电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能

采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+ Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.     

AZ31/7A52复合材料爆炸焊接工艺研究

对材料组合为AZ31/7A52的镁合金/铝合金进行了爆炸焊接的工艺性研究.分析了其结合界面的金相组织和硬度,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺对爆炸复合效果(界面波形和复合率)的影响.结果表明,镁合金AZ31塑性差,爆炸复合困难,复合率＜10%;复合界面为波纹状结合,波长约2.20mm,波高约0.40...     

SPS制备TiNi增强镁合金复合材料的微观结构及力学性能

以AZ31镁合金为基体,TiNi形状记忆合金丝为增强体,利用放电等离子烧结法（SPS）制备了TiNi/Mg复合材料,用OM、SEM、EDS对其微观形貌进行表征,并用XRD及DSC研究TiNi丝的相变,同时对该复合材料进行准静态拉伸实验,对其室温及高温力学性能进行研究。结果表明,所制备的TiNi/Mg复合材料中界面处存在Mg、Ti、Ni元素的互扩散现象,并形成宽度约为2 μm的互扩散层;所制备的TiNi/Mg复合材料的高温力学性能高于室温,其中其屈服强度、抗拉强度及弹性模量在100℃时（分别为157 MPa,292 MPa,22 GPa）较室温分别提高了12%、33%和29%,150℃时（分别为143 MPa,251 MPa,20 GPa）较室温分别提高了2%、14%和18%。     

退火工艺对Zn/AZ31/Zn复合板材界面微观结构及力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用热轧工艺制备Zn/AZ31/Zn复合板材,研究退火温度与时间对板材界面微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火温度对界面扩散层的形成影响较大,低温退火无法形成良好的界面扩散层,而在200℃退火,可获得由Mg4Zn7和MgZn2相组成的良好的冶金结合界面。较高的温度(300℃)导致界面脆性Mg2Zn11相的析出,而引发微裂纹。在同一温度下,退火时间的延长仅影响扩散层的厚度,对其相组成没有影响。退火处理使板材的强度降低,但是塑性有所提高,在200℃热处理1 h获得的复合板材综合力学性能较好。     

双屏蔽(B4C-W)/6061Al层状复合板设计与性能

基于B₄C和W良好的屏蔽中子和γ射线性能,采用6061铝合金作为基体,设计了一种新型双屏蔽(B₄C-W)/6061Al层状复合材料,通过放电等离子烧结后加热轧制成板材,对制备的复合材料微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,屏蔽组元B₄C和W颗粒均匀地分布在6061Al基体中,层界面、B₄C/Al、W/Al异质界面之间结合良好,无空隙和裂纹。在颗粒与基体界面处形成扩散层,扩散层的厚度约为6 μm (W/Al)和4 μm (W/Al)。轧制态的(B₄C-W)/6061Al层状复合板的屈服强度(109 MPa)和极限抗拉强度(245 MPa)明显优于烧结态的复合材料,但断裂韧性降低。强度提高的原因主要是轧制后颗粒的二次分布、均匀性及界面结合强度提高,基体合金的晶粒尺寸减小,位错密度增加。层状复合板的断裂方式为基体合金的韧性断裂和颗粒的脆性断裂。      

高性能钛/铝复合板的关键制备技术

目的 研究TA2纯钛/6061铝合金复合界面的微观组织和力学性能,以及热处理对复合板组织和力学性能的影响.方法 在1×10-2 Pa高真空度下,对钛/铝复合坯进行搅拌摩擦焊封装,并在轧制温度为426℃和总压下率为80％下进行热轧复合;然后,对复合板进行T6热处理,即在540℃固溶及177℃时效5 h.随后,对热处理前后的复合界面进行扫描电镜和电子探针分析,明确元素扩散机制,并对复合板进行拉剪性能测试.结果 热轧后复合板的界面平直,无气孔、裂纹等缺陷,界面剪切强度为94.2 MPa.热处理后复合板铝基体力学性能提高,界面剪切强度达141.2 MPa.结论 采用真空轧制复合技术制备出了板形好、无缺陷的钛/铝复合板,经T6热处理后,钛/铝复合板的界面结合性能大幅改善,提高约50％.     

