不同压力下挤压铸造铝铜合金的组织与性能

采用挤压铸造工艺制备出一种新开发的、高强韧铝铜合金.T5热处理状态下其抗拉强度达到433 MPa,伸长率为14%.通过对该合金力学性能及其显微组织的研究表明,铸态和经T5热处理的抗拉强度和伸长率均随压力的增加而增大,在压力为50MPa时达到最大值,但在铸态下,未加压力的铸造合金其硬度高于挤压铸造的合金硬度.随挤压力增加,晶粒明显细化,二次枝晶增加,枝晶间距减小.     

电场对A1—4％Si亚共晶合金凝固组织的影响

研究了不同电流密度下直流电场、交流电场对A1-4%Si亚共晶合金凝固组织的影响。结果表明,直流电场、交流电场都使合金初生相α-Al枝晶间距和晶粒大小产生变化,直流电场下随着电流密度的增加枝晶间距和晶粒逐渐减小,在电流密度达到最大值32.5mA/mm2时,枝晶间距和晶粒最为细小;交流电场下随着电流密度的增加,α-Al枝晶间距和晶粒也经历了一次细化过程。枝晶间距和晶粒的细化使合金的力学性能提高。     

熔体过热时间对K4169高温合金凝固组织的影响

在1 680℃对K4169镍基铸造高温合金熔体进行超温处理,研究了不同过热时间对元素烧损、宏观晶粒度、凝固微观组织及元素偏析的影响。结果表明:熔体过热时间在10 min以内,熔体超温处理后合金成分仍在允许的范围之内,但是熔体过热时间到15 min时,Cr有严重烧损;熔体过热时间由5 min延长到10 min时,宏观平均晶粒度增大,二次枝晶间距细化,元素偏析减轻;延长到15 min时,枝晶粗化,元素偏析加剧;在熔体过热时间为10 min时,宏观平均晶粒度最高为M-7,二次枝晶间距细化到34.95μm,元素偏析最轻。     

不同挤压力下凝固的Al-Si-Cu-T4的组织与性能

研究在不同挤压力下凝同的Al-Si-Cu-T4的显微组织和力学性能.结果表明:在挤压力下凝固时,该合金显微组织发生明显变化,其抗拉强度和伸长率均有明显提高.当挤压力为0.1～50 MPa时,随着挤压力的增加,初生a(Al)晶粒尺寸和共晶Si粒子长宽比均显著减小,Si相形貌由长针状变成粒状或圆棒状.同时,枝晶间距减小,Al2Cu相量和枝晶间孔洞数量减少,力学性能提高;而当挤压力为50～100 MPa时,挤压力的增加对合金显微组织和力学性能影响不大.因此,50 MPa为该合金的合适挤压力,在该条件下凝固的合金经T4热处理后,其抗拉强度和伸长率分别为323.6 MPa和8.51%.此外,分析讨论了不同挤压力下凝固的合金断口裂纹的形成.     

挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了比压对挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,在压力下凝固时,合金的显微组织发生明显改善,力学性能大幅提高。且在一定压力范围内,随着挤压力的增加,α(Al)枝晶明显细化,枝晶间距减小,共晶Si相、Al2Cu相等强化相尺寸减小,力学性能提高;但当挤压铸造比压达到850 MPa时,合金的硬度和强度反而略有下降。与此同时,合金的伸长率却随着挤压铸造比压的增大持续升高。因此,比压为670 MPa时,挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金获得较好的组织与性能。     

