Al_2O_3-ZrO_2-Spinel三元纳米复相陶瓷超塑性变形及组织演变

采用真空热压烧结工艺制备了三元纳米复相陶瓷并进行了超塑性压缩试验.结果表明:纳米复相陶瓷中的第二相在烧结和变形过程中有效地阻止了基体Al_2O_3的晶粒长大.在1650 ℃材料表现出良好的高应变速率超塑变形能力,变形抗力小于30 MPa.微观组织观察表明由于变形过程中存在有益压应力,材料变形后晶界处未出现空洞,经变形量为60%的压缩变形后材料中存在较高密度的位错,位错主要存在于尖晶石和氧化锆第二相中,基体Al_2O_3的晶粒仍为等轴状,表明位错运动对晶界滑移起到了积极地协调作用.     

以沥青为前驱体制备TiC/FeCrNi反应火焰喷涂复合涂层

以钛铁粉、CrFe粉、羰基镍粉和碳的前驱体（石油沥青）为原料,通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-Cr-Ni-C反应喷涂复合粉末,并通过普通火焰喷涂成功地合成与沉积了TiC/FeCrNi复合涂层.采用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的相组成和显微结构进行了分析,同时对涂层耐磨性能进行了对比研究.研究结果表明：采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Cr-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;所制备的TiC/FeCrNi复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合强化片层叠加而成,TiC颗粒呈纳米级;基体由（Fe,Cr）和Cr0.19Fe0.7Ni0.11两相组成;相同条件下,所获TiC/FeCrNi复合涂层磨损体积大约是常规火焰喷涂Ni60涂层的1/8.     

Ni-Al-Fe系中NiAl(Fe)金属间化合物的析出强化

研究Ni-Al-Fe系中B2型金属间化合物NiAl(Fe)的硬度随时效时间的变化,同时测定时效处理后含析出相的NiAl(Fe)金属间化合物的屈服强度随温度变化。结果表明,在所有实验温度区域内,NiAl(Fe)化合物的屈服强度均远高于单相NiAl;析出相为体心立方结构的α-Fe相;在时效初期α-Fe相呈球状,过时效之后变成平行于有序基体{100}晶面的板条状。通过透射电镜观察还确定变形过程中位错滑移矢量为111。虽然α-Fe析出相的硬度低于NiAl(Fe)基体,但由于α-Fe析出相对运动位错有较强的钉扎作用而使基体得到强化。     

Cu/Ti纳米层状复合体塑性变形机制的分子动力学模拟研究

利用分子动力学方法对具有特征晶体取向的Cu/Ti层状复合体在单轴拉伸和平面应变压缩2种变形过程中的微观力学行为进行了研究。模拟结果显示,拉伸载荷作用下,位错优先在Cu/Ti异质界面处形核并沿着{111}晶面向Cu层内部运动,变形机制为层内约束滑移。随着位错的增殖,位错之间发生交互作用并在Cu层内形成插入型层错和形变孪晶。而在此形变过程中Ti层内未发现塑性变形系统的启动。随着载荷继续增大,Cu/Ti界面处的应力集中导致复合体发生断裂。在平面应变压缩变形的模拟中,发现Cu/Ti界面处的应力集中促使Ti层中形成剪切带,剪切带内部及其近邻区域仅存在少量位错。随着外加应变增大,多种变形机制的共同作用引起晶粒旋转,同时复合体内的原子无序度增加。此外,不同初始取向和不同应变速率下的Cu/Ti复合体的微观塑性变形机制和力学性能存在显著差异。研究结果揭示了包含有密排六方金属层状复合材料的微观形变机制。     

40Cr/Q345B双金属热压缩组织演变与界面结合机制

对40Cr/Q345B双金属材料在变形温度为1000、1050、1100和1150℃,变形前保温时间为30和60 min,压下量为50%、65%和80%的条件下进行热压缩复合实验,研究其界面结合行为。借助光学显微镜和能谱仪,研究界面的组织演变及元素扩散规律,利用显微硬度仪分析界面处的显微硬度分布,揭示双金属界面的结合机理。结果表明:在变形温度为1000~1150℃时,变形温度升高有利于40Cr/Q345B双金属的界面结合;压下量从50%增加至65%,促进了界面结合,但压下量为80%时,过高的变形量会影响界面两侧基体的协调性能,从而降低界面的结合强度;此外,变形前保温时间为30 min,有利于界面结合。随着保温时间的增加,基体的晶粒尺寸变大、显微硬度降低,界面处的显微硬度最低,为150 HV;随变形温度的升高,界面处的显微硬度提高,最高为185 HV。40Cr/Q345B双金属热压缩过程中的元素扩散以Cr为主,在变形前保温时间为30 min、变形温度为1150℃下,压下量为50%时的扩散距离约为3.7μm,其结合机制主要为冶金结合。     

