累积叠轧制备Ti/Ni多层复合材料的组织演变与力学性能研究

本文以工业纯Ti、纯Ni板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)制备出Ti/Ni多层复合板材料。利用扫描电镜、透射电镜、万能试验机、显微硬度仪对复合材料的组织、界面结构和力学性能进行观察和测试分析。结果表明：随着轧制道次的增加,复合材料中Ti层和Ni层显微组织细化明显,均匀程度提高,ARB5道次后,Ti、Ni层的平均晶粒尺寸分别为200 nm和300 nm;复合材料的抗拉强度、显微硬度和界面结合强度显著提高,ARB5道次后抗拉强度达到810 MPa,延伸率为24.4%,Ti、Ni层平均显微硬度分别为233 HV和229 HV。在ARB1-5道次轧制变形过程中,界面处无明显的原子扩散现象发生。     

异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的显微组织与硬度研究

采用搅拌摩擦焊对异种铝合金6061-T6(上板)和A356-T6(下板)进行搭接焊,用体式和光学显微镜观察搭接接头的组织形貌,并测试其显微硬度.结果表明:在适当的工艺参数条件下,可以获得表面成形良好、内部无明显缺陷的搭接接头.在焊核区,两板间存在明显的界面,且位置较原位置整体上移,前进侧界面处呈锯齿状,界面由两种铝合金组织交替镶嵌而成,而后退侧界面则呈曲线状.两板均呈现典型的搅拌摩擦焊接头组织:焊核区由细小的等轴晶组成,而热影响区组织与母材相似,晶粒有细微粗化,热机影响区晶粒被拉长、弯曲,有明显的塑性流动.两板焊缝区显微硬度比各自母材均有不同程度的降低,且上板6061-T6降低幅度较大,焊后最大硬度约为母材的65%.     

管路接头用钛合金锻件显微组织及硬度分析

研究了多向加载条件下闭式模锻成形的TC6钛合金三通锻件的显微组织和力学性能,采用光学显微镜及扫描电镜对比了锻件不同位置处的原始β晶粒及α相的形态,并表征了锻件各位置处的维氏硬度,进一步分析了锻造变形量对显微组织形态及显微硬度的影响。研究结果表明,闭式锻造三通锻件各位置处的显微组织及硬度存在较大差异;随着锻造变形量的增大,原始β晶粒由各向尺寸接近的多边形转变为细条状晶粒,同时晶界α相由不连续的短棒状转变为等轴状;锻造变形量越大的位置,由于显微组织细化及加工硬化作用,显微硬度越高。     

累积叠轧制备Ti/Ni多层复合材料的组织演变与力学性能

以工业纯Ti、纯Ni板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)制备出Ti/Ni多层复合板材料。利用扫描电镜、透射电镜、万能材料试验机、显微硬度仪对复合材料的组织、界面结构和力学性能进行观察和测试分析。结果表明:随着轧制道次的增加,复合材料中Ti层和Ni层显微组织细化明显,均匀程度提高,ARB 5道次后,Ti、Ni层的平均晶粒尺寸分别为200和300 nm;复合材料的抗拉强度、显微硬度显著提高;ARB 5道次后抗拉强度达到810 MPa,延伸率为24.4%,Ti、Ni层平均HV显微硬度分别为2.33和2.29 GPa。在ARB 0~5道次轧制变形过程中,界面处无明显的原子扩散现象发生。     

轧制温度和变形量对AZ31镁合金板材组织和硬度的影响

研究了300、330、360℃3个轧制温度和3个道次不同变形量对AZ31镁合金组织和硬度的影响。试验结果表明：轧制变形使板材晶粒明显细化，硬度提高。在同一变形量下，随着轧制温度的升高，板材的晶粒呈长大趋势，硬度逐步下降，在330℃轧制时，板材的综合性能较好。在330℃轧制温度下，随着道次变形量的加大、轧制道次的增加，晶粒呈减小趋势，硬度逐步上升。在3个道次变形量均为40％时，轧制后的板材质量良好，没有出现裂边、裂纹现象，其组织均匀，晶粒细小。经过3个道次轧制后，板材的平均晶粒尺寸由原铸锭的120μm细化到3～4μm，板材的硬度（HRA）值由原铸锭的23．8提高到36．5。     

