TC4钛合金高温变形时微观组织变化的计算

运用定量金相分析技术研究了TC4钛合金在高温变形过程中的微观组织演变。在此基础上 ,探索利用模糊集理论中的模糊动态线性模型描述TC4钛合金高温变形时的显微组织变化。在建立预报模型时 ,以实验测定的TC4钛合金在高温变形过程中组织参数 (α相的体积分数和尺寸 )随工艺参数 (变形温度、变形程度和变形速率 )的变化为训练样本 ,用线性回归法确定结论参数 ,获得了TC4钛合金高温变形时微观组织演变的预报模型。将训练样本及测试样本的实验结果与预报模型的计算结果进行比较 ,本文模型的计算结果可靠     

真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

镁基复合材料的高温变形研究

综述了近些年来不同增强体增强的镁基复合材料的高温变形研究进展,主要包括超塑性变形、高温蠕变变形、高温压缩变形、热循环变形以及高温二次变形等;分析了镁基复合材料的高温变形机制,并阐述了高温变形对复合材料的性能的影响。     

TiBw对高温钛基复合材料基体的强化作用研究

以名义成分为Ti-6Al-4Sn-10Zr-1Mo-1Nb-1W-0.3Si的基体钛合金和3%(体积分数)TiBw增强高温钛基复合材料为研究对象，采用纳米压痕法对比分析了TiBw对基体的强化作用。结果表明：3%TiBw增强钛基复合材料基体的平均微区硬度为6.18 GPa，较无增强相的基体钛合金提升14.4%；通过分别对比不同厚度α层片处以及距离TiBw远近不同位置的硬度，发现TiBw增强高温钛基复合材料基体微区硬度的提升主要源于增强相TiBw引起的基体组织细化，以及靠近TiBw增强相区域的基体受压缩变形时易于受阻；添加TiBw后使得基体微观组织不均匀，导致硬度离散度较大。     

原位反应自发渗透法TiC／AZ91D镁基复合材料及AZ91D镁合金的拉伸变形与断裂行为

利用原位反应自发渗透技术合成了47．5％碳化钛TiC（体积分数，下同）增强AZ91D镁基复合材料，对比研究了该复合材料与铸态镁合金AZ91D基体的室温与高温拉伸变形行为，观察了拉伸断口微观组织形貌，并分析了这两种材料的断裂特征。结果表明，TiC／Mg复合材料具有良好的高温力学性能，在拉伸变形速率为0．001s^-1以及温度为723K，时其拉伸强度可达91．1MPa，而此时相同变形条件下的铸态AZ91D镁合金拉伸断裂强度只有41．1MPa，增幅达120％。而在室温下，镁基复合材料的拉伸断裂强度仅高出基体铸态镁合金23．4％。镁基复合材料的断裂应变较低，高低温时均表现为脆性断裂；而镁合金则由室温下的脆性断裂向高温下的韧性断裂过渡。     

钛合金高温变形时的微观组织模型

以钛合金在高温变形过程中的物理机制为基础，建立了钛合金高温变形时的位错密度和晶粒尺寸模型。将该微观组织模型应用于TC6合金的高温变形，并用遗传算法（GA）确定了模型中的8个材料常数。TC6合金的热模拟实验结果和定量金相实验结果证实：初生α相晶粒尺寸的计算值与实验值的平均误差小于15．3％。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料半固态搅拌法制备工艺优化

采用半固态机械搅拌铸造法,制备了增强体平均粒径50 nm的Si C颗粒增强镁基复合材料(n-Si Cp/Mg9Al),分别对不同质量分数纳米颗粒、不同搅拌时间和不同搅拌温度时,复合材料的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,随着Si C含量的增加,合金基体组织先细化后又出现变粗的现象,适当延长搅拌时间能更有效地细化组织,在较低温度下搅拌可以更明显地细化复合材料的微观组织。合金抗拉强度随着Si C含量的增加先增加后降低,在Si C含量为1.5%时最好,为198 MPa。在含量为2%时又有所降低,但是高于不加Si C时。搅拌时间为15 min时,复合材料的屈服强度、抗拉强度较之基体分别提高了12.8%、22%,断后伸长率由基体合金的2%提升到4%。继续延长搅拌时间到30 min,材料的室温拉伸性能出现明显恶化。不同搅拌温度下Si Cp/Mg9Al纳米复合材料与铸态Mg9Al合金相比其室温拉伸性能有明显提高,搅拌温度为600℃的Si Cp/Mg9Al纳米复合材料的室温拉伸性能最好,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为106 MPa、155 MPa和4%。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料。研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响。研究表明,当浸渗压力从0．4MPa增加到60MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降。     

