2A14/A390复合材料热处理组织和性能研究

对铝合金2A14和A390复合材料进行热处理并研究其组织性能。试验中采用热挤压复合铸造技术使得两种金属实现冶金结合,经过固溶热处理后对双金属复合界面的显微组织、显微硬度及结合强度进行测试;并对热处理工艺参数进行分析研究,发现最佳的热处理温度为500℃,固溶4h。     

铝—钢双金属复合过渡层的研究

研究了铝－钢双金属复合过渡层的结构、组成、显微硬度、剪切强度,考察了电镀层、浸铝液成分、浸铝时间等因素对过渡层质量的影响,对T5热处理条件进行了研究,发现热处理界面过渡层增厚,界面剪切强度下降。从而为铝－钢双金属复合铸件的研究提供了理论依据,并奠定实践基础。     

304钢/QAl9-4铝青铜复合界面的显微组织及性能

采用真空扩散焊接技术制备304不锈钢与QAl9-4铝青铜双金属复合材料,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了钢/铜复合界面的显微组织、相结构及化学成分,利用硬度测定仪及拉伸试验测试了界面处的力学性能。结果表明:在(1150±50)℃、4.0×10~(-2)Pa真空条件下,界面结合紧密,基体两侧的Fe、Al、Cu等合金原子发生互扩散,形成宽约140μm的过渡层,主要物相为Al Cr Fe_2、Al_4Cu_9、Al Ni3等,显微硬度最大值为420 HV0.02。复合材料的抗拉强度是278 MPa,拉伸断口在复合界面处,呈脆性断裂特征。钢/铜扩散焊接的机理是基体钢中Fe、Cr等元素优先在铜表面铺展润湿,在界面处与其他合金原子(Al、Cu等)发生相互扩散形成过渡层,最终形成良好的冶金结合。     

提高复合挤压铸造Al/Al-Cu双金属宏观复合材料界面结合的新方法（英文）

开发一种简便的提高复合挤压铸造Al/Al-4.5wt.%Cu双金属复合材料界面结合的新方法,并研究该方法对此双金属的显微组织和力学性能的影响。在挤压铸造Al-4.5wt.%Cu的内表面机加工一种特殊的同心槽图案,利用ProCAST和ANSYS软件对双金属构件界面区域的传热、凝固和产生的应力分布进行数值模拟,并进行实验验证。模拟结果表明,表面沟槽尖端完全熔化,沿界面产生较大的局部应力梯度场,这会导致插入界面的氧化铝层破裂,促进双金属组分的扩散结合。显微组织表征证实双金属界面存在明显的过渡区。通过加工表面图案,双金属的平均过渡区厚度和抗拉强度分别显著增加到375μm和54MPa。因此,该方法是一种经济可行的复合挤压铸造铝-铝宏观复合双金属的方法,不需要提前对固体镶块进行任何成本和时间密集型的化学或涂层处理。     

水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn/6061Al复合材料组织和性能研究

采用水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn高熵合金颗粒增强6061-T6基复合材料，研究了时效热处理对CoCrFeNiMn/6061Al复合材料微观组织、显微硬度和磨损性能的影响。采用扫描电镜和电子背散射衍射技术对复合材料的微观组织进行了表征，采用显微硬度和磨损实验对复合材料的性能进行了评价。结果表明，经5道次搅拌摩擦加工后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒均匀分布在Al基体中，且与基体界面结合良好，无明显扩散层。时效热处理后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒与基体界面出现厚度约为200 nm的扩散层，复合材料的平均显微硬度达到120.0 HV,比Al基体提高了27.7%。与Al基体相比，复合材料的平均摩擦因数从0.4491升高至0.4855。时效热处理后，复合材料的平均摩擦因数降低至0.3188,主要磨损机制为磨粒磨损。     

T2紫铜/2A12硬铝双金属复合材料的扩散连接

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计等,分析了T2紫铜和2A12硬铝真空扩散连接结合区的显微组织、相组成、元素分布和性能。结果表明,温度为675℃,保温60 min时,扩散连接得到的T2/2A12双金属复合材料过渡层界面清晰、焊接缺陷少,过渡层宽度适中,显微硬度趋势良好;在中间过渡层中出现了Cu Al2、Cu Al、Cu3Al2、Cu9Al44种金属间化合物;当扩散温度高于675℃时,形成了δ相、δ+γ2相、γ2相、γ2+α-Cu(Al)相、θ+η2相共5个过渡层,并且过渡层的厚度随连接温度的升高而递增。     

加压条件下固-液复合法制备Cu/Al复合材料

在加压条件下采用固-液复合法制备了Cu/Al复合材料,并对复合材料界面层的硬度、抗拉强度及微观组织进行了研究。结果表明,在加压条件下固-液复合法可以制备出抗拉强度达38.24 MPa且Cu/Al复合界面结合良好的复合材料;界面层硬度显著高于两侧基体硬度;界面层靠近铜侧区域容易出现断裂现象,生成的脆性相CuAl2是造成复合材料断裂的主要原因之一。     

