
4CrMn 0.174~5 O.
20CrMnSi O.222~3 O.
25CrMnSi
28
0.17~0.37 0.17~O.37 O.90~1.20 O.90~1.20
0.90~1.20 O.90~1.20 0.80~1.10 O.80~1.10
0.O9.0~901~.20 1.20
(1)牌号 和化学成 分见表3 表3—15 合金结构 钢的牌号 和化学成 分
钢组
Mn Mn MnV
siMn SiMn-
MOV
B
合 金 结 构 钢 ( G B / T 3 0 7 7 — 1 9
序
统一数
号
字代号
l
A00202
2
A00302
3
A00352
4
A00402
5
A00452
6
A00502
7
A01202
50CrVA O.5142~
15CrMn
0.18
0.20~O.45 0.17~O.37 0.17~0.37 O.17~O.37
0.30~O.60 0.50~O.80 0.50~0.80 1.10~1.40
1.35~1.65 0.80~1.10 00..8400~~1O..10
镍基合金简介
耐蚀性能
抗应力腐蚀开裂性能
合金
NAS NW276 NAS 254N NAS 329J3L SUS 316L
20% (108) ○ ○ ○ ○
MgCl2浓度(下段为沸点℃)
25% (110) 30% (115) 35% (126) 38% (134)
○
○
○
○
○
○
○
○
○
×
×
×
×
×
×
×
42% (142) ○ ○ × ×
沸腾50%H2SO4-Fe2(SO4)3水溶液
试验条件:试验时间24小时 腐蚀速度单位:
可由g/m²・h换算成mm/y mm/y = g/m2・h × 8.76/d (d为密度) [d]:NAS NW276:8.90g/cm³, NAS 254N:8.06g/cm³, NAS 329J3L:7.80g/cm³, SUS 316L:7.98g/cm³
物理性能
密度(g/cm³) 比热(J/kg・K)
电阻率(μΩ・cm) 热传导率(W/m・K)
热扩散率(m²/s)
平均热膨胀系数(10-6/℃)
Байду номын сангаас 机械性能
区分 标准 HR 14mmt CR 12mmt CR 2mmt
纵向弹性模量(MPa) 刚性模量(MPa) 强磁性 熔点(℃)
YS(N/mm2) ≧ 283 372 319 366
用途
C276合金在化工和石化领域得到了广泛的应用,如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系 统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸(如甲酸和乙酸)、海水腐蚀环境中 使用。 (1).纸浆和造纸工业,如煮解和漂白容器 (2).FGD 系统中的洗涤塔、再加热器、湿汽风扇等 (3).在酸性气体环境中作业的设备和元件 (4).乙酸和酸性产品的反应器 (5).硫酸冷凝器 (6).亚甲二苯异氰酸盐(MDI) (7).不纯磷酸的生产和加工 (8).其它:热交换器、离心分离机、干燥机、反应槽、制盐成套设备、排烟脱硫装置等
【精品硕士论文】电子封装材料钼铜合金胡制备工艺及性能
摘要本课题着眼于制备生产成本低廉、操作工艺简单、容易实现规模化生产、性能优良的高致密度电子封装用钼铜复合材料。
在遵循以上原则的情况下,探讨了成型压力、烧结温度、机械合金化、活化法、铜含量对钼铜复合材料密度、热导率、电导率、热膨胀系数、宏观硬度的影响。
利用扫描电镜、X-衍射仪、能谱仪、透射电子显微镜对钼铜复合粉末和烧结后的钼铜合金进行了组织和结构分析。
实验结果表明:(1)经混合后的钼铜粉由单个颗粒堆积在一起,颗粒没有发生明显变形,粒度比较均匀。
机械合金化后的钼铜粉末完全变形,颗粒有明显的层片状,小颗粒明显增多并黏附在大颗粒上面,有部分小颗粒到达纳米级。
混合法和机械合金化法处理的钼铜粉比较均匀。
机械合金化后的钼铜粉末的衍射峰变宽和布拉格衍射峰强度下降。
Mo-30Cu 复合粉通过机械合金化后在不同温度下烧结的钼铜合金致密度较高,相对密度最高达到97.7%,其热膨胀系数和热导率的实测值分别为8.1×10-6/K和145 W/m·K左右;(2)晶粒之间相互连接的为Mo相,另一相为粘结相Cu相,两相分布较均匀。
钼、铜相之间有明显的相界,有成卵形的单个钼晶粒和相互串联在一起的多个钼晶粒结合体,钼铜两相中均存在大量的高密度位错。
随着液相烧结温度的升高,钼晶粒明显长大;随着压制粉末成型压力的增大,液相烧结后钼晶粒长大;(3)随着粉末压制成型压力的增大,压制Mo-30Cu复合粉末的生坯密度增大,在1250℃烧结后,钼铜合金的密度、硬度、电导率、热膨胀系数和热导率变化都不大;(4)Mo-30Cu粉末中添加0.6%的Co时,在1250℃烧结1h后获得相对密度达到最高值97.7%。
随着钴含量的增大,合金电导率下降,硬度升高。
钼铜合金中加入钴时会形成金属间化合物Co7Mo6;(5)随着铜含量的增加,烧结体相对密度增大,铜含量在30%左右烧结体致密度达到最大值97.51%。
随着铜含量的增加,电导率、热导率和热膨胀系数增大,硬度下降;(6)随着孔隙度的增大,钼铜合金的导电导热性能急剧下降。
不锈钢的组织和性能
不锈钢的组织和性能不锈钢通俗地说就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