基于3D CA的AZ31镁合金动态再结晶行为研究

本文建立了三维元胞自动机(3D-CA)模型,通过热压缩试验和电子背散射衍表征技术(EBSD),对AZ31镁合金在热变形过程中的微观组织演化规律进行可视化和定量预测。根据试验得出的真应力-应变曲线,确定了3D-CA模型参数在试验条件下的取值,建立了模型参数与变形条件(应变、变形温度和应变速率)之间的关系。利用所建立的3D-CA模型,对AZ31镁合金在热变形过程中的流动行为和微观组织演化进行模拟和讨论。结果表明:再结晶体积分数随着应变的增大而增加,随着变形温度的增大或应变速率降低而增大,提高应变速率或降低温度可以细化再结晶晶粒。模拟结果与实验结果吻合较好,相对误差值在4.5%-16.2%之间,所建立的3D-CA模型能够较准确地预测镁合金AZ31的微观组织演化。     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料高温蠕变性能

通过高温蠕变试验并对微观组织及蠕变断口形貌进行了观察,研究了硼酸镁晶须增强镁基复合材料在高温下的蠕变性能.结果表明,高温对AZ91D合金的抗蠕变性能具有很大的影响.硼酸镁晶须增强镁基复合材料在300℃、30 MPa下的蠕变寿命达到了约24 h,而基体合金只有6 h,说明硼酸镁品须对基体合金的增强作用明显.硼酸镁晶须增强镁基复合材料比基体镁合金的蠕变速率低2～3个数量级.发现了沿晶滑移和由于晶须拔出导致与基体结合的松动而产生的部分镁合金整体脱落是复合材料蠕变破坏的主要原因.     

碳纤维增强AZ91D复合材料微观组织

采用压力浸渗法制备碳纤维增强AZ91D镁基复合材料,利用扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜等分析测试手段对其微观组织进行研究.结果表明,基体镁合金中的Al元素在界面处发生偏聚.随着纤维石墨化程度提高,界面反应程度降低,界面反应物Al4C3的量逐渐减少.由于受到复合材料制备过程中产生的热应力以及制备压力的共同作用,致使基体镁合金发生塑性变形,在近界面区形成大量的位错.在远离界面的基体合金中存在大量块状和杆状的a-Mg17Al12析出相.     

Effect of Extrusion Forming on Compressive Strength of Al_(18)B_4O_(33)w/Mg Composites

The aluminum borate whisker reinforced magnesium matrix composites (Al18B4O33w/Mg) were fabricated by pressure infiltration technique and extrusion-vacuum infiltration technique respectively to study the effect of extrusion forming on their mechanical behaviors. The microstructure of the composites was observed by scanning electron microscopy. The compressive strength was investigated and compared with that of the matrix alloy AZ91D. The results show that the extrusion forming could cause fracture of the wh...     

轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)

通过反应热压技术成功制备出网状结构TiB晶须增强纯钛(TiBw/Ti)复合材料。原位合成的TiB晶须分布在大尺寸Ti基体颗粒周围形成网状结构。这种新型的网状结构TiBw/Ti复合材料表现出优异的综合力学性能。为了进一步改善力学性能及指导后续塑形变形加工,研究这种新型复合材料的轧制变形行为。结果表明:由于基体的形变强化,这种新型TiBw/Ti复合材料的强度可以通过轧制变形得到有效的提高,并且强度水平随着变形量的增加而增加。其中,通过轧制变形,可以使8.5%TiBw/Ti复合材料的强度从842MPa提高到 1030 MPa。需要指出的是,随着变形量的增加,TiB晶须的断裂程度也增加,这一点对复合材料的力学性能是不利的。     