高铬铸铁-碳钢双金属复合铸造界面形貌和性能

高铬铸铁-碳钢双金属复合铸造的界面组织特征对结合性能产生重要的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察了双金属复合界面组织特征,利用洛氏硬度计、显微硬度和纳米显微力学探针测量了双金属复合界面的硬度。结果表明:高铬铸铁与碳钢实现了良好的冶金结合,复合界面上形成一层薄的马氏体组织。高铬铸铁与碳钢的硬度过渡区域小,硬度变化较剧烈。显微硬度的压痕在结合界面上无裂纹产生,证明界面结合良好。     

钢/铁双金属复合锤头的界面组织及性能研究

利用液-液复合铸造技术制备低合金钢/高铬铸铁双金属复合锤头。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、背散射衍射系统(EBSD)和显微硬度分析仪研究钢/铁双金属复合锤头的界面组织与性能。结果表明,液-液复合铸造实现合金钢与高铬铸铁良好的冶金结合,界面处存在厚度约为30μm的过渡层,界面处的显微硬度约为333 HV。     

建筑用双金属复合材料Fe/Zn界面组织与断裂行为研究

采用铸造法制备了一种具有片层状结构的Q235钢/Zn抗震复合材料,对复合材料过渡层中的显微组织进行观察,并分析了复合材料在外加载荷作用下显微裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,Q235钢/Zn复合材料的过渡层中没有发现明显的显微裂纹等缺陷,带状的过渡层厚度约为45μm,靠近Q235钢基体一侧的过渡层界面较为平整,而靠近Zn基体一侧的过渡层界面呈现出锯齿状;过渡层中的主要物相为Fe_(11)Zn_(40)、FeZn_7、FeZn_(10)和FeZn_(13)相;Q235钢/Zn复合材料的显微裂纹萌生于过渡层界面,在外加载荷作用下逐渐向锌基体侧扩展,并优先使Zn基体发生断裂;纵向拉伸断口形貌中Q235基体断口为韧性断裂,而锌基体和过渡层界面表现为脆性断裂特征。     

温度对CuNiMnFe/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料结合区的影响

采用真空扩散连接法制备了CuNiMnFe/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料,研究了连接温度对结合区的组织形貌、界面反应层宽度、界面区域显微硬度的影响。结果表明,在1 130℃下连接的双金属复合材料界面反应层的厚度最宽,反应层中均匀分布着大量细小的沉淀相;界面的显微硬度介于两种母材之间,整体呈现"Z"字型分布,界面附近没有生成对接头结合强度有害的脆性相,两种母材达到了良好的冶金结合。     

ECAP结合退火工艺制备铜铝双金属复合棒材的界面组织及结合性能

利用室温4道次ECAP挤压结合退火工艺成功制备铜铝双金属复合棒材。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射分析（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等方法研究铜铝双金属复合棒材结合界面微观组织,并通过剪切试验测试其界面结合强度。结果表明,在ECAP剧烈剪切作用下,铜铝双金属复合棒材首先通过塑性变形在界面处产生机械结合,后续退火热处理促进了铜铝原子之间相互扩散,在压力、温度和浓度梯度综合作用下,Cu/Al界面处形成了良好的冶金结合,界面层厚度约为1.47 μm,生成的金属间化合物主要为CuAl2;界面层内晶粒细小、均匀,为大角度晶界结构的超细晶组织,无明显的择优取向。铜铝双金属复合棒材平均剪切强度为28.94 MPa,界面结合质量良好,剪切破坏形式主要为脆性断裂。     

热处理对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响

研究了不同热处理方式对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响,探索适合Al/Mg双金属铸件的热处理新工艺。结果表明,均匀化退火+空冷的热处理方式会使Al/Mg双金属界面层产生裂纹缺陷,主要由于在较快的冷却速度下,基体和界面金属间化合物的膨胀系数不同,界面处应力较大,易开裂;而均匀化退火+炉冷的方式下Al/Mg双金属界面层未产生裂纹缺陷,且在Al基体和Al_3Mg_2+Mg_2Si反应层间产生了一个由Al(Mg)固溶体+Mg_2Si组成的新扩散层。随着均匀化退火时间的增加,新的扩散层厚度不断增加,界面处Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶反应层的δ-Mg晶粒尺寸逐渐增大,镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相不断固溶到初生相中。多级均匀化退火+时效处理相比于单级均匀化退火更能使界面层的组织和成分均匀,并促使镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相呈细小层片状析出。     

复合挤压铸造Al/Al-Cu双金属宏观复合材料中界面相互作用的模拟与实验验证（英文）

研究复合挤压铸造的双金属宏观复合材料中两组分之间的热、力学相互作用。首先,采用复合挤压铸造工艺制备Al/Al-4.5wt.%Cu双金属宏观复合材料。然后,利用Thermo-Calc、Pro CAST和ANSYS等软件对双金属中的热传递、凝固和沿界面区产生的应力分布进行分析,且研究双金属界面区的结构、铜分布和显微硬度变化。结果表明,Al-4.5wt.%Cu的结构没有明显变化,铜在界面处无明显的微混合和扩散。当定义界面上的等效氧化层,并考虑其对传热的影响时,模拟结果与实验结果吻合较好。这种氧化层使在嵌入物表面形成的局部液体分数下降50%。对产生的应力进行模拟,结果表明,界面应力分布均匀,界面的抗压强度明显低于氧化层的抗压强度,在制备过程中具有良好的稳定性。因此,可以认为,这种连续的氧化层不仅起到热障的作用,还阻止界面上金属间的直接接触。     

