Sc元素对激光选区熔化TiB2/AlSi10Mg复合材料组织和性能的影响

采用稀土元素Sc对激光选区熔化TiB₂/AlSi10Mg复合材料进行变质处理,借助场发射扫描电镜、电子探针显微分析仪、显微硬度计以及电子万能试验机等,分别研究了添加Sc元素和固溶时效热处理对复合材料显微组织、密度和力学性能的影响。结果表明:与TiB₂/AlSi10Mg复合材料相比,Sc元素的加入可以进一步细化Al-Si共晶,产生细晶强化和弥散强化作用,TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的抗拉强度和显微硬度分别提升了56.7 MPa (14.4%) 和15.3 HV0.1 (11.3%)。激光选区熔化TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的硬度和强度随着固溶温度升高而逐渐降低,但伸长率得到明显改善。     

原位合成5TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织及性能

采用机械搅拌辅助混合盐法制备了TiB₂质量分数为5%的Al-4.5Cu复合材料，借助光学显微镜、XRD、SEM、DES和TEM等手段对复合材料微观组织进行观察和分析，并通过拉伸试验测试了其力学性能。结果发现，TiB₂颗粒通过产生位错塞积、位错环以及增加位错密度等方式阻碍位错的运动来强化基体合金。添加5%的TiB₂的Al-4.5Cu合金屈服强度和抗拉强度比Al-4.5Cu合金分别提高了68.94%和32.65%,伸长率降低了45.56%,但其综合力学性能仍提高了11.33%。     

微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响EI北大核心CSCD

以AlSi10MnMg铝硅合金为基础,研究微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明:在金属型铸造条件下,Sr、Ce的添加有效改善了AlSi10MnMg合金中共晶Si形貌,降低了Si相尺寸,提高了Si相圆整度,进而提升了合金导热率及力学性能。添加0.05%Sr+0.02%Ce(质量分数)时合金变质效果最优,与未变质的AlSi10MnMg合金相比,其导热率提升了14.86%,达到181.68 W/(m•K);抗拉强度提升了42.4%,达到228.94 MPa;伸长率提升了101.5%,达到14.62%,实现了导热性能与力学性能的良好结合。而当稀土元素Ce添加量超过0.04%(质量分数)后,合金的导热率及力学性能呈降低趋势。针对复合变质后合金中可能出现的金属间化合物进行建模、优化,并采用第一性原理和Cahill模型对其导热率进行计算,研究发现Sr+Ce复合变质后,合金中出现的Sr-RE金属间化合物会降低AlSi10MnMg合金的导热性及力学性能。     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

镁含量对触变成形A319合金显微组织演变和力学性能的影响（英文）

研究不同镁含量对触变成形A319合金显微组织和拉伸性能的影响。合金在含50%液相时进行触变成形,并对部分合金进行T6热处理。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量散射谱、X射线衍射和拉伸试验对合金进行表征。结果表明,镁可以细化合金中共晶硅。当镁含量为1.0%和1.5%时,合金中形成致密的Al9Fe Mg3Si5相。随着镁含量的增加,触变成形合金的拉伸强度增加。热处理后的触变成形A319合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为298 MPa,201 MPa和4.5%。而对于添加1.5%Mg的触变成形A319合金,其热处理后的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为325 Pa、251 MPa和1.4%。触变成形A319合金表现为韧窝断裂,而添加1.5%Mg的A319合金表现为混合断裂,在合金表面可观察到韧窝断裂和解理断裂。     

Al-6.5Mg合金的组织与力学性能

采用金相电镜、扫描电镜、EDS能谱分析、拉伸性能测试与JMat-Pro材料仿真软件等测试分析手段,研究了Al-6.5Mg合金铸态与退火热处理态下的微观组织与力学性能。结果表明,Al-6.5Mg合金铸态晶粒尺寸约为90μm,平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为228 MPa、131.7 MPa、31.9%与39%,铸态断口形貌呈现为典型的韧窝断裂。经500℃×24h与520℃×24h退火热处理后,合金材料的屈服强度、伸长率与断面收缩率保持不变,抗拉强度分别提升了23.2%与24.2%,为281MPa与283MPa,断口形貌仍呈现为韧窝断裂;受退火过程热力学驱动,晶粒内部与晶界处的Mg元素摩尔分数略有增加。     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。     