2.1各种类型不锈钢的特性1)马氏体型不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。
典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。
粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。
根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。
根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性,因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。
马氏体型不锈钢从大的方面来区分,属于铁-铬-碳系不锈钢,进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。
在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和鉬等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬镍系不锈钢中添加镍的强度特性如下描述。
Mo,Al,Cu,W对钢铁性能的影响
Mo,Al,Cu,W对钢铁性能的影响MO元素1、可明显的提高钢的淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和娇顽力;2、钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。
结构钢中加入钼,能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
在工具钢中可提高红性。
3、钼可增加钢之最大强度及硬度,因此在合金钢中也颇为重要。
a.能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。
b.在工作红热情况下,能使钢之硬度保持不变。
c.高速工具钢含钼,可予以较佳之切割性能。
d.合金钢中加入钼可去除回火脆性。
4、提高钢的淬透性,含量0.5%时,能降低回火脆性,有二次硬化作用。
提高热强性和蠕变强度,含量2%~3%时,提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力;5、钼的良好作用是:1)细化晶粒的作用比W更强,所以可降低钢的过热倾向性,提高强度、硬度、热稳定性。
2)Mo在钢中会使锻件σb、σs、HB↑,而使δ、ψ、αk↓。
提高M体回火稳定性,与Cr、Ni结合可大大提高淬透性,可细化晶粒,提高韧性,使锻造加工容易。
3)降低回火脆性,对某些结构钢可消灭回火脆性(如24CrMoV5),所以可提高强度而塑性并不降低,钼可提高钢的冲击韧性。
①又一说是合金元素(包括Mo在内)均只有抑制回火脆性的作用而不能达到消除回火脆性。
Mo的影响是:含量达0.2%即有良好作用。
所以普通合金结构钢含Mo0.25~0.4%对放置回火脆性温度范围550~600℃长期工作的钢才规定含Mo为0.5~0.6%,当含Mo量超过一定值时(对低碳钢此限为1.0%),则反而会使高温回火水冷钢变脆。
Mo钢长时间回火易变脆。
②当含P和Mo较高时,即使有Mo或W等也仍不能避免回火脆性产生。
③附带说说降低回火脆性的方法(见上段)。
4)提高钢的的矫顽力,改善磁性。
5)其碳化物也很稳定,它并阻止其它碳化物析出。
高温也很难向固溶体转移。
6)钼可代钨(因为原子量成半关系,所以可用1%Mo 代替2%W)。
Mo—Cu混合粉末机械合金化及固溶度热力学研究
1 实 验
采用平均粒度为 3 m 。 2 、纯度 为 9 .%的 M 9 9 o 粉 ,平均粒度为 3 m 8 、纯度为 9 %的 C 粉 , 9 u 按
Mo3 uMo6 u M —O uMo 1C 一 C 、 一 C 、 o lC 、 一 5 u合 金成 分 ( 数
为致密的复合颗粒。 如图 1 所示。球磨过程中. 形成
De .o 8 c2 o
文章编 号 :0902( 0) —020 1 —62 08 602-4 0 2 0 -
Mo C — u混合粉末机械合金化及固溶度热力学研究
胡保全 , 白培康 , 程 军
( 中北大学 材料科学与工程学院 &电 子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 00 5 ) 30 1
悬键和不饱和键等, 从而提高活性。 异类原子互相吸
引, 以及它 们之 间距 离 的缩 短 , 子互 扩散 加快 , 原 逐 渐 失去 原有粉末 的形状 .形成 亚稳态 的复合层显 微 组织结构 。粉末 由同类 元素颗 粒简单 的软 团聚变 成 异类原 子结合力 较强 的亚稳 态硬 团聚 .逐渐形 成较
摘 要 : 采用机械合金化方法对不同组分的M 、u oc 混合粉末进行加工, 球磨时间达到 5h 0。通过扫描电 镜及 x射
线衍射等对复合粉末的形貌 、 x射线衍射特征进行了分析 , 并对 c u在 M o中的固溶度进行 了研究。 结果表 明: 采用高
能球磨机械合金化方法可 以制备出平均晶粒尺寸在 5 m左右的 M — u复合粉末 , 0n oC 且粉末均 匀化程度很高 ; 从热
第6 期
胡保全 。 : oC 等 M — u混合粉末机械合金化及 回溶度热力学研 究
( ) 5mi a n
镍基合金