ECAE法制备铜铝双金属复合棒材数值模拟与试验研究

利用Deform-3D有限元软件对铜铝双金属复合棒材室温4道次B_C路径ECAE变形过程进行模拟，研究了金属流动、挤压载荷、等效应变以及平均应力的分布及变化规律；并在自行设计的模具上进行了试验验证，成功制备出铜铝双金属复合棒材，对变形材料进行了物理网格试验及组织性能测试。结果表明，ECAE工艺下铜铝双金属复合棒材内部存在剧烈剪切变形区，复合坯料由不稳定变形逐渐过渡为均匀协调变形，材料内部处于理想的三向压应力状态，静水压力较高，界面处金属结合紧密。4道次ECAE挤压后，铜铝双金属复合坯料整体变形相对均匀，平均累积等效应变量为4.49。随着挤压道次的增加，载荷峰值不断增加，同时复合坯料内部显微硬度不断升高，但包覆层增幅大于芯部材料。     

堆焊双金属冷镦粗过程中的变形行为

借助冷镦粗实验研究堆焊双金属在大塑性变形下的变形行为,进而探索堆焊双金属坯料锻造成形的可行性。首先使用等离子弧喷焊技术制备双金属坯料,测定堆焊双金属熔覆层区域的显微硬度,认知堆焊双金属材料的界面特性;随后分析冷镦粗过程中堆焊双金属试样的变形与破坏方式。结果表明:堆焊双金属的显微硬度最薄弱区域出现在熔合线附近,熔覆层区域整体硬度远高于基体硬度;冷镦粗过程中,堆焊双金属基体区域率先发生塑性变形,熔覆层抵抗变形的能力高于基体;压缩到一定阶段,熔覆层底部区域也会发生塑性变形,熔覆层区域具有进行塑性变形的潜力。     

感应加热钢／铝双金属界面的研究

双金属复合铸件外层采用铸造铝合金,内层选取碳素结构铜,采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中,复合时将包含有钢套的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加热,复合层将基体钢套包覆后停止加热。所得到的双金属复合铸件结合界面为完全冶金结合。复合层组织为连续分布FeAl3与Fe2Al5中间化合物。界面结合强度为76．4MPa。     

轧制复合铝/不锈钢界面金属间化合物的生长动力学

对轧制复合铝合金/不锈钢双层复合材料进行不同温度和时间的退火,借助Zeiss Ax10金相显微镜、Quanta-200型扫描电镜、EDAX能谱仪和D-max X射线衍射仪对复合界面结合区进行金相组织观察、元素成分线扫描分析、界面化合物EDS分析及XRD物相鉴定,研究复合界面上金属间化合物的生长行为。结果表明:复合界面金属间化合物(IMC)主要为Fe2Al5相,当退火温度达773 K时,Fe2Al5已在界面上生成;随退火时间的延长,Fe2Al5的增厚符合抛物线法则;界面金属间化合物Fe2Al5的生长激活能为162.3 kJ/mol,并获得其生长动力学模型,通过此模型可对化合物层厚度进行初步计算。     

钨丝增强铜基复合材料超高速撞击后的微观损伤

通过渗流铸造的方法将Cu78Al10Fe6Ni6合金与钨丝复合制备出Wf/Cu78Al10Fe6Ni6复合材料。采用二级轻气炮进行Wf/Cu78Al10Fe6Ni6复合材料弹体超高速侵彻混凝土靶的实验,实验速度为2.4km/s。借助透射电镜对侵彻后剩余弹体的微观组织进行观察,由于侵彻过程中高温高压的作用,剩余弹体的不同区域出现了不同的微观组织,从弹头到弹尾依次出现了非晶组织、再结晶、孪晶、层错和位错。非晶组织是由于弹体在撞击过程中产生的高温使基体铜合金发生了熔化而后又快速凝固产生的,再结晶组织是由于基体铜发生了旋转动态再结晶而产生的,孪晶、层错、高密度位错是由于弹体在侵彻过程中受到大的动载荷冲击发生严重塑性变形而产生的。     

ECAP工艺对TiA13-P/Al复合材料组织的影响

利用透射电子显微镜和光学显微镜研究了室温下1～8道次等通道角挤压(ECAP)工艺对TiAl3-P/Al复合材料组织的影响.结果表明,在ECAP挤压初期Al基体中的位错密度很高,在2道次后急剧降低;组织中位错墙比例在开始也呈现升高的趋势,随着应变量的增加,逐渐向小角度晶界转变;小角度晶界的出现比位错墙晚,晶内小角度晶界的比例变化趋势也是一个先增加后降低的过程,最终转变为大角晶界.ECAP过程中,TiAl3颗粒对Al基体组织变化的作用不明显.ECAP变形有效破碎了较大尺寸的TiAl3颗粒并改善了TiAl3颗粒在Al基体中分布的均匀度.板条状TiAl3在ECAP变形中不仅发生了脆性断裂,还发生了孪生变形,与基体金属的变形相互协调,使少量大尺寸TiAl3颗粒保留下来.     