硼化物细化γ-TiAl基合金晶粒的机制

研究了不同硼含量对Ti46Al8Nb合金晶粒尺寸的影响,发现硼化物以两种方式从液相中析出:当硼含量较低、冷却速度较快时,硼化物主要存在于枝晶间,说明凝固过程中硼被排出到液相,在β枝晶间最后与枝晶耦合生长形成硼化物;当硼含量较高、冷却速度较慢时,硼化物存在于枝晶干.硼含量对枝晶形态的影响表明,不同硼含量时尽管晶粒尺寸有很大差别,但是合金的枝晶形态和枝晶间距并没有明显的变化,并且在晶粒得到部分细化的Ti46Al8Nb0.4B合金中发现,未被细化的粗大晶粒与周围的细小晶粒的枝晶形态完全相同,并可来自于同一个β晶粒.这些实验结果表明:硼化物对Ti46Al8Nb基合金晶粒的细化作用主要不是通过改变L→β的凝固过程得到的,而是通过影响凝固后的β→α固态相变来实现的.     

Sr变质对A356合金细化效果的影响

Sr变质处理后,A356合金初晶形核温度略有提高,共晶温度明显降低,从而通过影响初晶凝固过程提高晶粒细化效果;不添加细化剂,Sr本身对晶粒细化的影响并不明显;添加细化剂后,变质处理不仅可以激活更多的形核核心,而且由于明显增加了枝晶凝聚后二次枝晶的生长过冷度,从而减小了二次枝晶臂间距.     

晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响

采用定向凝固方法,研究了晶体生长速率对定向凝Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响.试验结果表明,晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织影响非常显著.生长速率较低时,获得的组织为粗大的树枝晶,一次和二次枝晶都比较发达,定向凝固组织特征不明显;晶体生长速率为60 μm/s以上时,定向凝固组织特征明显显现出来;随着晶体生长速率的进一步提高,枝晶细化,枝晶间距明显减小;晶体生长率为123μm/s时,此时测得一次枝晶间距值(104.7μm)和Hunt模型的计算值(98.8 μm)能比较好的吻合.     

锶变质近共晶Al-Si合金力学性能与枝晶α-Al特征参数的相关性

测量了用不同Sr加入量变质的近共晶Al Si合金中枝晶α Al的一次分枝间距和二次枝晶臂间距 ,考察了枝晶α Al特征参数的变化对合金力学性能的影响。研究结果表明 :Sr的加入可以细化枝晶 ,表现为一次分枝间距和二次枝晶臂间距随合金中Sr含量的增加而减小 ;枝晶细化可以提高合金的力学性能 ,合金的铸态力学性能与枝晶α Al的特征参数是高度线性相关的     

铝钛硼中间合金对A356合金组织遗传效应研究

在相同条件下配制不同Ti含量的A356合金,通过对其晶粒度和二次枝晶臂间距统计,研究了不同组织状态的铝钛硼中间合金对A356合金细化效果的影响。结果表明,随着Ti含量的增加,A356合金的晶粒度逐渐增大,并逐渐趋于稳定;随着Ti含量的增加二次枝晶臂间距先减小后增大。A356合金成分相同时,使用的铝钛硼合金孕育处理的TlAl_3相尺寸越小,细化效果好,表明铝钛硼中间合金对A356合金组织存在明显的遗传性特征。     

In含量对Cu-Cr-In三元合金组织的影响

采用组合金属铸型制备了不同In含量的Cu-Cr-In三元合金试样。对试样进行了显微组织观察、电子探针分析和X射线衍射分析，研究了In含量对合金组织的影响。结果表明，当In含量增加时，合金晶粒组织中枝晶倾向增加。对于合金枝晶组织，当In含量增加时，使二次枝晶的间距增加。对于基体Cu固溶体晶体，In在基体晶体中形成置换原子，当In的含量增加时，基体晶体的晶格常数变大。合金的相组成为Cu固溶体相即基体相、Cu9In4相和Cr固溶体相。     

ULCB钢焊接熔池凝固过程数值模拟

采用元胞自动机法建立ULCB钢焊接熔池凝固过程的宏微观耦合模型,模拟非均匀温度场下焊接熔池凝固过程的组织形貌演变和溶质场分布,分析不同形核参数和合金成分对焊接熔池枝晶形貌的影响。结果表明,熔池边缘形成柱状晶,熔池中心形成等轴晶,柱状晶和等轴晶相互抑制长大;枝晶生长过程中始终存在着枝晶偏析现象;形核密度和合金成分影响枝晶的形核和生长,随着形核密度和合金成分的增加,焊缝中等轴晶区域增加,晶粒细化。     