镍基合金管的性能、化学成分以镍为基体,能在一些介质中耐腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。
此外,含镍大于30%,且含镍加铁大于50%的耐蚀合金,习惯上称为铁-镍基耐蚀合金(见不锈耐酸钢)。
1905年美国生产的Ni-Cu合金(Monel合金Ni 70 Cu30)是最早的镍基耐蚀合金。
1914年美国开始生产Ni-Cr-Mo-Cu型耐蚀合金(Illium R),1920年德国开始生产含Cr约15%、Mo约7%的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金。
70年代各国生产的耐蚀合金牌号已近50种。
其中产量较大、使用较广的有Ni-Cu,Ni-Cr,Ni-Mo,Ni-Cr-Mo(W),Ni-Cr-Mo-Cu和Ni-Fe-Cr,Ni-Fe-Cr-Mo等合金系列,共十多种牌号。
中国在50年代开始研制镍基和铁-镍基耐蚀合金,到70年代末,已有十多种牌号。
类别镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织。
在固溶和时效处理状态下,合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳氮化物存在,各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下: Ni-Cu合金在还原性介质中耐蚀性优于镍,而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜,它在无氧和氧化剂的条件下,是耐高温氟气、氟化氢和氢氟酸的最好的材料(见金属腐蚀)。
Ni-Cr合金主要在氧化性介质条件下使用。
抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀,其耐蚀性随铬含量的增加而增强。
这类合金也具有较好的耐氢氧化物(如NaOH、KOH)腐蚀和耐应力腐蚀的能力。
Ni-Mo合金主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。
它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金,但在有氧和氧化剂存在时,耐蚀性会显著下降。
Ni-Cr-Mo(W)合金兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。
主要在氧化-还原混合介质条件下使用。
这类合金在高温氟化氢气中、在含氧和氧化剂的盐酸、氢氟酸溶液中以及在室温下的湿氯气中耐蚀性良好。
Ni-Cr-Mo-Cu合金具有既耐硝酸又耐硫酸腐蚀的能力,在一些氧化-还原性混合酸中也有很好的耐蚀性。
合金的结构和相图
1.匀晶相图
(1)匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线,其中Al1B称为液相线,是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度;Aα4B称为固相线,是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然,在液相线以上为液相单相区,以L表示;在固 相线以下为固相单相区,各种成分的合金均呈α固 溶体,以α表示;在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区,以α+L表示。A点是Cu的熔 点,B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织, 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的,因此,相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律, 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
钢的不同组织
钢的不同组织常见金相组织和性能1奥氏体A:碳在γ-Fe中的固溶体,在合金钢中是碳和合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体。
塑性很高,硬度和屈服点较低,布氏硬度值一般为17 0-220HB,使钢中质量体积最小的组织。
在1147摄氏度时可溶碳2.11%,在727摄氏度时可溶碳0.77%。
2铁素体F:碳与合金元素溶解在α-Fe中的固溶体。
铁素体的性能接近纯铁,硬度低(约为80-100HB),塑性好。
固溶有合金元素的铁素体能提高钢的强度和硬度。
在727摄氏度时,碳在铁素体中的溶解为0.02 2%,在常温下含碳量为0.008%。
3渗碳体Fe3C:铁和碳的化合物,又称碳化铁。
常温下铁碳合金中碳大部分以渗碳体存在。
渗碳体在低温下有弱磁性,高于21 7摄氏度时消失。
渗碳体的熔化温度为1600摄氏度,含碳量为6.67%,硬度很高(约为>700HB),脆性很大,塑性近乎于零。
4、珠光体P:铁素体和渗碳体的混合物,是含碳量为0.77%的碳钢共析转变得产物,有铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织。
珠光体的片间距取决于奥氏体分解时的过冷度,过冷度越大形成的珠光体片间距越小。
按片间距的大小,又分为珠光体、索氏体和屈氏体。