镁合金层状复合材料的爆炸焊接研究

为获得兼具镁合金与其他金属优点的层状复合材料,按照Stivers,Wittman模型,计算动态参数,选取下限工艺,进行AZ31B镁合金与1060铝合金、5083铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢的爆炸焊接实验。结果表明:AZ31B镁合金作为基板与1060铝合金复合率超过90%,与其他材料复合率低于50%(不含Q345R钢);与5083铝合金复合的界面结合强度最低。AZ31B镁合金作为复板与1060铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢复合率均超过90%,与5083铝合金的复合率只有15%,且复层均脆性断裂严重。这是由于AZ31B镁合金与5083铝合金都含有Mg、Zn等低熔点元素,在爆炸焊接界面易气化、熔化易生成金属间化合物,导致复合率与结合强度偏低。AZ31B镁合金具有密排六方结构,塑性变形能力差的特性。随着应变速率增加,强度增加,塑性降低,导致严重脆性断裂。     

铝/钢爆炸复合界面的显微分析

通过金相显微镜与电子探针对铝/钢复合板的界面进行了显微分析.结果表明,铝、钢爆炸复合过程中不易形成波状界面,复合界面呈平直状,界面处金属发生了冶金反应;爆炸焊接过程中,铝/钢复合界面处的基体金属发生了熔化,界面处的晶粒发生了严重的塑性变形,并且在铝/钢直接结合的界面两侧存在着距离约为5μm的扩散.分析认为爆炸焊接的工艺特点及铝、钢的物理性质决定了铝/钢界面的显微特点.并据此探讨了影响铝/钢复合强度的因素.     

镁合金层状复合材料的爆炸焊接研究

为获得兼具镁合金与其他金属优点的层状复合材料,按照Stivers,Wittman模型,计算动态参数,选取下限工艺,进行AZ31B镁合金与1060铝合金、5083铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢的爆炸焊接实验。结果表明:AZ31B镁合金作为基板与1060铝合金复合率超过90%,与其他材料复合率低于50%(不含Q345R钢);与5083铝合金复合的界面结合强度最低。AZ31B镁合金作为复板与1060铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢复合率均超过90%,与5083铝合金的复合率只有15%,且复层均脆性断裂严重。这是由于AZ31B镁合金与5083铝合金都含有Mg、Zn等低熔点元素,在爆炸焊接界面易气化、熔化易生成金属间化合物,导致复合率与结合强度偏低。AZ31B镁合金具有密排六方结构,塑性变形能力差的特性。随着应变速率增加,强度增加,塑性降低,导致严重脆性断裂。     

大规格铝合金-纯铝-钢爆炸复合板制备及性能研究

通过爆炸工艺制备出大规格船用铝合金-纯铝-钢(5083/1060/CCSB)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究。结果表明,复合板的结合质量良好;铝/钢界面的剪切强度达到75 MPa以上,其它力学性能也均达到了CCS《材料与焊接规范》2012及《铝-铝-钢过渡接头标准》(Q/725—1100—2001)的要求;界面形态的分析表明,铝/钢界面呈近似于直线状结合,铝/铝界面呈波状结合。     

工艺参数对Al-Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接接头力学性能的影响

目的研究工艺参数对Al-Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接接头力学性能的影响。方法采用搅拌摩擦焊-钎焊方法,在不同焊接工艺参数下焊接2A12-T4铝合金和AZ31镁合金。结果当焊接速度为23.5mm/min、旋转速度为375 r/min时,焊接接头的抗拉剪力达到最大,为5.5 kN,比搅拌摩擦焊接头的最大抗拉剪力的5.0 kN提高了10%。结论搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接的工艺参数会显著影响铝/镁异种金属接头力学性能,通过优化工艺参数能够获得力学性能优异的铝/镁异种金属焊接接头。复合焊接接头的抗拉剪力随着焊接速度的增大呈现先增大后减小的趋势。     

铝/镁搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头微观组织结构

目的研究不同工艺参数下钎料Zn的添加对Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头组织和性能的影响。方法以厚度为0.05 mm的纯Zn作为钎料,对3 mm厚的2A12-T4态铝合金和4 mm厚的AZ31变形镁合金,进行搅拌摩擦焊-钎焊的复合焊接,分析锌夹层的添加对接头微观组织与力学性能的影响。结果当添加Zn中间层时,接头钎焊区缓解了拉伸断裂趋势,在焊接速度为23.5 mm/min,旋转速度为375 r/min时,接头抗拉剪力达到5.5 k N,复合焊接接头的钎焊焊缝由搭接区、固相扩散区、钎焊区组成。结论钎料的添加有效阻止了Al-Mg系金属间化合物的形成。     

T2纯铜/2024铝合金爆炸焊接接头界面结构及性能

为研究铜铝异种金属爆炸焊接头界面形成机理,采用爆炸焊对T2纯铜和2024铝合金进行了焊接.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、万能材料试验机和纳米压痕仪,对T2/2024复合板结合界面的显微组织、成分分布和力学性能进行了测试分析.结果表明:T2/2024合金爆炸复合板结合界面呈波状结合,结合界面主要由平直界面、波状界面和局部熔化层界面构成;靠近结合界面处,基体金属发生塑性变形,晶粒细化;反应层主要成分为AlCu和Al_2Cu的混合物.复合板拉剪试验表明,T2/2024合金爆炸复合板平均结合强度为67 MPa,纳米压痕测试反应层平均硬度可达8 GPa.     