Zr基非晶合金在过冷液相区静液挤压的变形行为及结构

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内静液挤压的变形行为以及结构变化。结果表明:非晶合金在高应变速率下产生了明显的塑性变形,直径从16 mm变为12 mm,断裂为4段,且样品断口上随机分布着充分发展与未充分发展的脉纹式切变带,由此可看出非晶合金的变形为非牛顿体变形行为;挤压后的样品约有3%的非晶相发生晶化,在非晶基体上析出10~20 nm的纳米晶粒,导致挤压后非晶合金的热稳定性降低;静液挤压高应变速率变形条件使非晶合金产生非均匀流变,是造成非晶合金断裂的主要原因。     

Deformation rate response of an Al-Si alloy prepared from rapidly solidified powder

A study on the deformation rate response of an important Al-Si-Cu-Mg alloy prepared from rapidly solidified powder is undertaken, through hot extrusion and tensile tests which cover a wide variation of strain rate. The individual effects of ram speed in extrusion and crosshead speed in tensile tests on the flow behavior of the material are analyzed. It is derived that the pressure requirement for extrusion is a combined function of ram speed (or strain rate) and temperature rise. The balance of the two factors gives an increase in extrusion pressure with rising ram speed—a result being different from that found in the extrusion of some other aluminum alloys. The tensile results obtained from the extruded material, using constant and incremental strain rate methods, prove that the flow stress of the alloy under study is more sensitive to strain rate than that of other aluminum alloys. Finally, a direct comparison between the two deformation processes is made in terms of the flow stress dependence of strain rate.     

铸造冷却速度对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金组织性能的影响

本文通过两种不同冷却速度制备成分相同、铸造组织特征不同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y铸态合金,研究不同铸造组织特征对挤压变形态合金组织和力学性能的影响。研究结果表明：与空冷铸造合金相比较,通过水冷冷却增大了熔体冷却速度,使铸态组织得到细化,抑制了W-相（Mg3Y2Zn3相）的形核,并促进了I-相（Mg3YZn6相）的生成,获得了更大体积分数的准晶相(I-相)。经过挤压变形后,水冷铸造合金中的再结晶晶粒细小均匀,经过挤压变形破碎的细小I-相颗粒弥散分布在基体上,{0002}基面织构得到弱化,而{101 ?2}织构强度增强,从而使挤压态Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金的强度和塑性都得到了大幅的提高。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,屈服强度和抗拉强度分别达到297.0MPa和327.3MPa,与空冷铸造挤压态合金相比分别提高了46.4MPa和21.4MPa。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金的延伸率达到14.8%,与空冷铸造挤压态合金相比增大了4.7%。     

过冷Cu80Ni20合金熔体凝固组织的两次细化机制

在大气条件下,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,在44K-176K过冷度范围内。研究了Cu80Ni20合金凝固组织的两次细化机制。第一类粒状晶的形成为熔断-再结晶机制．枝晶形成过程为：首先,快速凝固过程中的树枝晶发生严重重熔,形成树枝晶段;然后。树枝晶段通过外延生长后形成不稳定晶界,并在界面能驱动下与高温发生晶界移动和晶粒合并,形成再结晶晶粒。第二类粒状晶的形成为碎断-再结晶机制,在大过冷度下,快速凝固过程中液固相体积转变速率的提高,不仅使枝晶内部缺陷骤然增加,而且会导致固相内极高的应力和应变能。在应力作用下枝晶全面碎断,形成“网状枝晶块”,枝晶块通过内部缺陷和应变能的作用,发生界面的移动和合并即再结晶过程,形成第二类粒状晶。     