由于他们没有本质上的区别,故通称为珠光体。
粗片状珠光体,是奥氏体在650-700摄氏度高温分解的产物,硬度约为190-230HB。
索氏体S,是奥氏体在600-650摄氏度高温分解的产物,硬度约为240-320HB。
屈氏体T,是奥氏体在500-600摄氏度高温分解的产物,硬度为330-400HB。
5、马氏体M,是碳在α-Fe中的过饱和固溶物。
具有很高的硬度(约为640-760HB),很脆,冲韧性低,断面收缩率和延伸率几乎等于零。
由于过饱和的碳使晶格发生畸变,因此马氏体的质量体积较奥氏体大,钢中马氏体形成时产生很大相变应力。
含锰、铬、镍、钼的低合金高强度钢经调制处理后的金相组织为回火低碳马氏体,这种马氏体具有较高的强度和较好的韧性。
粉末冶金法制备Mo-30Cu合金微观组织研究
m ir tu u e o cosr ctr fMo- 3OCu aly i o g n o s,h r r oph s n ha ei hea ly, lo sh mo e e u t e ea e M a e a d Cu p s n t lo a muta ou in z ne u ls l to o i t e ra sa d Cu p s . sbewe n Mo gi n n ha e Theo e v t nso o m e e aur r cu e a d a —old m ir sr tr so bs r ai ft r o t mp r t efa t r n s rle c o tucu e f o he
相 烧 结 法 制 备 出 Mo O u合 金 , 过 X D、E 、E 等 对 该 合 金 的 微 观 组 织 结 构 进 行 了 观 察 分 析 , 果 表 - C 3 通 R SM T M 结 明 : 合 金 组 织 分 布 均 匀 , 织 中 只 含 有 Mo C 两 相 , 两 相 之 间 有 一 Mo C 该 组 、u 在 、 u互 溶 区 。 对 Mo 0 u合 金 的 室 一 C 3 温 拉 伸 断 口和 轧 制 变 形 后 的 微 观 结 构 进 行 了分 析 , 断 裂 机 制 以 c 其 u相 的 撕 裂 为 主 , 随 有 M 、 u界 面 的分 伴 oC 离 , 、 o晶 粒 间 界 面 的 分 离 和 Mo晶粒 的解 理 断裂 。 Mo M
镍基合金
二、驱动力
1、镍基合金材料国产化水平较低,机会较大
我国已是世界彩电、彩管生产的大国,但是到目前为止,彩管用金属功能材料基本上依靠进口,彩管材料的国产化率不足10%,这为我国精密合金行业的发展提供了发展空间,高精度精密合金板带材已列入国家鼓励发展的高科技项目,因此显像管电视用镍合金带材将仍有很大的量。
在镍合金粉末中加入适量B、Si便形成了镍基自熔性合金粉末。所谓自熔性合金粉末亦称低共熔合金,硬面合金,是在镍、钴、铁基合金中加入能形低熔点共晶体的合金元素(主要是硼和硅)而形成的一系列粉末材料。常用的镍基自熔性合金粉末有Ni-B-Si合金粉末、Ni-Cr-B-Si合金粉末、Ni-Cr-B-Si-Mo、Ni-Cr-B-Si-Mo-Cu、高钼镍基自熔性合金粉末、高铬钼镍基自熔性合金粉末、Ni-Cr-W-C基自熔性合金粉末、高铜自熔性合金粉末、碳化钨弥散型镍基自熔性合金粉末等。
二、驱动力
国内镍合金市场需求迅速增加,发展前景良好,而目前国内镍合金带材加工行业处于老产业和新产业更替阶段,市场机遇良好。国内镍合金加工水平整体落后,体现在工艺技术、产品规格、产品质量、生产规模等方面,国家急需的电子电工行业镍合金带材、工业建设镍合金板材等
三、阻碍因素
1、国内镍合金加工水平整体落后
各种元素在合金中的作用:
●硼、硅元素的作用:显著降低合金熔点,扩大固液相线温度区,形成低熔共晶体;脱氧还原作用和造渣功能;对涂层的硬 化、强化作用;改善操作工艺性能
各合金元素在铸铁中的具体作用
1、在奥氏体中的极限溶解量为w(Cu)=3.50[当碳w(C)=3.50%]
2、促进共晶阶段石墨化,其作用相当于Si的1/5
3、降低奥氏体转变临界温度,细化并增加珠光体
4、有弱的细化石墨作用
5、常用量w(Cu)<1.0%,
Cr(铬)
1、反石墨化作用属中强,如硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石墨化作用为+1,则儿的反石墨化作用为-1,共析转变时稳定珠光体
2、铬是缩小γ区元素,w(Cr)=20.0%时,γ区消失
3、用量w(Cr)为0.15~30.0%
4、w(Cr)<1.0%,仍属灰铸铁(可能出现少量自由Fe3C),但力学性能及耐热性有所提高。铬量提高至2~3时,产生白口组织,Fe3C变成(FeCr)3C,即M3C型
5、铬含量高至10~30时,主要用作抗磨、耐热零件,高铬铸铁中的碳化物主要为(FeCr)7C,即M7C型
3、其碳化物、氮化物常以细颗粒(方形、多边形)存在于铸铁中,可提高耐磨性
4、有强化铁素体的效果
6、高铬时,由于形成铬氧化膜,防止或阻碍铸铁进一步氧化,可提高耐热性
Mo(钼)
1、w(Mo)<0.6%时,稳定碳化物的作用比较温和,主要作用在于细化珠光体,也能细化石墨
2、w(Mo)<0.8%时对铸铁的强化作用较大
3、用Mo合金化时,磷量一定要低,否则形成P-Mo四元共晶,增加脆性,
4、w(Mo)>1%,达到1.8~2时,可抑制珠光体的转变,而形成针状基体
5、Mo能使C曲线右移,并有使之形成2个“鼻子”的作用,故容易获得贝氏体
W(钨)
