退火处理对Al/ZE42/Al复合板界面组织和腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、盐水浸泡等方法研究了退火热处理工艺对Al/ZE42/Al复合板界面微观组织和该复合板在5.0%Na Cl(质量分数)水溶液中腐蚀行为的影响。实验结果表明:Al/ZE42/Al复合板经退火处理后,界面区域发生Mg和Al等元素的互扩散,界面扩散层包含2个反应层,靠近ZE42镁合金一侧的反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近Al板一侧的反应层为Al_3Mg_2相,随着退火温度的升高或者保温时间的延长,ZE42/Al界面扩散层的厚度增加,ZE42镁合金发生了再结晶组织转变;退火热处理没有明显改善Al/ZE42/Al复合板的耐腐蚀性能,提高了腐蚀速率,其腐蚀机制为复合板边部向内部扩散而导致的电偶腐蚀加剧。     

热处理对铝/镁合金复合板连接界面组织和性能的影响

对爆炸焊接方法制备的铝/镁合金复合板进行不同温度的后续退火处理。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)对复合板接合界面的扩散层成分、物相以及组织形貌特征进行了分析。结果表明:随着退火温度的升高,复合板接合界面镁铝金属间化合物扩散层的厚度呈增大的趋势;扩散层由两层组成,分别为靠近镁合金一侧的Mg_(17)Al_(12)相金属间化合物层和靠近铝合金一侧的Mg_2Al_3相金属间化合物层;Mg_(17)Al_(12)相扩散层的组织形貌呈现柱状晶形态,而Mg_2Al_3相扩散层呈现细小的等轴晶形态。对复合板进行拉伸试验分析,结果表明:随着退火温度的升高,复合板的抗拉强度呈现下降的趋势,而伸长率呈现逐渐增大的趋势;退火铝/镁合金复合板的失效断裂路径为沿着Mg_(17)Al_(12)相扩散层及Mg_2Al_3相扩散层的接合界面。     

退火温度对热轧5052/AZ31/5052镁铝复合板组织和性能的影响

对5052/AZ31/5052热轧镁铝复合板进行160℃～340℃的退火处理,研究了退火温度对复合板界面组织、镁合金基体组织和室温力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,原光整的复合界面转变为具有一定厚度的扩散层,扩散层的厚度不断增加。退火后,镁合金基体组织孪晶消失,形成等轴的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸随退火温度的升高先减小后增大。同时,退火后复合板的屈服强度和抗拉强度有所下降,屈强比降低,断后伸长率明显提高。在200℃下保温60 min后空冷,复合板的综合性能最好。     

热处理铜铝复合板界面厚度关系模型的建立

研究了退火工艺参数与铜铝复合板界面层厚度的关系。结果发现,退火温度越高,退火时间越长,铜铝复合板界面层的厚度越大。在相同加热温度下,剥离强度均随着时间的延长而呈现出先增加后降低的趋势,退火温度越低,出现剥离强度最高值所需的时间越长。剥离强度与扩散过程中界面处的扩散运动有关。通过拟合铜铝复合板扩散层厚度与剥离强度,得到了剥离强度与扩散层厚度的关系,并给出剥离强度与热处理关系模型。     

退火温度对铸轧成形宽幅层状铜-铝复合板界面组织及力学性能的影响

采用铸轧法获得宽幅层状铜-铝复合板,并研究了不同退火温度对铜-铝复合板界面组织和力学性能影响,探讨了界面金属间化合物作用机理,结果表明:退火温度越高,界面扩散越明显,金属间化合物越多;铜基体界面处率先生成Cu_9Al_4,铝基体界面处率先生成CuAl_2,随着铜、铝元素扩散会有CuAl生成;界面层硬度高于其它位置,由于基体软化和金属间化合物的共同作用;300℃退火铜-铝复合板界面组织和力学能性能最佳,扩散层厚度13.63μm左右,抗拉强度101.9 MPa,伸长率32.0%。     

热处理对钛铝复合板共挤压界面结合特性的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等研究了热处理对钛合金Ti6Al4V/纯铝AA1050复合板界面形貌特征、成分、力学性能以及显微硬度的影响,采用剪切试验对界面扩散层进行了力学性能研究.结果 表明:热处理温度会影响复合板界面扩散层的生成厚度,580℃时扩散层最厚,约为1.95 μm.3种不同热处理温度(540、560和580℃)条件下扩散层均有金属间化合物TiAl3生成,随热处理温度的升高,复合板界面显微硬度增加.当热处理温度为560℃时,复合板界面的最大剪切力和剪切强度达到峰值,分别为3877 N和73.2 MPa,剪切强度超过了纯铝基材(60 MPa).     

