Scripta Materialia:通过电流脉冲诱导析出同时提高Cu-Ti-Fe合金的强度和延展性

文摘   2024-10-16 21:00   四川  
Cu-Ti合金是替代Cu-Be合金的下一代高强度弹性元件的关键材料,但常规时效处理难以同时控制其抗拉强度和延展性。绍兴文理学院和GRINM集团有限公司的XuZhu成功地诱导了一个电流脉冲(ECP)来促进Cu-Ti-Fe合金在制备过程中亚稳相的形核和析出。值得注意的是,在极短的电脉冲时间(90 s)下,大量的纳米级β′-Cu4Ti相快速析出,进一步时效后,基体中出现密度更高、更细的β′-Cu4Ti相,这明显阻碍了不连续析出(DP)行为的发生。与传统时效处理相比,经ECP和时效处理的合金抗拉强度和伸长率分别提高了103 MPa8%。这些结果为各种金属材料的强度-塑性同时增强提供了指导。

1 ECP诱导Cu-Ti-Fe合金析出:(a)不同ECP工艺的抗拉强度。(b) ECP处理期间的热效应。(c)工程拉应力-应变曲线。HAADF-STEM图像比较ECP (d)和等效热效应(e)样品。(f) ECP诱导β′-Cu4Ti相析出示意图。

2  ECP处理后Cu-Ti-Fe合金的进一步时效:(a)时效过程中ECP和固溶体样品的显微硬度曲线。(b)工程拉应力-应变曲线。(c)实验结果与常规热处理典型析出强化铜合金的力学性能比较。

3 ECP处理和固溶Cu-Ti-Fe合金在450◦C时效480 min后的显微组织:(a-c)分别为ECP处理和时效处理后Cu-Ti-Fe合金的SEM图像、TEM图像和拉伸断口形貌。(d-f)直接时效Cu-TiFe合金的SEM图像、TEM图像和拉伸断口形貌。

4 450◦C时效480 min后,ECP处理和固溶Cu-Ti-Fe合金的HAADF-STEM图像:(a, b)分别为ECP处理Cu-Ti-Fe合金的分布和原子尺度β′-Cu4Ti相图像。(c) HAADF-STEM和析出物与基体界面的原子分布。(d) (c)部分黄线方向原子柱强度。(e)直接时效Cu-Ti-Fe合金中析出物的分布;(f)沉淀物的大小统计。(g)时效过程中析出行为示意图。

相关研究成果以“Simultaneously enhancing the strength and ductility of Cu-Ti-Fe alloy through electric current pulse induced precipitation”为题发表在Scripta MaterialiaVolume 255, 15 January 2025, 116387)上,论文第一作者为Gaolei XuYunqing Zhu,通讯作者为Lijun PengHaofeng Xie

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116387

多尺度力学
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