球磨时间和转速对CNTs／Al-2024复合粉末变化的影响

通过机械球磨和热挤出的方法制备碳纳米管（CNTs）增强铝基复合材料。在2024铝合金中加入1％CNTs,并在不同条件下进行球磨。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）以及力学性能测试等方法对球磨过的粉末和块体材料的显微组织的变化和力学性能进行测试。研究碳纳米管浓度和球磨时间对CNTs／Al-2024复合材料显微组织的影响。通过对显微组织的观察,讨论粉末在球磨过程中的变形行为。结果表明：在CNTs含帚相同的条件下,粉末颗粒尺寸随着球磨时间和转速的增加而减小,当球磨时间达到15h,粉末颗粒尺寸最小。由于CNTs的加入,铝合金复合材料的拉伸性能有所提高。     

Fabrication and characterization of cast magnesium matrix composites by vacuum stir casting process

A vacuum stir casting process is developed to produce SiC_p reinforced cast magnesium matrix composites. This process can eliminate the entrapment of external gas onto melt and oxidation of magnesium during stirring synthesis. Two composites with Mg-Al9Zn and Mg-Zn5Zr alloys as matrices and 15 vol.% SiC particles as reinforcement are obtained. The microstructure and mechanical properties of the composites and the unreinforced alloys in as-cast and heat treatment conditions are analyzed and evaluated. In 15 vol.% SiC_p reinforced Mg-Al9Zn alloy-based composite (Mg-Al9Zn/15SiC_p), SiC particles distribute homogenously in the matrix and are well bonded with magnesium. In 15 vol.% SiC_p reinforced Mg-Zn5Zr alloy-based composite (Mg-Zn5Zr/15SiC_p), some agglomerations of SiC particles can be seen in the microstructure. In the same stirring process conditions, SiC reinforcement is more easily wetted by magnesium in the Mg-Al9Zn melt than in the Mg-Zn5Zr melt. The significant improvement in yield strength and elastic modulus for two composites has been achieved, especially for the Mg-Al9Zn/15SiC_p composite in which yield strength and elastic modulus increase 112 and 33%, respectively, over the unreinforced alloy, and increase 24 and 21%, respectively, for the Mg-Zn5Zr/15SiC_p composite. The strain-hardening behaviors of the two composites and their matrix alloys were analyzed based on the microstructure characteristics of the materials.     

原位合成TiC/Mg复合材料的微观组织及阻尼研究

采用重熔稀释法原位制备了TiC陶瓷颗粒增强的镁基复合材料.显微组织观察和XRD分析发现原位制备的增强相颗粒细小,分散均匀.阻尼研究表明,由于TiC的加入,复合材料的阻尼相对纯镁有所下降,但是热处理可以提高复合材料的阻尼性能.     

Microstructures and mechanical properties of Al 2519 matrix composites reinforced with Ti-coated SiC particles

Ti-coated SiC_p particles were developed by vacuum evaporation with Ti to improve the interfacial bonding of SiC_p/Al composites. Ti-coated SiC particles and uncoated SiC particles reinforced Al 2519 matrix composites were prepared by hot pressing, hot extrusion and heat treatment. The influence of Ti coating on microstructure and mechanical properties of the composites was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results show that the densely deposited Ti coating reacts with SiC particles to form TiC and Ti₅Si₃ phases at the interface. Ti-coated SiC particle reinforced composite exhibits uniformity and compactness compared to the composite reinforced with uncoated SiC particles. The microstructure, relative density and mechanical properties of the composite are significantly improved. When the volume fraction is 15%, the hardness, fracture strain and tensile strength of the SiC_p reinforced Al 2519 composite after Ti plating are optimized, which are HB 138.5, 4.02% and 455 MPa, respectively.     

反复塑性变形对SiC_p/AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiC_p/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响.结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiC_p细化和分散作用,能显著提高SiC_p/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性.在SiC_p的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20 μm,SiC_p被粉碎成3 μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359 MPa和107.     

原位合成TiC/AZ91复合材料力学性能的研究

采用重熔稀释法原位制备了不同质量分数的TiC颗粒增强的镁基复合材料,并对复合材料进行了力学性能测试。结果表明,原位合成的镁基复合材料的强度相比基体合金有了明显提高,塑性稍微降低。镁基复合材料强度的增加主要是因为位错强化、弥散强化和细晶强化协调作用的结果。