全包覆1060/AZ31/1060复合板的界面组织

采用搅拌摩擦焊结合热轧法制备了全包覆1060/AZ31/1060复合板,通过Deform-3D有限元分析了道次压下量和热轧温度对复合板中间层镁板的边部损伤的影响,并研究了不同退火温度和时间对界面扩散层的影响。结果表明:提高热轧温度、减小单道次压下量有利于降低中间层镁板边部损伤值,提高复合板质量;1060/AZ31/1060复合板经过退火处理后,界面区域发生镁和铝等元素的互扩散,镁铝界面层由机械结合变成冶金结合,靠近AZ31镁合金一侧反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近铝板一侧为Mg_2Al_3,热处理过程中产生的第二相有Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Al_3、Al_5Mg_(11)Zn_4和Al_6Mn相;热处理温度在400℃,在保温时间为8 h条件时,界面扩散层厚度能达到59.2μm。     

退火对TA1/5052爆炸复合板界面组织与性能的影响

将TA1/5052爆炸焊接复合板在350、400及450 ℃分别保温1、3、6、9 h退火,对退火前后复合板组织和性能进行分析。结果表明:随退火温度升高,原子扩散加剧,界面形成的扩散层逐渐变厚;退火过程中铝易于向钛侧扩散,白色亮带和柯肯达尔孔洞主要位于靠近界面的5052铝合金侧;退火前界面处物相组成为α-Ti、α-Al、TiAl₃,经350、400 ℃退火3 h及450 ℃退火1、3、6、9 h后,物相组成不变。经不同温度退火后,复合板界面抗拉强度低于退火前,而断面收缩率和伸长率明显高于退火前。拉伸断口分析表明,复合板TA1侧为以脆性断裂为主、韧性断裂为辅的韧脆混合断裂,5052侧为韧性断裂;复合板在350 ℃退火时界面剪切强度和剥离强度最大,较爆炸态分别增加8.24%和45.68%,随退火温度升高,界面剪切强度和剥离强度降低。退火前后界面结合区硬度均高于基复板两侧硬度,且随离界面距离增加,硬度逐渐降低直至降至钛铝两侧母材硬度。退火后界面结合区硬度明显低于爆炸态硬度。     

退火工艺对镁铝轧制复合板的影响

对不同退火温度和退火时间处理的镁铝复合板进行显微组织观察、能谱分析和硬度测量。结果表明：退火处理后,复合界面上生成了新的扩散层,随着退火温度升高,结合层和扩散层的厚度增加,晶粒变大, 随着退火时间的增加,结合层的厚度先上升后下降,而扩散层的厚度一直在上升,晶粒变小。扩散层厚度过大时,该区域内组成物质主要是脆硬相的金属间化合物,结合层和扩散层分别生成了Al12Mg17和Al3Mg2,复合界面成为脆性结构,复合强度反而降低。 350 ℃下60 min退火处理为较理想的退火工艺。     

退火工艺对Ti/Al复合板组织和性能的影响

针对以纯钛板和工业纯铝为原料铸造复合得到的Ti/Al复合板,采用不同保温时间的退火工艺制度研究了退火时间对Ti/Al复合板的组织和性能的影响。结果表明:随着退火时间延长,在复合界面处的扩散层宽度增大。在退火过程中,Ti-Al系金属间化合物的形成和生长是导致Ti/Al复合界面显微硬度增加、结合强度下降的主要原因。在浇铸温度为700℃、退火温度为550℃、保温2 h退火后,Ti/Al复合板结合强度有较大提升,为最佳退火工艺。     

6061/AZ31B/6061对称复合板的组织与力学性能研究

本文在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到的铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了微观组织、拉伸性能和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg17Al12和Mg2Al3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

高能电子束处理对AZ91镁合金耐磨性影响

研究了AZ91镁合金电子束表面处理的耐磨性.结果表明,在不同处理条件下,AZ91镁合金表面分别形成了厚度为20～60μm的表面熔凝层;脉冲电流和脉冲次数对表面熔凝层厚度具有较大影响,而加速电压的影响不大.随着脉冲电流的增加, Mg_(17)Al_(12)相对应的衍射峰强度呈现上升趋势,并且在处理过的AZ91镁合金中可看到AlMg亚稳相的存在.显微硬度测试结果表明,处理层硬度比基体组织的硬度有所提高,最表层可达到基体组织的2倍.磨擦系数和表面磨损量均有不同程度下降,耐磨性明显提高主要是由于快速熔凝导致晶粒细化引起的.     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。     

