7075铝合金半固态浆料制备及流变压铸工艺研究

目的研究搅拌速度和搅拌时间对ACSR工艺制备的7075铝合金半固态浆料组织的影响,研究和比较传统压铸与流变压铸7075铝合金的组织与性能。方法通过改变搅拌速度和搅拌时间制备7075铝合金半固态浆料,取料水淬获得半固态坯料,将剩余浆料进行流变压铸,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机等研究了试样的微观组织、拉伸性能与断口形貌,探究搅拌速度和搅拌时间对7075合金半固态浆料组织的影响,同时研究与比较传统压铸与流变压铸7075铝合金的组织性能。结果在一定范围内提高搅拌速度和搅拌时间有利于α1-Al的细化与球化,与传统压铸7075铝合金相比,流变压铸合金具有更优异的力学性能,T6热处理后,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为547 MPa、494 MPa和3.2%。结论 ACSR工艺可制备出组织细小圆整的7075铝合金半固态浆料,且流变压铸可改善7075铝合金力学性能。     

AZ91D镁合金强制对流流变压铸组织与性能

研究了流变压铸成形和传统压铸工艺下AZ91D镁合金连接压铸件的组织特征,分析了流变压铸过程中半固态浆料的形成和凝固行为,测试了FCR工艺下流变压铸拉伸件的力学性能。结果表明:FCR工艺下的流变压铸成形工艺不仅可以获得晶粒细小、形貌圆整的半固态组织,而且能够明显改善传统压铸成型件中的气孔缺陷,提高组织致密度。与传统压铸件相比,流变压铸拉伸件的抗拉强度和伸长率都有了明显的提高;T6热处理能进一步强化流变压铸拉伸件的性能,其抗拉强度和伸长率分别为286MPa和6.1%。     

2024铝合金筒形件流变挤压铸造研究

目的以2024铝合金为例,研究变形铝合金流变挤压铸造成形件的组织和力学性能,探讨采用流变挤压铸造的方法成形高性能变形铝合金结构件的可行性。方法采用机械搅拌法制备了2024铝合金半固态浆料,采用不同机械搅拌温度和时间进行半固态浆料的制备,并对半固态浆料进行流变挤压铸造。研究了机械搅拌温度和搅拌时间对筒形件组织和力学性能的影响。结果成功制备出了2024铝合金筒形件。随着机械搅拌温度和搅拌时间的提高,筒形件的微观组织能得到细化,同时组织中固液相分布更加均匀,因此筒形件的力学性能也有所提高。结论对变形铝合金2024采用半固态流变挤压铸造进行成形的方法是可行的。半固态浆料最佳制备工艺参数为625℃时机械搅拌25 min,在此工艺参数下,流变挤压铸造2024筒形件的抗拉强度可达264 MPa。     

ZL201合金半固态压铸成形过程数值模拟

为了解半固态压铸过程中浆料充型规律及其流动特点，本文采用AnyCasting铸造仿真软件特有的半固态触变功能模块(Bingham粘度模型)对半固态ZL201铝合金的触变充型过程进行数值模拟，研究慢、快压射速度及切换时间对半固态触变压铸充型过程的影响，对最优充型条件下的铸件微观组织及力学性能进行模拟研究，并进行试验对比.数值模拟结果显示，ZL201合金半固态触变压铸成形在浆料温度600 ℃、模具温度240 ℃时、低速压射速度0.1 m/s、且在1.5 s后进行速度切换、高速压射速度为1 m/s时，所得铸件维氏硬度最大可达72HV，平均抗拉强度为208 MPa.按照该工艺条件成型的成形件显微组织致密，测得其平均抗拉强度为212.5 MPa、平均硬度值为70.8HV, 性能较高，与模拟结果符合较好.     

激光退火对1Cr5Mo钢焊接接头热拉伸性能的影响

利用CO_2激光对1Cr5Mo耐热钢焊接接头进行退火处理,通过拉伸实验分析温度对激光退火前后试样热拉伸性能的影响。采用扫描电镜观察激光退火前后晶粒变化情况、断裂形式和断口形貌,并通过X射线应力仪测定激光退火前后焊接接头表面残余应力状态。结果表明:在200℃时激光退火后试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率比原始试样分别提高了32.5%,22.5%和4.6%,而在300℃时激光退火后试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率比原始试样仅分别提高了6.6%,6.5%和7.5%;激光退火前后试样拉伸断口均为韧性断口,但激光退火后试样的韧窝尺寸大于原始试样,随着温度升高,韧窝尺寸进一步增大;激光退火后试样表面产生的晶粒细化和残余压应力是热拉伸性能提高的主要因素。     