温轧TWIP钢芯三层板的组织和力学性能

采用热轧-温轧工艺制备了孪晶诱导塑性(TWIP)钢芯的三层复合板。用电子探针(EPMA)、高分辨扫描电镜(SEM)、显微硬度计和电子万能试验机对复合板的微观组织、元素分布、显微硬度和拉伸性能进行了测试和分析。结果表明,TWIP钢与低碳钢(LC)板界面结合良好,没有孔隙、裂缝等缺陷;在结合界面附近发生了Mn元素的扩散,该扩散符合菲克第一定律;轧制工艺制备的复合板晶粒细化,材料硬度提高;TWIP钢芯三层复合板的强度和伸长率与TWIP钢芯的厚度比成正比;在拉伸过程中两侧钢板的晶粒发生协调变形,裂纹首先出现在LC一侧,随后裂纹扩展,最终在TWIP/LC界面形成贯穿的连续裂纹。     

热暴露对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11焊接界面显微硬度和元素分布的影响

通过550℃,50h热暴露试验研究了Ti-24Al-15Nb-1．5Mo／TC11焊接界面显微硬度和元素分布的变化规律．结果表明,梯度热处理后Ti-24Al-15Nb-1．5Mo合金基体组织的显微硬度高于双重热处理．梯度热处理条件下,变形30％试样在热暴露期间由于焊缝组织中细针状α相数量的减少,造成显微硬度升高;而在Ti-24Al-15Nb—1．5Mo合金侧由于晶格畸变能的释放,造成显微硬度的降低．而变形量40％,50％＋梯度热处理试样焊缝组织在热暴露期间继续分解、长大,造成显微硬度的降低．热暴露过程中,焊缝界面处的元素继续扩散;Nb元素在焊缝区域中的含量明显增加,增加了品格畸变,也是引起显微硬度升高的原因之一．     

铁基合金梯度熔覆工艺研究及熔覆层特性分析

为了在H13钢表面获得显微硬度呈梯度分布的铁基合金熔覆层,试验选取了三种铁基合金粉末FJ-1粉末、铁基合金粉末1号和高铬铁基合金粉末逐层进行激光熔覆,并探究了每层熔覆时的工艺参数,最终获得了由三种粉末堆积成的铁基合金梯度熔覆层,并对熔覆层的表面硬度、结合状态、组织和显微硬度等进行了分析。结果表明,三种粉末逐层熔覆后的梯度熔覆层表现出了表面平整、表面硬度较高、内部组织无明显缺陷且层间结合紧密的特征。熔覆层顶层晶粒细小,夹层和底层晶粒逐渐变大,熔覆层与H13钢结合处呈现良好的冶金结合特性。各层的显微硬度由基体逐渐向顶层升高,呈明显的梯度分布,最终得到梯度熔覆层。     

Cu/Mo/Cu轧制复合界面的结合特性

采用轧制方法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜和电子拉伸机等研究Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、断裂特点和工艺参数对结合强度的影响。结果表明:轧制前经(750℃,8 min)热处理,道次变形量为55%,复合材料的界面结合紧密,最大剪切强度为77 MPa;钼层金属显微组织呈扁平纤维状,组织较为均匀,铜层金属的晶粒呈等轴状,由界面至表面晶粒逐渐增大,且分布很不均匀;复合机制为典型的裂口结合和机械啮合。     

基于MoSi2/316L连接梯度过渡层的组织与形貌

采用MoSi2/316L梯度过渡层,借助放电等离子烧结技术实现了MoSi2与316L不锈钢的连接,着重研究了MoSi2/316L连接梯度过渡层的组织、形貌、显微硬度及界面结合情况.结果表明,MoSi2/316L不锈钢梯度过渡层组织呈梯度分布,表现为宏观组织的不均匀性和微观组织的连续性,各梯度层的显微硬度基本呈梯度变化;梯度过渡层界面之间结合良好,没有明显的宏观界面,在各梯度层内部及界面都没有裂纹及大孔洞,界面结合紧密.     