Ag/Cu钎焊复合带材轧制和退火研究

利用Ag-28Cu合金钎焊复合制备Ag/Cu复合材料,经轧制加工成复合带材。研究轧制变形和扩散退火对复合界面形貌、界面组织和性能的影响,以及界面元素扩散特征。结果表明,随着轧制变形量增加,Cu、Ag-28Cu和Ag发生协调变形,复合界面由波浪形,转变成锯齿状,最后Cu层整体向Ag层倾斜。随着加工率增加,Cu层硬度逐渐降低,Ag-28Cu层硬度显著升高,Ag层硬度不变。随着退火温度增加,界面组织逐渐长大粗化,复合层宽度增加。界面原子扩散行为主要是Cu原子向Ag中发生扩散,退火温度增加时,Ag-28Cu层中Cu原子向Ag侧逐渐减少,Ag层中的Cu原子含量增加,Cu和Ag层硬度没有发生变化,而Ag-28Cu层硬度逐渐降低。     

Characterization of plasma electrolytic oxide formed on AZ91 Mg alloy in KMnO4 electrolyte

The aim of this work is to investigate microstructure, corrosion resistance characteristics and nanohardness of the oxide layer on AZ91 Mg alloy by applying different voltage with KMnO₄ contained solution. There are lots of closed pores that are filled with another oxide compound compared with the typical surface morphology with pore coated until 350 V of coating voltage. The thickness of oxide layer increases with increasing coating voltage. The oxide layer formed on AZ91 Mg alloy in electrolyte with potassium permanganate consists of MgO and Mn₂O₃. Corrosion potential of the oxide layer on AZ91 Mg alloy obtained at different plasma electrolytic oxidation(PEO) reaction stages increases with increasing coating voltage. The corrosion resistance of AZ91 Mg alloy depends on the existence of the manganese oxide in the oxide layer. The inner barrier layer composed of the MgO and Mn₂O₃ may serve as diffusion barrier to enhance the corrosion resistance and may partially explain the excellent anti-corrosion performance in corrosion test. Nanohardness values increase with increasing coating voltage. The increase in the nanohardness may be due to the effect of manganese oxide in the oxide layer on AZ91 Mg alloy coated from electrolyte containing KMnO₄.     

焊后退火Al-Mg界面金属间化合物生长行为

研究了6061Al铝合金和AZ31B镁合金的搅拌摩擦搭接焊(FSLW)接头微观组织及焊后热处理过程中接头界面金属间化合物(IMC)生长行为. 结果表明,在接头界面处,金属间化合物层由连续的β-Al3Mg2(靠近铝侧)相和γ-Al12Mg17(靠近镁侧)相组成. IMC层的厚度随着时间延长或者温度的提高而增加,并且β-Al3Mg2相生长快于γ-Al12Mg17相. 整个IMC层的生长厚度与退火时间的平方根成线性关系,其生长受扩散机制影响. 随着温度从300 ℃增加到400 ℃,IMC层生长的扩散系数从2.88×10-14m2/s增加到3.67×10-13m2/s. 界面IMC层的生长激活能为82.5 kJ/mol.     

电弧喷涂铝涂层/AZ91D镁合金固液复合工艺研究

通过固液复合法实现了电弧喷涂铝涂层与AZ91D镁合金基体之间的结合,并对结合界面的组织、元素和相组成进行了分析。结果表明:对涂层进行表面处理,结合界面容易出现气孔等缺陷。未经处理的涂层和基体之间形成冶金结合界面,并生成相应的金属间化合物。随着浇注温度的升高,扩散区域逐渐变宽,涂层逐渐转化为Al12Mg17和Al3Mg2。对复合材料进行热处理,结合界面组织更加均匀,扩散区域的厚度明显增加。正镁合金作为目前最轻的金属结构材料,在汽车和航空航天等领域起到明显的减重效果,正得到日益广泛的应用。但镁合金耐蚀、耐磨等表面性能较差,也限制了它的大规模应用。在镁合金表面制备一层Mg-Al金属间化合物,可以在不增加镁合金质量的前提下,同时提高其耐蚀和耐磨性能[1,2]。目前,研究者往往通过表面技术和热处理在镁合金基体表面制备该化合物。例如,L.Zhu[3]等通过对AZ91D镁合金和铝     

Effect of annealing temperature on joints of diffusion bonded Mg/Al alloys

To study the effect of annealing temperature on the joints between magnesium and aluminum alloys, and improve the properties of bonding layers, composite plates of magnesium alloy (AZ31B) and aluminum alloy (6061) were welded using the vacuum diffusion bonding method. The composite specimens were continuously annealed in an electrical furnace under the protection of argon gas. The microstructures were then observed using scanning electron microscopy. X-ray diffractometry was used to investigate the residual stresses in the specimens. The elemental distribution was analyzed with an electron probe micro analyzer. The tensile strength and hardness were also measured. Results show that the diffusion layers become wide as the heat treatment temperature increases, and the residual stress of the specimen is at a minimum and tensile strength is the largest when being annealed at 250 °C. Therefore, 250 °C is the most appropriate annealing temperature.