1、属稳定碳化物元素,作用与钼相似,但较弱
2、能使C曲线右移,提高淬透性,但作用较钼弱
熔渗和液相法烧结Mo_Cu合金的组织和性能
熔渗和液相法烧结Mo 2Cu 合金的组织和性能周贤良,叶志国,华小珍,张建云(南昌航空工业学院,南昌 330034) 摘 要:研究熔渗和液相烧结法制得Mo 2Cu 合金的显微组织、电导率、致密度、热导率。
结果表明,Mo 2Cu 合金组织两相分布均匀,钼颗粒之间相互连接。
球磨过程中引入杂质Fe ,形成新相Fe 2Mo 3,导致导热系数降低,球磨处理后的烧结试样密度都很高。
随成型压力增大,合金径向收缩率减小,相对密度、硬度和电导率几乎不变。
关键词:金属材料;Mo 2Cu 合金;熔渗;液相烧结;机械活化中图分类号:TG11311;TF12415;TG146 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)02-0001-04收稿日期:2004-12-20基金项目:江西省教育厅科学基金资助项目(2006167)作者简介:周贤良(1957-),男,江西南昌市人,教授,硕士,主要从事钼铜电子封装材料等方面的研究。
科学技术的迅速发展,对电子工业产品提出了更高的要求,特别是集成电路封装密度及功率的提高对电子封装材料的要求越来越苛刻,传统的电子封装材料像Invar 、可伐、W 、Mo 等都不能满足日益发展的需要。
复合材料能够利用单一材料的优点,获得各项性能优良的材料,满足工业发展的需要,因此,电子封装复合材料成为当前研究的重点,特别是金属基电子封装材料。
W 、Mo 具有低的热膨胀系数,铜具有良好的导热、导电性能,一般通过粉末冶金方法获得W 2Cu 和Mo 2Cu 合金,此合金具有低的热膨胀系数和良好的导热性能,被公认为是为数不多的能够满足现阶段电子封装要求的材料[1-2]。
研究熔渗和液相法烧结Mo 2Cu 合金的组织与性能对电子封装复合材料的开发和应用具有特别重要的意义。
1 实验方法所用粉末为株洲硬质合金厂提供。
钼粉纯度9913%以上,铜粉纯度9917799%,粒度都为-74μm 。
先将Mo 、Cu 粉按比例混合,液相烧结法按Mo 210,20,30,40Cu 四种质量比混合,熔渗法只球磨Mo 粉,加入015%的硬脂酸,把混合后的粉末放入不锈钢罐,装入不锈钢球,球料比为5∶1,在QM 21SP42CL 行星式球磨机上球磨,时间48h ,转速为200r/min 。
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响常用铁素体不绣钢,按钢中铬含量分类主要有Cr11%~15%型、 Cr16%~20%型和Cr21%~30%型三种。
而对铁素体不锈钢组织和性能影响最大的合金元素主要是Cr,Mo,C和N以及Ni。
当然,有的铁素体不锈钢中还含有Ti,Nb,Cu等,它们对铁素体不锈钢的组织和性能也有—定的影响,下面将就这些合金元素的作用和影响加以扼要介绍。
1.1 铬的影响铬是使铁素体不锈钠具有铁素体组织并具有良好耐蚀性的主要元素。
铁素体不锈钢中,随铬量的增加对钢的组织的主要影响是加速α'相和σ相的形成和沉淀并使钢的铁素体晶粒更加粗大。
这些因素反映在对铁素体不锈钢性能的影响上,主要是脆化倾向的增加。
表3-2和图3-21~图3-22指出了一些试验结果。
前面已述及σ相的析出将降低铁素体不锈钢的耐蚀性,而α'相的沉淀在一些介质中,同样显著降低钢的耐蚀化(图3-23)。
在铁素体不锈钢中,即使在正常状态下的退火态。
随铬量地增加,钢的韧性也下降。
特别是当铬含量>15%~16%后,其韧性的下降更加明显(图3-24)。
与此同时.随铁素体不锈钢中铬含量的增加,钢的脆性转变温度也显著上移(图3-29)。
研究含铬量对铁素体不锈钢抗拉强度的影响,其结果表明,含铬量在~25%以下,随铬量增加,钢的强度下降;而当高于~25%后,则铬量增加,钢的强度稍有提高(图3-25)。
这种现象一般解释为.Cr<~25%时,随铬量增加,纯铁素体组织抑制了马氏体的形成;Cr<~ 25%后,随铬量增加,铬的固溶强化作用而使钢的强度提高。
铬是不锈钢获得不锈性和耐蚀性的最主要的元素,在铁素体不锈钢中也不例外,铁素体不绣钢在氧化性介质中,铬能使不锈钢表面上迅速生成氧化铬(例如Cr2O3)的钝化膜,这层膜是非常致密和稳定的。
即使一旦被破坏也能迅速修复。
不同含铬量的Fe-Cr合金在H2SO4介质中的阳极极化曲线以及腐蚀电位E,临corr界钝化电位E与铬含量的关系分别示于图3-27和图3-28中。
材料的内部结构、组织与性能
金属名称 晶格类型
Cr、Mo、W、 体心立方
V、 α-Fe、 bcc δ-Fe
A1、Cu、Ni 面心立方 、 γ-Fe fcc
Mg、Cd、Zn 密排六方
、Be
hcp
表2-1三种典型金属晶体结构小结
品格特征 晶胞中原子数
原子半径
a=b=c
α=β=γ=900
2
31/2 a /4
Fe-C相图可看成是前述几个简单相图的组合,其分析过程是一样的,现以
wC=1.2%的过共析钢为例进行说明。