718钢电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织特征及性能

利用电火花沉积技术,采用自制Ni-Cr合金电极在718模具钢表面制备了Ni-Cr合金涂层,分析了涂层的显微组织、硬度及耐磨性能.结果表明:涂层靠近基体的组织为细小的枝晶,而涂层中部及外层组织为超细晶粒;能谱分析显示,在涂层与基体界面处,Fe及Ni,Cr元素的含量发生突变;涂层的硬度由表层向基体方向呈梯度分布,最高可达8...     

激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响

以铁基合金为熔覆粉末材料,采用不同激光熔覆功率进行单层单道激光熔覆,分析了光纤激光功率参数对熔覆层组织和性能等方面的影响。结果表明,随着激光功率的增加,激光熔覆层的显微组织形态由胞状晶和柱状树枝晶向树枝晶转变。其他工艺参数不变,组织中的晶粒尺寸随着激光功率的增大而增加。熔覆层显微硬度随距熔覆层表面距离的增加而增加,在距表面0.8mm处达到峰值,随后降低至母材硬度值附近,当激光功率为700W时,0.8 mm处显微硬度值最大,硬度HV_(0.2)为681.16。熔覆层中所含有的主要物相为Fe_(0.94)Ni_(0.054)、[Fe,Ni]、Cr_3C_2和Cr_(23)C_6。     

轧制及扩散温度对Ag／Cu层状复合材料结合性能的影响

在不同温度进行轧制复合及扩散处理制备了Ag/Cu层状复合材料,研究了反复弯曲载荷条件下材料结合性能与复层基体硬度及界面区域微观组织的关系。温度适合的复合及扩散可使材料基体具有充分的再结晶组织,较低的硬度,致密的界面结合形态,因而能使材料具有较优良的结合性能,温度过高的复合及扩散处理可导致界面上存在较厚的氧化层及较多的空洞,基体内也会形成粗大晶粒,这些均会明显损害结合性能。     

高强韧Ti55531钛合金表层梯度组织和硬度研究

对Ti55531钛合金采用高频感应加热1.8、1.9和2.0 s后进行水冷,然后分别在520、570和620℃进行6 h的时效处理,再利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计(HV)对显微组织和硬度进行研究。结果表明：Ti55531钛合金经感应加热淬火后的显微组织呈梯度分布,试样表层组织以亚稳β相为主,而心部组织为双态组织,并且随着感应加热时间的增加梯度层深度也随之增加。时效处理过程中从表层亚稳β相中析出α+β相的片层组织,并且心部组织由片层组织和半等轴α相构成,呈现组织梯度。Ti55531钛合金经感应加热后,显微硬度从表层至心部基本保持不变且低于原始状态;但时效处理后,横截面的显微硬度从表层向心部逐渐递减,呈梯度分布,且整体硬度随着时效温度的升高而降低。     

氢等离子体电弧熔炼对稀土金属Gd凝固组织和硬度的影响

采用氢等离子体作热源熔化、精炼稀土金属钆(Gd),并采用双辊薄带连铸制备Gd金属带。研究了等离子气中氢气比例、双辊连铸角速度和轧制及热处理工艺对金属Gd凝固组织和硬度的影响。结果表明:增大等离子气中氢气比例、减小双辊连铸角速度,金属Gd中杂质去除率升高,凝固组织晶粒尺寸增大;延长退火保温时间,组织粗化、显微硬度降低。热处理后轧制,金属Gd组织明显细化、显微硬度升高,能满足靶材对晶粒尺寸的要求。     