Producing High‐Strength Metals by I‐ECAP

Incremental equal channel angular pressing (I‐ECAP) is used in this work to produce ultrafine‐grained (UFG) pure iron, aluminum alloy 5083, commercial purity titanium (grade 4), and magnesium alloy AZ31B. Pure iron is processed at room temperature, aluminum alloy at 200 °C, titanium at 320 °C, and magnesium alloy at 150 °C. Strength improvement, attributed to the grain refinement below 1 μm, is reported for all processed materials. The yield strength increase is the most apparent in pure iron, reaching almost 500 MPa after one pass of I‐ECAP, comparing to 180 MPa in the as‐forged conditions. UFG titanium, aluminum, and magnesium alloys obtained in this study reached yield stress of 800, 350, and 300 MPa, respectively, in each case exhibiting the yield strength increase by at least 30%, comparing to the alloys processed by conventional metal forming operations such as forging and rolling.     

硼／铝复合材料管构件的界面特性EI

主要研究带钛合金连接头硼／铝复合材料管构件中Ｂ－Ａｌ－Ｔｉ间的界面结构与性质。研究表明，在复合工艺条件下，硼－铝界面附近没有检测到任何铝－硼化合物，而钛－铝间形成ＴｉＡｌ有序金属间化合物相。实验证明，硼／铝复合材料与铝合金端环之间采用的固结方法是有效的，且可按照受载类型随意调整斜面搭接长度，达到承受不同载荷的目的。     

热输入对AZ31B镁合金/PRO500超高强钢TIG熔-钎连接特性的影响

利用TIG电弧作为热源开展了AZ31B镁合金与超高强钢PRO500熔-钎连接试验,研究了不同焊接热输入条件对接头微观结构及力学性能的影响。结果表明:利用TIG电弧能够实现AZ31B镁合金/PRO500钢的有效熔-钎连接,强度可达镁合金母材的85%,接头界面区形成由Fe-Mg-O化合物、金属间化合物AlFe_3相和基体Fe元素、熔敷金属中扩散过来的Mg元素等共同组成的过渡区;随着焊接电流的增大,AZ31B镁合金/PRO500钢熔-钎焊接头断裂模式由包含了延性断裂和准解理断裂的混合断裂模式转化为准解理断裂主导的脆性断裂模式,结合强度显著下降。     

硅酸铝短纤维增强AZ91D复合材料的界面微观结构及力学性能

以晶化的硅酸铝短纤维（Al₂O₃-SiO₂ ）_sf为增强体、用磷酸铝为预制体粘结剂,通过挤压浸渗工艺制备了（Al₂O₃-SiO₂ ）_sf /AZ91D镁基复合材料。通过光学显微镜、TEM和HREM分析研究了复合材料的界面微观结构和界面反应产物。结果表明：用挤压浸渗法制备的硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料的界面厚度约为100 nm,界面上除有一定数量的MgO颗粒和少量的MgAl₂O₄和Mg₂Si颗粒外, 还有少量的MgP₄等反应产物存在;硅酸铝增强纤维与镁合金基体之间形成了较强界面结合,界面微观结构比较理想。力学性能测试表明,与AZ91D基体合金相比,复合材料的室温抗拉强度提高了约18%,弹性模量提高了约58%。     

铝镁异种金属复合挤压成形及界面微观组织

基于Deform 2D有限元模拟优化挤压工艺参数,在挤压速率2mm/s,挤压温度470℃下对铝镁双金属进行复合挤压实验,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试以及电子背散射衍射(EBSD)对复合挤压件界面结合层进行微观组织观察与分析。结果表明:在铝镁合金接触区反应生成了界面层,层内新的物相为靠近AZ31镁基体一侧的Al_(12)Mg_(17)以及靠近铝基体一侧的Al_3Mg_2。Al_3Mg_2相显微硬度值最高,平均值约为210HV,Al_(12)Mg_(17)相平均硬度约为170HV,因而界面区硬度高于两侧基体母材,形成典型的脆硬结合层,电子背散射衍射(EBSD)结果显示,Al_(12)Mg_(17)相的平均晶粒尺寸为30μm,Al_3Mg_2相的平均晶粒尺寸约为20μm,复合界面结合层区域晶粒取向各异,晶粒尺寸大小也不均匀,而复合外层纯铝基体取向区域均匀,新生成相在晶界上有部分再结晶发生。     

钛-铝异种合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接方法对厚度为2.5 mm的Ti6321钛合金板材和5083铝合金板材进行了对接焊接试验,并进行了力学性能、显微组织测试。结果表明,焊缝的钛侧及其热影响区组织主要是α'相和原始α相混合形成的马氏体组织,铝侧主要为粗大柱状晶组织,钛铝焊缝交界处析出少量Ti Al金属间化合物;焊接接头的拉伸强度约为219 MPa,接头断裂位置主要在铝侧焊缝位置,部分在钛铝两侧焊缝交界处的Ti-Al金属间化合物上。