如图2-20所示,在图中作Wc=1.2%的合金的成分垂线交相图于1、2、3、4、5点。 合金液体在0~1之间的温度范围内,处于稳定的液相;冷却到1~2点之间时,将按前 述匀晶转变结晶成奥氏体A;在2~3点之间奥氏体A处于稳定的欠饱和状态;冷到固 溶线3点时,奥氏体刚好处于饱和的临界状态。如温度一低于3点,则奥氏体变为不稳 定的过饱和状态,会以网状Fe3CⅡ的形式析出多余的溶质,温度越低,析出的 Fe3CⅡ就越多越粗,此时奥氏体的含碳量沿固溶线ES降低,奥氏体的数量也随之减 少;达到4点时,Fe3CⅡ不再析出,而余下奥氏体的成分变为S点的共晶成分,相当于 同时与相变线GS及固溶线ES接触,以及与结晶终了线——共析线接触,会因不断地 散热而在恒温下从奥氏体中同时交替析出成分为P点的片状铁素体F和成分为K点的片 状Fe3C,发生共析转变而生成层片状的珠光体(P),即AS → P(F+Fe3C)。在继 续冷却过程中Fe3CII(网状)不再变化,而珠光体中的铁素体F还会沿PQ线析出 Fe3CⅢ,但因析出量特少,常忽略不计,所以最终得到“珠光体(P)+ 网状Fe3CⅡ”的 室温组织。
金属间化合物
常用钢材料性能
常用材料性能1、材料名称:合金结构钢牌号:15Cr标准:GB/T 3077-1988●特性及适用范围:是常用的低碳合金渗碳钢,冷变形塑性高,焊接性良好,在退火状态下可切削性好。
用作工作速度较高而断面不大的、心部韧性高的渗碳零件,如衬套、曲柄销、活塞销、活塞环、联轴节,以及工作速度较高的齿轮、凸轮、轴和轴承圈等,船舰主机用螺钉、机车小零件、汽轮机套环等●化学成份:碳C :0.12~0.18硅Si:0.17~0.37锰Mn:0.40~0.70硫S :允许残余含量≤0.035磷P :允许残余含量≤0.035铬Cr:0.70~1.00镍Ni:允许残余含量≤0.030铜Cu:允许残余含量≤0.030●力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥735(75)屈服强度σs (MPa):≥490(50)伸长率δ5 (%):≥11断面收缩率ψ (%):≥45冲击功Akv (J):≥55冲击韧性值αkv (J/cm2):≥69(7)硬度:≤179HB试样尺寸:试样毛坯尺寸为15mm●热处理规范及金相组织:热处理规范:淬火:第一次880℃,第二次780~820℃,水冷、油冷;回火200℃,水冷、空冷。
●交货状态:以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明。
2、材料名称:合金结构钢牌号:15CrA标准:GB/T 3077-1988●化学成份:碳C :0.12~0.17硅Si:0.17~0.37锰Mn:0.40~0.70硫S :允许残余含量≤0.025磷P :允许残余含量≤0.025铬Cr:0.70~1.00镍Ni:允许残余含量≤0.030铜Cu:允许残余含量≤0.025●力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥685(70)屈服强度σs (MPa):≥490(50)伸长率δ5 (%):≥12断面收缩率ψ (%):≥45冲击功Akv (J):≥55冲击韧性值αkv (J/cm2):≥69(7)硬度:≤179HB试样尺寸:试样毛坯尺寸为15mm●热处理规范及金相组织:热处理规范:淬火:第一次880℃,第二次770~820℃,水冷、油冷;回火180℃,油冷、空冷。
Cu、Mg、Si_元素含量对2014_铝合金组织与性能的影响
0前言航空航天装备向着高可靠性、更长寿命的发展趋势对材料提出了更高的性能要求。
铝合金具有高比强度、优良的耐蚀性及热塑性等优点,已经广泛地应用于航空航天装备结构件中。
2014铝合金是一种典型的航空航天装备用材料,具有良好的热成型性能、焊接性能,常常以锻件、挤压件等多种形式应用于承力结构件[1]。
目前,2014铝合金的大多研究集中于热处理制度和焊接工艺的研究[2-5],而合金性能的优劣主要源于成分和组织的优化。
2014合金成分范围较宽,成分差异和不同的加工工艺及热处理方式使其表现出不同的综合性能。
本文通过设计三种不同成分的2014铝合金,研究了Cu、Mg、Si 三种合金元素对2014合金组织和性能的影响,以期为该合金性能多样化及综合性能的提高提供有益指导。
1实验材料与方法在2014合金AMS4133E 标准成分范围内,按照Cu、Mg、Si 在合金中的不同作用,设计了三种成分的2014铝合金(标记为A、B 和C 合金),其化学成分见表1。
A 合金成分为标准成分范围的中间值;B 合金同时增加Cu、Mg 含量;C 合金同时减少Cu、Mg、Si 含量。
通过对比三种合金,研究主合金元素对2014合金组织与性能的影响。
经半连续铸造获得直径为ϕ200mm 的合金铸锭,铸锭经均匀化热处理后热挤压成截面为125mm×25mm 的型材,挤压比为10,空冷至室温。
采用502℃×5h 固溶处理和177℃×8h 时效处理,获得T6态型材。
Cu 、Mg 、Si 元素含量对2014铝合金组织与性能的影响林茂1,曹海龙2,田宇兴2,吴浩2(1.西北铝业有限责任公司,定西748111;2.中铝材料应用研究院有限公司,北京102209)摘要:通过设计三种合金成分,研究了Cu、Mg、Si 元素含量对2014铝合金组织与性能的影响。
研究结果表明,随着Cu、Mg、Si 含量的增大,铸态组织的共晶相增多;当Cu 含量低于4.2%时,502℃×30h 均匀化退火可以使Al 2Cu 完全回溶。
镍和镍合金相关知识介绍
镍和镍合金相关知识介绍近年来,镍基耐蚀合金在压力容器制造中应用的越来越多,由于该合金具有独特的高温力学性能和耐蚀性能,因此在化学、石油、合金、航空航天、海洋开发和原子能等许多领域得到了广泛应用,可解决一般不锈钢和其他金属、非金属材料无法解决的工程腐蚀问题。
为了便利对镍和镍合金应用,现将有关材料方面资料做了整理供参考。