浇注温度对固-液轧制A356/2024板材复合界面的影响

采用固-液轧制法制备A356/2024铝合金层状复合材料,使用SEM和EDS对复合层界面组织及元素分布进行检测,并对复合界面处显微硬度进行测试和XRD物相检测,分析其界面结合强度。结果表明,随着浇注温度提高,板材复合界面处裂纹、气孔等缺陷逐渐消失,A356和2024铝合金溶质元素之间发生了互扩散,界面呈冶金结合并出现过渡区。在浇注温度较低时,界面处元素富集形成Al_2CuMg、CuAl_2金属间化合物等硬脆相。A356到2024铝合金界面处硬度(HV)从61.5突变为123.9,从而在界面处引起脆性;在较高浇注温度下,界面处元素均匀向两侧扩散,不易形成元素堆积,从A356到2024铝合金,硬度(HV)从63.3逐渐上升到104.5,界面结合牢固。     

GTAW焊接AZ31B镁合金管状T型接头微观组织和硬度分析

采用光学金相显微镜研究了GTAW焊接AZ31B镁合金管状T型接头的微观组织和缺陷,采用V-1000型维氏硬度计检测了焊缝横截面的显微硬度分布。结果表明,焊缝存在的主要缺陷为气孔,气体来源于母材表面吸附水分中的H元素;焊接接头不同区域的晶粒尺寸是决定其微观硬度值的主要因素,不同区域晶粒尺寸排列大小为热影响区(HAZ)母材(BM)焊缝区(WZ),对应的显微硬度大小排列顺序为WZBMHAZ。     

激光熔覆对改善等离子涂层界面结合性能的研究

研究激光熔覆对改善等离子涂层界面的作用,基体待喷表面采用激光熔覆工艺预处理,在涂层－基体的界面处形成成分、显微硬度呈梯度分布的熔覆层,三点弯曲试验结果表明：界面梯度有显改善喷涂材料的界面结合状况,使界面承受外载茶的能力提高,并用相关的有限元程序分析了试样承载时界面处剪切应力的分布。     

(Ti+B4C)/Fe901比对等离子熔覆铁基涂层结构及硬度的影响

目的获得高质量等离子熔覆铁基涂层的优化成分。方法以Fe901、Ti、B_4C粉为原料,采用反应等离子熔覆法在Q235钢基体上原位合成铁基涂层,研究了反应物(Ti+B_4C)/Fe901质量比(15/85、25/75和35/65)对涂层中强化相的形成、界面结合情况、显微组织结构以及硬度的影响。结果铁基涂层均与基体呈冶金结合。(Ti+B_4C)/Fe901质量比较大时,会使界面结合处质量下降。(Ti+B_4C)/Fe901比为15/85时,涂层主要由(Fe,Cr)固溶体、TiB2、TiC、Ti8C5、Fe3C和Fe B相组成。增大(Ti+B_4C)/Fe901比,不会导致新相形成,但可以抑制Fe B析出,涂层中的TiC通过多步反应而形成。涂层显微硬度随(Ti+B_4C)/Fe901比增大,整体呈上升趋势。(Ti+B_4C)/Fe901比不大于25/75时,涂层显微组织较为均匀,显微硬度沿层深方向变化较平稳;进一步增大(Ti+B_4C)/Fe901比,涂层显微组织和硬度均呈现梯度分布,涂层上部硬度与下部硬度差值可达630HV0.1。结论通过调控主要增强相的反应物成分含量,可使等离子熔覆铁基涂层的显微组织和硬度呈现出梯度分布特征或较好的均匀性,从而满足不同的实际应用需求。     

汽车用AZ31镁合金板材轧制工艺研究

采用光学显微镜(OM)、硬度测试等手段研究了轧制温度和压下率对AZ31镁合金铸轧板材显微组织和硬度的影响。结果表明:轧制温度350℃和总压下率72%轧制的AZ31镁合金试样组织中有大量孪晶出现,细小的再结晶晶粒分布在孪晶内部和α相晶界处,将大尺寸晶粒分割成较小晶粒,未发生再结晶的晶粒明显发生扭曲变形,组织得到明显细化。在350～410℃,随着轧制温度的升高,AZ31镁合金试样平均晶粒尺寸逐渐增大,试样硬度逐渐降低。轧制温度350、380、410℃,总压下率72%时,试样的硬度分别为86.6、84.7、79.5HV。