半固态A356铝合金浆料的充填行为及组织分布

采用流变压铸方法研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356铝合金浆料的充填行为和组织分布，结果表明：采用该技术制备的半固态A356铝合金浆料，其组织形态优良，经过感应均热后，浆料内部的温度场分布均匀，初生α—Al晶粒更圆整．半固态A356铝合金的浆料温度、压射比压和冲头速度对浆料的充填行为有较大的影响．较高的浆料温度、压射比压和冲头速度都有利于半固态铝合金浆料的充填．在本文的实验条件下，合适的浆料温度为585-595℃，压射比压为15-25MPa，冲头速度为0．072-0．12m／s．得到的流变压铸件的组织分布均匀，无明显的固液相偏析．     

热处理次数对ZTA15合金组织与性能的影响

目的 研究热处理反复矫形5次对ZTA15合金铸件组织与性能的影响。方法 通过熔模精密铸造方法制备ZTA15合金铸件和试样,进行1次热等静压处理后再进行5次920 ℃循环热处理,分析并对比了ZTA15合金在热等静压和热处理状态下的宏观组织和微观组织变化,以及对室温和高温400 ℃拉伸性能的影响。结果 随着热处理次数的增加,晶粒度趋向圆润;合金在α+β两相区循环热处理过程出现α条碎断、粗化的现象,典型的魏氏体组织向网篮状组织转变,组织更加稳定;室温拉伸性能较热等静压状态略有下降,而高温400 ℃性能与热等静压状态基本持平。结论 ZTA15合金经5次热处理后,室温拉伸性能稳定满足抗拉强度≥885 MPa,屈服强度≥785 MPa,伸长率≥5%,断裂收缩率≥12%,高温400 ℃拉伸性能稳定满足抗拉强度≥622 MPa,伸长率≥10%指标要求,可以为铸件热矫形提供数据支持。     

支座半固态压铸模具设计研究

根据支座产品及半固态浆料充型凝固特点,选用压射比压70MPa,压射速度为1．5m／s,浇注温度590℃,模具预热温度为220℃,进行计算机数值模拟,确定半固态压铸模具的设计方案。设计并制造出支座半固态铸模具。通过支座半固态压铸实验,压铸充型凝固过程非常平稳,得到了合格的支座产品,证实了数值模拟结果及模具设计的正确性。     

退火对高速电铸镍组织和塑性的影响

采用高速电铸方法制备电铸镍,研究退火温度对电铸镍的微观组织和力学性能的影响。分别利用光学显微镜、X射线应力测定仪、显微硬度计来分析电铸镍的微观组织,残余应力和维氏硬度HV的变化,并通过拉伸实验测定电铸镍的伸长率和抗拉强度。结果表明:电铸镍分为内层和外层两个区域,内层由粗大的柱状晶组成,外层由细小的柱状晶组成,退火时电铸镍发生回复和再结晶;未经退火处理的电铸镍伸长率为14%,内层硬度为193,外层为263,抗拉强度σb为625MPa;经不同温度退火后,电铸镍的塑性均有改善,硬度和抗拉强度均有下降。电铸镍在550℃退火2h后,伸长率可达32%,内层硬度为173,外层为165,σb为460MPa。     

5050铝合金板材高温流变行为研究

在303～673K的温度范围内和应变速率为0.001～0.1s-1下对5050铝合金薄板进行高温拉伸试验,研究了5050铝合金高温拉伸性能,以及该合金在升温条件下流变应力与变形温度、应变速率之间的关系.结果表明:5050铝合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;高温拉伸试样的伸长率随变形温度的升高而升...     

Effects of aluminum additions on the microstructure and mechanical properties of alumina-forming austenitic stainless steels

The mechanical properties, including tensile and impact properties at different testing temperatures of alumina-forming austenitic steels (25 % nickel, 20 % chromium) with different aluminum contents (0, 2.5 %, 5 % and 8 %) were investigated. Scanning and transmission electron microscopy together with tensile and impact properties tests were conducted. The results showed that the tensile strength of steels at 298 K increased obviously along with aluminum contents increasing, while plasticity decreased at the same, which attributed to the higher volume fraction and number density of spherical NiAl precipitation together with main ferrite in matrix. In addition, spherical NiAl particles dispersed easily in ferrite. In particular, the ultimate tensile strength of the sample with 8 % aluminum could reach 1398 MPa, with the elongation of 14 % at 298 K. However, NiAl precipitations would lose strengthening effects at high temperatures, but the plasticity could be improved. In addition, the sample with 5 % aluminum showed better comprehensive properties by comparison to other samples, and the ultimate tensile strength was 1018 MPa and 491 MPa at 298 K and 973 K with the elongation of 26 % and 43 %, respectively, enabling it to be promising material for industrial application in advanced nuclear systems.     