一、镍和镍合金的分类1.按化学成分分类我国习惯上将镍和钴含量之和大于或等于99%,且其中钴含量小于等于1.5%的镍材称为工业纯镍,将镍含量大于或等于50%的含量称为镍基合金,镍含量为30%~50%且镍含量与铁含量大于等于60%的合金称为铁镍基合金,它与不锈钢的区别是:不锈钢中铁含量应大于或等于50%,镍含量小于30%。
在ASME中,将镍及镍合金统称为高镍合金,包括纯镍、镍基合金和铁镍基合金(包括含镍量高的钴合金、铬合金),这其中铁镍基合金的定义与我国有差别,主要差别在铁镍基合金与铬镍不锈钢的划分,如常用的瑞典的2RK65、我国相应牌号03Cr20Ni25Mo5Cu、(904L)美国将其归为镍基合金,N08904而我国划为不锈钢。
2.按使用性能分我国镍合金,有耐蚀合金,其牌号用NS***表示(GB/T15007),有高温合金,牌号成分按GB/T14992,牌号表示GH***。
我国压力容器用镍合金只考虑耐蚀合金的牌号,耐蚀合金没有考虑纯镍和镍铜合金,而压力容器用镍和镍合金包括了纯镍和镍铜合金。
3.按合金元素的强化作用分镍基合金有固溶强化型和析出强化型(或沉淀硬化型)两类。
各国压力容器标准中基本都采用了固溶强化型的镍合金,很少采用析出强化型镍合金。
我国压力容器采用的板材和管材均采用的是固溶强化型镍基材料。
4.按镍及镍合金的主要合金体系分我国常分为:工业纯镍,镍铜合金,镍铬合金,镍钼合金,镍铬钼合金,镍铬钼铜合金。
美国按UNS牌号分类则分为:工业纯镍,镍铜合金,镍铬合金,镍铁铬合金,镍钼合金,镍钴合金等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
图9 Mo.30Cu合金的TEM照片
Fig.9
TEM images of Mo-30Cu alloy(a)and the interface of Mo and Cu(b);diffraction patterns of Cu(c)and Mo(d)
800
1000
1200
Sintering Temperature/'C
图3烧结温度对Mo.30Cu合金性能的影响 Fig.3 Effect of sintering temperature on properties of Mo一30Cu
alloy
Fig.2
图2不同烧结温度Mo.Cu合金的SEM照片 SEM images of Mo-Cu alloy at different sintering temperatures:(a)850℃,(”1200℃,(c)1300℃,and (d)1350℃
【5】Liu Xiaofang(刘晓芳).Vacuum Electronic(真空电子技术)【J】,
第39卷 2010色
第6期 6月
稀有金属材料与工程
METAL~L师R RARE
IALS AND ENGINEERING
V01.39,No.6 June 2010
Mo.30Cu合金的组织与性能
韩胜利1,蔡一湘1,宋月清2,崔 舜2
(1.广州有色金属研究院,广东广州510650) (2.北京有色金属研究总院,北京100088)
distilbution maps for Cu(b),and Mo(c)
图8是对Mo一30Cu合金的XRD图谱。从中可以 看出,Mo一30Cu合金中只有Mo和Cu两相,没有其 它相生成。
图9是Mo.30Cu合金的TEM照片。从中可以明 显观察到,Mo、Cu两相间有明显的相界面,两相区 域内均有大量的位错存在。Mo晶粒主要有两种分布 形态,一种为单个Mo颗粒被Cu相包围,另一种是多 个Mo晶粒形成的多边形结合体,后者的数量明显多 于前者。图9c是Cu相衍射斑及标定,图9d为Mo 相衍射斑及标定。从衍射斑点中可以看出Mo.30Cu合 金中只有Mo、Cu两相,没有其它新相出现,这也进 一步证实了前面的XRD分析结果。
照片。本试验采用冷等静压成形,将混合后的Mo、 Cu合金粉末压制成020 minx 100 mm圆棒,然后在 钼丝炉中进行烧结,氢气气氛保护。采用阿基米德排 水法测定密度。用TC.7000H激光热导仪测试合金的 热导率。使用WD.Z型数字式涡流电导仪,测试Mo.Cu
合金的电导率,试样尺寸020蚴×2蚴,电导率单
1 实验
相Cu的表面张力进一步下降,流动性增强,导致Cu
本试验采用独特的粉末预处理和烧结工艺制备出 高相对密度的Mo.30Cu合金。所用Cu粉和Mo粉的 主要性能指标见表l。图I为所用Cu粉、Mo粉的SEM
液的少量流失,造成合金致密度降低。因此,Mo.Cu 合金对烧结温度的要求极为苛刻,合适的烧结温度是 Mo.Cu合金获得优良电真空性能的重要保证。
3结论
参考文献
References
【l】Han Shengli(韩胜利),Song Yueqing(宋月清),Cui Shun(崔
舜)et a1.Powder Metallurgy Industry(粉末冶金工业)[J】,
2007,17(5):40
[2】JohnL Johnson,Randall M.The International Journal of Powder Metallurgy[J],1999,35(8):39
孔隙缺陷严重影响着M0.3 0Cu合金的热