复合金属板材曲面模具挤压的上限法分析

通过上限法分析了复合金属板材经反复曲面模具的挤压过程。变形材料可以分为双金属区和单金属区2个变形区域。每个区域材料的流变状态都设为平面应变状态。得到内能,剪切能和摩擦能的表达式,并应用到上限模型中。确定了铜包覆铝复合材料采用楔形模具和流线曲面模具的挤压力。通过有限元软件ABAQUS模拟得到2种模具的相应结果,并与上限法模型进行对比,比较结果表明,两者具有很好的一致性。     

AZ31镁合金拉伸扭折带结构的产生及交互作用机制

利用TEM结合SAED花样,对室温轧制变形AZ31镁合金中拉伸扭折带结构及交互作用的形貌和晶体学特征进行了系统的研究。在镁合金塑性变形过程中,当外力不利于常见的孪晶形成及位错滑移时,扭折带作为一种补充的变形方式可以继续协调hcp结构的拉压不对称特性,对材料宏观塑性有着重要的影响。结果显示,hcp结构在与基面呈小角度的拉应力作用下,会形成基面位错对,并向相反方向运动,进而形成以{101ˉ2}晶面为界面的拉伸扭折带。拉伸扭折带界面与基体基面的夹角约为43°。位错在不同变形结构的交互作用过程中起到了非常重要的作用,通过位错的作用可以调节变形结构的形态及晶体学取向,进一步提升材料的塑性。     

基于微结构变化的Al-Si-Mg合金的疲劳行为分析(英文)

研究Al-Si-Mg合金的微结构对其疲劳性能的影响。利用透射电子显微镜观察不同条件下Al-Si-Mg合金中位错的结构,对同一应力幅下不同循环周次试样的基体(011)面进行位错观察。结果表明,Al-Si-Mg合金的位错结构随应力幅的变化而变化,并具有一定的规律性;Mg2Si与二次硅相对位错运动具有强烈阻碍作用。材料的疲劳行为强烈地依赖于的材料的微观结构变化。     

β相稳定性对Ti-10V-3Fe-3Al合金变形模式及压缩性能的影响

金属的变形有以下几种不同机制:孪生、变形诱发马氏体、位错滑移,或其综合作用。变形机制与基体状态密切相关,一方面与启动位错滑移或孪生的临界应力有关,另一方面与亚稳定基体转变成马氏体的能力有关。迄今为止,对亚稳定β钛合金变形机制的研究很少,对于含有α相的亚稳定β钛合金,也仅研究了β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-5Zr-4Mo-2Cr-1Fe)和Ti-10V-2Fe-3Al合金的变形机制。研究表明     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布.主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响.研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反.界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮.     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布。主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响。研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反。界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮。     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF STRENGTH ENING MECHANISM OF Cu/Ni MULTILAYERS

运用分子动力学方法模拟了Cu/Ni薄膜结构在纳米压入和微摩擦过程位错的运动规律, 探讨了薄膜结构中位错与界面的相互作用规律. 结果表明: Cu/Ni多层膜结构中的层间界面会阻碍位错继续向材料内部扩展, 阻碍作用主要来自于两个方面: 界面失配位错网对位错运动的排斥阻力使其难以到达或穿过界面; 由弹性模量差而产生的界面镜像力使位错被限制在Cu单层膜内运动. 这种阻碍作用有利于提高Cu/Ni多层薄膜的力学性能.     

ZrO2／NiFGM中微观残余热应力分析

陶瓷—金属FGM成分沿厚度方向变化，微观残余热应力分析对确定FGM材料体系极为重要。按球对称模型采用弹性理论进行分析，确定了微观残余热应力与陶瓷和金属相的弹性性能、在FGM中的位置的关系。结果表明，微观应力具有短程分布特点，并且在同一梯度层内最大微观应力处于相界面处。同时，通过对ZrO2／Ni FGM制备过程中的陶瓷—金属界面应力的分析表明，FGM制备过程中可能在基体中产生大量微裂纹。     

纳米颗粒复合电刷镀镀层的微/纳观结构特征

在45钢表面制备了n-Al2O3/Ni和n-SiO2/Ni纳米颗粒复合电刷镀层,借助SEM、TEM、HREM等分析手段,在微观和纳观尺度上研究了纳米颗粒复合电刷镀层微观组织特征,分析了纳米颗粒分布、纳米颗粒/基质Ni金属界面结合等微/纳观现象.结果发现:纳米颗粒在基质Ni金属中均匀弥散分布,纳米颗粒与基质Ni金属之间达到了原子尺度的良好结合;基质Ni金属晶格发生了畸变,存在大量原子空位和位错等结构缺陷.这使得纳米颗粒复合电刷镀层具有优良的力学性能.