回火温度对SA533B钢组织和力学性能的影响

通过光学显微镜和透射电镜,研究了不同回火温度对SA533B钢力学性能、组织及析出行为的影响。结果表明,SA533B钢经880~C淬火和680~C回火后综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为635MPa、750MPa和21％,冲击功120J。     

变质细化和热处理对挤压铸造成形A356铝合金构件性能的影响

用Al-10Sr变质剂和Al-5Ti-B细化剂处理A356铝合金熔体,并结合挤压铸造和T6热处理工艺,研究变质细化与热处理对A356铝合金挤压铸造件的组织和性能的影响规律。结果表明,随着Al-10Sr变质剂加入量的增加,共晶Si的形貌由片状和长杆状变为颗粒状和蠕虫状,α-Al的晶粒尺寸先减少后增大。当Al-10Sr的加入量(质量分数)为0.3%时,挤压铸造成形件的最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为221.3 MPa、104.5 MPa和10.3%。Al-10Sr变质能提高形核率、细化α-Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌,使铸造件的力学性能提高。随着A-5Ti-B的增加,晶粒尺寸先降后增,力学性能先增后降。Al-5Ti-B的加入量为0.6%时,最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为215.6 MPa、106.6 MPa和9.0%。T6热处理(固溶540℃/4 h+时效190℃/4 h)使屈服强度和抗拉强度显著提高和延伸率降低。经过0.6% 的Al-5Ti-B细化处理,T6处理挤压铸造件的最优的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为297.5 MPa、239.3 MPa和8.0%。共晶硅的球化和细化、成形件成分的均匀化以及Mg₂Si强化相在基体中弥散析出,是热处理后构件力学性能提高的主要原因。     

Sn对时效态ZM61镁合金高温力学性能的影响

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高温拉伸对时效态ZM61-xSn(x=0,6,8,10,质量分数/%,下同)合金的高温拉伸性能及断裂机制进行了研究。结果表明:ZM61-xSn(x=6,8,10)合金的物相由α-Mg,α-Mn,MgZn2,Mg2Sn相组成。添加Sn元素可有效细化ZM61合金组织,提高合金高温强度,但降低合金塑性。ZM61-xSn(x=6,8,10)合金在300℃下拉伸的抗拉强度分别为149,140,145MPa,较相同温度下拉伸的ZM61合金的抗拉强度分别提高了26%,17%,23%。ZM61-xSn(x=0,6,8,10)合金在300℃下拉伸的伸长率分别为39.95%,5.65%,7.01%和6.33%。拉伸温度对ZM61-xSn(x=6,8,10)合金的断裂机制产生显著影响。当拉伸温度低于220℃,合金为穿晶断裂;高于220℃时,合金变为沿晶断裂。     

挤压变形Al—0．8％Mg—0．6％Si—xSc合金的显微组织与力学性能

本文针对挤压变形Al—0．8％Mg—O．6％Si-xSc合金的显微组织和拉伸性能进行了研究,以确定稀土元素Sc和T6处理对该系合金性能的影响规律。结果表明,加入适量的元素Sc可以有效地细化挤压变形Al0．8％Mg-0．6％Si—xSc合金的组织,提高其室温抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率;经过T6处理后,Al—08％Si-0．6％Si—xSc舍金的抗拉强度和屈服强度可得到显著提高;挤压变形Al—0．8％Mg～O．6％Si～xSc合金在拉伸加载条件下主要呈现韧性断裂特征。     