退火处理对3D打印CoCrFeMnNi高熵合金组织和性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)工艺制备了等原子比CoCrFeMnNi高熵合金,并对试验合金分别进行了650 ℃×1 h和900 ℃×1 h的退火处理。结合微观组织分析、拉伸性能分析和断裂特征分析,研究了退火工艺对SLM制备的CoCrFeMnNi高熵合金组织和力学性能的影响。结果表明:打印态试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为672 MPa、751 MPa和34.3%。650 ℃×1 h退火处理后,屈服强度、抗拉强度和伸长率略微降低,分别为583 MPa、718 MPa和33.5%。900 ℃×1 h退火处理后屈服强度和抗拉强度分别降低至494 MPa和707 MPa,伸长率提高至46.6%。断口呈典型的韧窝特征,变形机制均为纳米孪生。     

Al和Zn对铸造Mg-5Sn合金微观组织和力学性能的影响

根据合金成分设计,在Mg-5Sn铸造合金中逐步添加2%Al及4%Zn（质量分数）,实验结果表明,单独添加Al后,一次枝晶尺寸减小,且二次臂变的更加细密,合金的延伸率从6.6%提高到22.4%;Al和Zn复合添加后,长程枝晶转变为较为圆整的蔷薇状,在合金中生成了Mg₃₂（Al,Zn）₄₉相,合金的屈服强度和抗拉强度分别达到96和232 MPa,但延伸率则下降到14.8%.通过固溶时效处理,Mg-5Sn-4Zn-2Al合金在175℃时效24 h后达到硬度峰值83.5 HV,其晶内析出相由沿[0001]晶向分布的MgZn₂和块状的Mg₂Sn相组成,对应的室温屈服和抗拉强度分别提升到144和264 MPa;在150℃下其屈服强度仍可达到138 MPa,这表明合金的晶内析出的MgZn₂和Mg₂Sn相在高温下仍具有良好的强化作用.     

SLM成形和热处理对AlSi10Mg合金组织与性能的影响

与重力铸造AlSi10Mg合金相比,激光选区熔化成形过程中产生细小的晶粒,在α-Al基体中的粗大块状或针状Si相变为网格状且均匀分布。由于激光选区熔化成形过程中冷却速度较快,形成了过饱和固溶体,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为483MPa、314MPa和6.43%。经T6处理后,均匀网络状的Si相发生溶解、断裂,并且聚集长大为圆整钝化的不规则形状,以及成细小弥散分布的Si相,合金的抗拉强度和屈服强度降低至208MPa、167MPa,伸长率提高至10.37%。     

压铸AlSi10MnMg合金断裂行为及免热处理合金开发

本研究以压铸AlSi10MnMg合金为基础,重点关注压室预结晶(ESCs-α_I和ESCs-IMC_I)的组织特征和断裂行为。研究发现,粗大的压室预结晶组织在压铸AlSi10MnMg合金断裂过程中发挥着重要作用。在此基础上,通过微合金化的方式细化ESCs-α_I并优化ESCs-IMC_I,开发出了新型免热处理THAS-1压铸合金并实现了其在减震塔零部件上的试制。     

Mg含量对AlSi10MgMnFe压铸件性能和组织的影响

采用低真空压铸AlSi10MgFe合金,对铸件实施高温短时热处理时表面不鼓泡,尺寸稳定,当Mg含量为2.1%时,其伸长率达到了6%;铸态下,铸件的抗拉强度随Mg含量的增加而提高,Mg含量为0.65%时,其屈服强度增加为163MPa;Mg含量为0.89%时,人工时效后合金的抗拉强度达到了356.2 MPa。     