导率和热膨胀系数。图4为Mo一30Cu合金中的孔隙缺 陷照片。孔隙缺陷越多,合金的相对密度就越低。图 5为Mo.Cu合金的相对密度对热导性能的影响,可以 看出,随着相对密度的增加,合金的热导率明显升高。 相对密度为87%时,合金的热导率为160 W·(m·K)一; 相对密度为91.7%时热导率为182 W·(m·K)一;当相对 密度为99.6%时,合金的热导率为196 W·(m·K)~。从 图中的相对密度和线膨胀系数的关系曲线看到,随着 相对密度的增加,合金的线膨胀系数是下降的。相对 密度为87%时,线膨胀系数为10.2×10击K-1,当相对 密度为99%时线膨胀系数为9.2x 10’6 K~。合金的电 导率也随着相对密度的增加而增加,相对密度为 99.6%时,电导率达到最大为49%IACS。Mo.30Cu合 金中的孔隙会降低合金的使用性能,应提高合金的相 对密度,减少合金中的孔隙。 2.3 Mo-30Cu合金的组织分析
镜。
于高压开关电触头材料、热沉材料和各种电子封装材 料。20世纪60年代,原苏联学者首先对Mo.Cu合金
2结果与讨论
作为具有一定膨胀系数的定膨胀合金进行了研究,主
2.1 烧结温度对Mo.30Cu合金组织性能的影响
要研究合金中铜含量对材料膨胀系数的影响。到80 年代后期,国外开始将Mo.Cu合金作为真空开关电器 中的电触头材料,同时开发了作为大规模集成电路等 微电子器件中的热沉、电子封装和电真空材料[卜31。目 前,国内对Mo.Cu合金的研究还处于比较落后的阶 段。对比国内外研制和生产的Mo.Cu合金,国内研制 的Mo.Cu合金致密度低(<99%),组织分布不均匀, 偏聚严重,合金的品种单一【4击】。欲提高我国Mo.Cu 合金的研究和开发水平,必须从理论和制备技术上入 手,进一步研究Mo.Cu合金的致密化机制和高致密化 制备技术。
位为IACS。组织观察采用HITACHIS.4800型冷场发
表1试验所用的主要原材料
Table 1 Starting materials of the experiment
蜘粤 粤d。Purl够
璺!丝!!兰坚 !坚型丛些
Manufacturer
Cu powder Mo powder
<38 3
99.9% 99.9%
热导率为196 W·(m·K)一。 关键词:粉末冶金;Mo.Cu合金;液相烧结;组织性能
中图法分类号:TGl46.4+12
文献标识码:A
文章编号:1002.185X(2010)06—0989.04
Mo—Cu合金具有Mo的高熔点、高硬度和Cu的 射扫描电子显微镜和JEM.2000FX型透射电子显微
良好导电、导热性等一系列优良的特性,被广泛应用
GRINMP Co..Ltd ZZCC Co。Ltd
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
收稿日期:2009.06.01 作者简介;韩胜利,男,1978年生,博士,广州有色金属研究院,广东广州510650,电话:020-61086627,E-mail:shlihan@163.com
万方数据
·990·
稀有金属材料与工程
第39卷
Fig.1
图7 Mo.30Cu合金线扫描元素分布 Fig.7 Scanning line(a)for Mo一30Cu alloy and distribution of
element Cu(b)and Mo(c)
图6 Mo.30Cu合金的SEM照片及元素面分布图
Fig.6
SEM image(a)of Mo.30Cu alloy and its element
在,Cu相均匀分布于Mo晶粒形成的骨架中,两相之 间连接紧密。这种组织结构能提高合金的强韧度及导 电和导热等性能,是Mo.30Cu合金的理想组织形态。
为了进一步观察Mo。30Cu合金的组织分布情况, 对该合金进行元素分布的线扫描分析,如图7所示。 图7b是合金中的Cu元素线扫描分布图,图7c是合 金中的Mo元素线扫描分布图。从图中可以看出,在 Mo颗粒上扫描时的Mo含量最高,Cu含量趋近于零。 当扫描到Mo颗粒边界时,此时的Cu含量不为零,说 明边界处仍含有少量的Cu元素。在高温液相烧结时, 有少量的Mo和Cu发生了互相溶解,这种互溶是提高 合金的界面强度和致密度的主要原因。
奄
矗
言
。晶 a 卫 皇
2酬(o)
图8 Mo.30Cu合金的XRD图谱 Fig.8 XRD patterns of Mo一30Cu alloy
万方数据
稀有金属材料与工程
第39卷
1)在1300℃烧结的Mo.30Cu合金综合性能最 好,相对密度达到99.6%,热导率为196 W·(m·K)~。
2)Mo.30Cu合金的热导率随着相对密度的增加而 增加,合金的热膨胀系数随着相对密度的增加而减小。
图l Mo、Cu粉末形貌 SEM images of Mo(a),and Cu(b)powders
;Re一/Thermal100 90
誊
。器 80
崇 量 70
220. 冒
200i. 40
180.吾 30 ∞uvI—蔷至嚣j胃口o
160u
蛊
目
60
comtactivity" 140lf 20 l|口州-苗。一盛
【3】Chen Wenge(陈文革),Liu Rongbin(刘荣斌).Electrical Engineering Materials(电工材料)【J】,2001,28(4):3
【4】Lv Darning(大铭).Powder Metallurgy Industry(粉末冶金
工业)【J】,2000,10(6):30
(a)metallograph and(b)SEM image
万方数据
第6期
韩胜利等:Mo.30Cu合金的组织与性能
·991·
。一留.昌丫k乒i篇AI芑拿勺皇ou一目矗冒
Relative Density/%
图5相对密度对Mo.30Cu合金热导性能的影响
Fig.5