聚乙烯纤维增强高延性碱矿渣复合材料的拉压性能及裂缝分布

在碱激发作用下,以矿粉为主要原材料,粉煤灰为辅助材料,共同制备聚乙烯(PE)纤维增强高延性碱矿渣复合材料。通过轴向拉、压实验,研究不同养护龄期(1天、3天、7天、28天、56天、120天)下材料的拉压性能,并借助数字图像技术(DIC)对裂缝进行了表征。结果表明:高延性碱矿渣表现出较好的延性,具有早强特征。7天强度值可达极限强度的84%以上(极限拉压强度分别为5.05 MPa、91.24 MPa),拉伸应变可达5.74%,多缝开裂基本饱和;28天后拉压性能趋于稳定(拉压强度、拉伸应变分别保持在6 MPa、100 MPa、6%);DIC数字分析云图直观地描述了裂缝的形成及发展过程,可从一定程度上对开裂破坏方向及位置进行可靠预判。      

Effects of grain refinement and boron treatment on electrical conductivity and mechanical properties of AA1070 aluminum

Aluminum has been used as an alternative to copper for the production of electrical grade conductors. However, good electrical conductivity with excellent mechanical properties is hard to realize. Grain refinement can improve plastic deformation and mechanical properties. Boron treatment is advantageous to the improvement of electrical conductivity. So it is promising to achieve good mechanical properties and electrical conductivity by the interaction of grain refinement and boron treatment. In our work, the effect of grain refinement and boron treatment on electrical conductivity and mechanical properties of AA1070 aluminum was studied. The ideal grain refiner is Al–5Ti–0.8B–0.2C master alloy and with 0.2% addition, the electrical conductivity keeps at 60.7% IACS. Besides, the effect of different boron additions on electrical conductivity of AA1070 aluminum was studied. With 1%Al–6B addition, its electrical conductivity can reach 64% IACS, improved by 5.3%. With 0.2%Al–6B and 0.5%Al–5Ti–0.8B–0.2C additions, the electrical conductivity can reach 63.2% IACS, ultimate tensile strength at room temperature (UTS_25 °C) is 85 MPa, and elongation (Ɛ) is 58%. Compared with AA1070 aluminum without addition, the ultimate tensile strength and elongation have been improved by 26.9% and 9.4% separately.     

原位自生法制备石墨烯增强镁基复合材料的工艺和性能

采用原位自生法制备石墨烯增强的镁基复合材料,并使用Raman、XPS、XRD、SEM和TEM以及电子万能拉伸试验机等手段表征了原位生成的石墨烯的微观形貌和复合材料的力学性能。结果表明:进行原位反应可制备石墨烯增强的镁基复合材料,反应温度越高原位生成的石墨烯的质量越好,制备出的复合材料的性能越高。反应温度为780℃时复合材料的力学性能达到最大值,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为245 MPa、340 MPa和6.7%,比基体的力学性能分别提高了40%、21.4%和48.8%。     

ECAP变形对Mg2Si增强耐热镁合金组织及性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-Zn合金中加入Si,形成Mg-Zn-Si镁合金.采用ECAP工艺在变形温度为573 K和挤压路径为Bc条件下对Mg-Zn-Si镁合金进行不同道次的变形.运用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对变形后的Mg-Zn-Si镁合金进行了组织表征,对变形后的合金进行了室温拉伸和高温蠕变等力学性能测试.结果表明:随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg Zn相及Mg2Si相均得到细化且分布趋于均匀.1道次挤压后部分基体α-Mg细化,4道次挤压后α-Mg的尺寸减小为5~10μm,且晶粒大小趋于均匀;2道次挤压后Mg2Si相枝晶在原位置破碎为颗粒状,6、8道次挤压后Mg_2Si相呈弥散分布.4道次挤压后合金的屈服强度和抗拉强度均提高120%,伸长率提高353%;8道次挤压后合金的抗拉强度和伸长率与4道次相比变化不大,但屈服强度进一步提高了19%.随着挤压道次增加,高温抗蠕变性能提高,8道次后高温稳态蠕变速率降低5倍.Mg2Si相细化机理为受剪切而机械碎断.     

A high strength and ductility Mg–Zn–Al–Cu–Mn magnesium alloy

A high strength Mg–8.0Zn–1.0Al–0.5Cu–0.5Mn (wt.%) magnesium alloy with outstanding ductility was developed using a common casting technique and heat treatment. The microstructure of the as-cast alloy is composed of α-Mg, MgZn, MgZnCu and Al–Mn phases. After the solution treatment and subsequent two-step aging treatment, the yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS) and elongation of the alloy at peak hardness reach 228 MPa, 328 MPa and 16.0% at room temperature, respectively. The comprehensive mechanical properties of the alloy are superior to almost all other high performance casting Mg alloys.