Influence of extrusion temperature on microstructure and mechanical properties of Mg-4Y-4Sm-0.5Zr alloy

The solution-treated Mg-4Y-4Sm-0.5Zr alloy was extruded at temperatures from 325℃ to 500℃.Dynamic recrystallization(DRX) completely occurs when the alloy is extruded at 350℃and above.The grains of the extruded alloy are obviously refined by the occurrence of DRX.The average grain size of the extruded alloy increases with increasing the extrusion temperature,leading to a slight decrease of the ultimate tensile strength(UTS) and the yield strength(YS) .On the contrary,the UTS and YS of the extruded and aged alloy increase with increasing the extrusion temperature.Values of UTS of 400 MPa,YS larger than 300 MPa and elongation(EL) of 7%are achieved after extrusion at 400℃ and ageing at 200℃ for 16 h.Both grain refinement and precipitation are efficient strengthening mechanisms for the Mg-4Y-4Sm-0.5Zr alloy.     

高应变速率对690合金热变形及可挤性的影响

利用Gleelbe热模拟实验以及有限元分析了高应变速率对690合金热变形行为以及挤压可行性的影响,并根据实验和有限元结果进行挤压。结果表明：690合金的流变应力对应变速率均较敏感;大于10 s_-1 的高应变速率下,变形温升显著上升;再结晶晶粒尺寸在低应变速率下,随应变速率的升高而降低,高应变速率则随应变速率的增加而增大;挤压时,最大挤压力随着应变速率的上升先降低再升高;根据实验以及有限元计算结果,成功挤出了合格的690管材。     

Microstructure and Corrosion Behavior of the As-Extruded Mg-4Zn-2Gd-0.5Ca Alloy

In order to study the corrosion resistance of extruded magnesium alloys,the Mg-4 Zn-2 Gd-0.5 Ca alloy was extruded at the speed of 0.01-0.1 mm/s with the temperature of 280-360℃in present study.Hot extrusion results show that the volume fraction of precipitates(V_(pre)),V_(DRX)(the dynamic recrystallization rate) and the average size of DRXed grain(d_(DRX)) decrease with the decrease in extrusion speed,and the corrosion rate of the alloy also shows a downward trend.On the contrary,the values of V_(pre),V_(DRX) and d_(DRX) increase with the increase in extrusion temperature,and the corrosion resistance of Mg-4 Zn-2 Gd-0.5 Ca alloy decreases.When the extrusion speed is 0.01 mm/s and the extrusion temperature is 280℃,the alloy has the best corrosion resistance.The corrosion of extruded Mg-4 Zn-2 Gd-0.5 Ca alloy occurs preferentially on the magnesium matrix around W and I phases in the DRXed zone.With the further corrosion,the corrosion continues to spread along the phase,and the corrosion area gradually increases.Galvanic corrosion plays a leading role in the corrosion process.Moreover,there are a large number of basal plane textures in the unDRXed region,which is conducive to improving the corrosion resistance of magnesium alloys.In addition,the decrease in grain size also makes the corrosion of magnesium alloy more uniform.     

镁合金枝晶生长的试验表征及模拟仿真研究进展

镁合金被誉为21世纪的绿色工程材料,被广泛应用于汽车、航空航天和3C等领域。枝晶作为金属凝固过程中一种常见的晶体形态,其形貌对铸件的力学性能影响很大。综述了具有密排六方晶体结构的镁合金枝晶生长试验表征与模拟仿真研究进展,阐述了采用试验表征与分析得到的镁合金二维及三维枝晶生长形貌与择优取向,分析了通过建立枝晶生长模型耦合溶质场、温度场、流场、压力场等模拟仿真得出的不同凝固工艺条件对镁合金二维及三维枝晶生长形貌的影响规律,最后指出了当前镁合金枝晶生长试验表征及模拟仿真研究存在的问题及未来的发展方向。