大型环类铝合金铸件结构与工艺设计

以大型环类铝合金铸件为研究对象,通过铸件结构优化设计、合金体系选择与凝固收缩率参数优化,结合FDM/FEM数值仿真工艺,优化完成了环类铸件浇注系统的优化设计;采用分级熔炼与精炼除气工艺,氧化夹渣密度由(12~15)个/cm~2降至(2~3)个/cm~2,平均直径由2.6mm减至0.4mm;选用复合晶粒细化剂后晶粒尺寸由176μm降至68μm,合金的抗拉强度提高8%~10%,伸长率增加约60%;基于多级固溶时效热处理ZL114A合金的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了360 MPa、310 MPa与8.2%,ZL205A合金对应力学性能分别为520 MPa、460 MPa与7.4%,断口均为典型韧窝断裂。经深冷处理后,环类铸件内部残余应力峰值可由140~250 MPa降至50~105 MPa,高向与径向加工精度可提高约180%,合金T6态抗拉强度提高约20~30 MPa,伸长率提升2%~3.5%。     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

Sr变质对ZL114A合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响

通较系统地研究了Sr变质对ZL114A铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响,分析了影响机制。结果表明,随着Sr添加量的增加,共晶硅颗粒变得更加细小,合金性能逐渐提高;在Sr添加量为0.03%时,合金可完全变质并且性能最好,其T6热处理态的抗拉强度、屈服强度和伸长率可达316.5 MPa、259.3 MPa和4.7%;过高的Sr添加量反而会粗化共晶硅,并且会造成合金产生缩松缩孔等缺陷,从而降低合金性能。断口形貌表明,经过Sr变质及T6热处理,ZL114A断裂面出现大量小而深的韧窝,增加了合金的塑性,断裂方式从脆性断裂向韧性断裂转变。     

激光熔化沉积TiB2增强TiAl基合金涂层的组织及力学性能

采用激光熔化沉积在TC4合金表面制备出不同TiB₂含量(0、10%、20%、30%，质量分数)的TiAl基合金涂层，利用XRD、OM、SEM、显微硬度计、压痕法(断裂韧性)、磨损试验机以及激光共聚焦显微镜等，系统研究了TiB₂含量对涂层微观组织与力学性能的影响。结果表明，涂层组织由底部沿厚度方向依次为平面晶、柱状晶和等轴晶，随着TiB₂含量增加，柱状晶高度逐渐降低。TiB₂/TiAl复合涂层由Ti Al合金基体相(γ+α2)以及TiB₂增强相组成，直接添加的TiB₂颗粒大多没有熔化，但直接添加的TiB₂颗粒外层与Ti Al合金熔体发生溶解反应后原位析出初生TiB₂和次生TiB₂，初生TiB₂呈块状，次生TiB₂呈短棒状和条带状。随着TiB₂含量由0增加至10%，涂层基体组织明显细化，但继续增加TiB₂含量...     

热处理对一种新型高强亚稳β钛合金冷轧无缝管组织与性能的影响

研究了一种新型高强亚稳β型Ti-B17钛合金冷轧无缝管在不同热处理后的显微组织与力学性能的变化规律。结果表明:合金管材的次生α相的尺寸与体积分数是影响力学性能的主要因素。经790℃/1 h+530℃/8 h固溶时效处理后,合金的抗拉强度为1226 MPa,屈服强度为1150 MPa,伸长率为8%;经740℃/1 h+560℃/4 h固溶时效后,合金的抗拉强度为1213 MPa,屈服强度为1109 MPa,伸长率为8.5%,具有良好强-塑性匹配。经790℃/1 h+530℃/8 h和740℃/1 h+560℃/4 h固溶时效后的室温拉伸断口主要由中心的纤维区和韧窝周围的剪切唇区组成,纤维区与剪切唇区存在明显的分界。中心区存在大量的等轴韧窝,呈韧性断裂特征,断裂方式为微孔聚合断裂。