电渣熔铸模具钢/低合金钢双金属平板件组织与性能的研究

采用电渣熔铸方法制备Cr12MoV模具钢/40Cr结构钢双金属复合材料,研究了热处理工艺参数对双金属组织和性能的影响.结果表明:采用适当的熔铸工艺可获得界面结合牢固、均匀平整且过渡层适当的双金属平板件.双金属Cr12MoV钢一侧的淬火和回火组织为回火马氏体 网状共晶碳化物 细小粒状二次碳化物 少量残余奥氏体.双金属的最佳热处理工艺为980 ℃淬火 230 ℃回火,其冲击韧度αk值可达25 J/cm2以上,工作层硬度HRC≥62.     

浸镀Ni对Al/Cu双金属材料界面显微组织及力学性能的影响(英文)

采用浸镀的方法在纯铝基体上浸镀镍基镀层,然后在450~550℃温度范围内用扩散复合的方法制备Al/Cu双金属材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对Al/Cu结合体的界面显微组织以及断裂表面进行表征。用拉伸剪切测试及显微硬度测试对Al/Cu双金属材料的力学性能进行测量。结果表明,Ni中间层可以有效地消除Al—Cu金属间化合物的形成。Al/Ni界面由Al_3Ni和Al_3Ni_2两相组成,而在Ni/Cu界面处则是Ni—Cu固溶体。Ni中间层的加入提高了复层材料的拉伸剪切强度。在500℃制备的添加Ni中间层的试样表现出最大的拉伸剪切值,为34.7 MPa。     

YL12/Cu/0Cr18Ni9Ti异种材料扩散连接接头微观分析

选取纯铜箔作过渡层,采用真空热压扩散工艺,在加热温度480～500 ℃、压力10 MPa、真空度1.0×10-2Pa工艺条件下,制备了变形铝合金LY12和不锈钢0Cr18Ni9Ti双金属复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射(XRD)、显微硬度(HV)等测试分析方法对双金属复合材料的两个连接界面及基体进行组织及性能分析.结果表明不锈钢-纯铜界面形成了宽为1.5 μm的互扩散区,但其过渡区无金属间化合物生成;铝/铜界面生成了宽约35 μm的扩散过渡区,过渡区的相组成为金属间化合物Al4Cu9,Al2Cu.     

触变成形亚/过共晶铝-硅双金属复合材料性能研究

通过应变诱发熔化激活(SIMA)半固态触变模锻技术,制备了亚/过共晶铝-硅合金双金属复合铸造制品,其中亚共晶合金为Al-7Si合金,过共晶合金为Al-20Si合金。运用金相显微(OM)和电子扫描显微(SEM)技术对双金属复合材料界面组织和界面处的缺陷进行了分析;运用拉伸试验机对复合材料界面的结合性能进行了检测和分析。结果表明,界面处组织在压力的作用下相互融合均匀,界面处存在少量气孔、夹杂;室温拉伸试样都在过共晶Al-20Si合金一侧断裂,界面保持良好,其抗拉强度为113 N/mm2。经过计算,复合界面的结合强度大于80 N/mm2,该界面达到冶金结合。     

TC4/Al30Si固液扩散溶解层的研究

在真空钼丝炉中制备了TC4/Al30Si双金属复合材料,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针对扩散溶解层的组织和成分进行了表征,并测试了结合区的显微硬度。结果表明,当温度为650℃保温60 min时,扩散溶解层组织均匀、界面平直、厚度适中,无氧化物夹杂与孔洞等焊接缺陷。Ti和Al在TC4/Al30Si界面扩散充分,Si向溶解层富集,阻碍Ti和Al的扩散,形成Ti_7Al_5Si_(12)相层。基于Ti_7Al_5Si_(12)的强化,溶解层的显微硬度高于母材,峰值硬度达611.2 HV。     

爆炸焊接铝/不锈钢薄壁复合管界面的微观分析

采用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对爆炸焊接铝，不锈钢薄壁双金属复合管界面的显微组织、成分和硬度梯度进行了分析研究。结果表明，结合良好的薄壁铝，不锈钢复合管的结合区界面，是平直界面和平直至波形过渡的非稳态波形界面二者混合出现；元素在界面扩散主要是Fe，Cr，Ni元素向Al层内进行扩散，Al元素向不锈钢层内扩散量极少，界面附近不锈钢侧有明显硬化现象；由于热影响消除了铝层硬化现象。在Al侧出现的由超塑流变造成的组织变化，并没有从硬度分布表现出来；需要严格控制爆炸焊接静态参数，尽量减少Al-Fe化合物脆性相生成量。