热处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金力学性能与组织的影响

进行了激光选区熔化AlSi10Mg合金退火态显微组织观察、力学性能测试,并对AlSi10Mg合金进行不同热处理。结果表明,激光选区熔化AlSi10Mg合金的力学性能优于ZL104和LD2合金,扫描方向组织呈扫描道带状堆积结构,成形方向呈不规则的鱼鳞状结构;随着固溶温度从525℃提高到545℃,AlSi10Mg合金的抗拉强度和屈服强度均降低,伸长率和断面收缩率均有降低的趋势,显微组织过烧现象越来越严重,导致AlSi10Mg铝合金力学性能随之下降。从力学性能和金相组织综合考虑,AlSi10Mg铝合金在525℃下固溶最佳。     

固溶处理对TiB2/6061复合材料硬度及耐磨性的影响

采用氟盐法制备了TiB₂质量分数为3%的原位合成TiB₂/6061复合材料,研究了固溶温度和固溶时间对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明:TiB₂颗粒弥散分布在6061铝合金基体中,明显细化6061铝合金基体晶粒。当固溶温度一定时,随固溶时间延长,复合材料的硬度和耐磨性可获得明显提高,但固溶时间在6~10 h时,复合材料的性能变化不显著。当固溶时间一定时,随固溶温度升高,复合材料硬度和耐磨性呈现先上升后下降的趋势。3wt%TiB₂/6061复合材料经530 ℃×10 h固溶处理后,硬度和耐磨性能最佳,相较于铸态硬度值提高了79.5％,磨损量减少了59.1%。固溶处理后复合材料的磨损表面犁沟变细变浅,材料脱落现象减少。     

固溶处理对选区激光熔化AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.64%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度为80HV,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。     

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...     

选区激光熔化铝合金的组织和力学性能

通过选区激光熔化(SLM)工艺成型AlSi10Mg试样,研究其显微组织和力学性能。采用某公司生产的AFS-M260选区激光熔化成型机打印AlSi10Mg试样,综合使用显微硬度仪、光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪进行分析,得出其显微硬度、组织形貌、元素分布和物相组成。由于SLM独特的成型方式而引起共晶结构定向生长,使得试样微观组织在横纵方向呈现各向异性,但相同截面上组织从熔池边界到内部呈现梯度结构,可分为3个区域:粗晶区、热影响区、细晶区,各区域横纵截面对应的α-Al基体尺寸、平均共晶Si宽度、共晶组织含量均呈现下降趋势。试样的硬度显著大于传统铸态试样,但横纵截面相差不大。SLM成型得到的AlSi10Mg试样硬度性能极其优良,成型组织细小,这主要与SLM成型的高冷却速率相关。     

SLM成形WC/Al基复合材料的显微组织与力学性能

采用物理方法混合纳米WC与AlSi10Mg铝合金粉末,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备WC/Al基复合材料试样。通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样及WC/Al基复合材料试样的性能,分析纳米WC对其微观组织形成、演变及力学性能的影响。结果发现,复合粉末球形度好,粒度分布均匀。WC/Al基复合材料试样硬度(HV)约为158.9,屈服强度达到337.8 MPa,抗拉强度高达514.0 MPa,相比沉积态试样分别增加了14.6%、4.7%、6.3%。     

激光选区熔化AlSi10Mg工艺优化及显微组织研究

利用激光选区熔化成形技术(selective laser melting, SLM)对AlSi10Mg的成形进行了工艺研究,对不同激光工艺参数的材料致密化行为及显微组织特征进行了研究,分析了熔池底部气孔形成机理,对成形态和热处理态试样进行力学性能测试。结果表明:激光能量密度过高或过低均不能得到最佳致密度,当激光功率350 W,激光扫描速度1 800 mm/s时,致密度达99.9%。选用最佳工艺参数下成形态试样的抗拉强度达473 MPa,屈服强度达289 MPa,远优于铸件标准。在270℃保温2 h退火制度下,过饱和固溶在α-Al中的Si元素析出,固溶强化的作用减弱,晶粒粗化,抗拉强度及屈服强度均下降。伸长率和断面收缩率分别提高了14.5%和50.7%。     

TiB2对AlSi10MnMg合金压铸态组织及力学性能的影响

基于TiB₂增强AlSi10MnMg合金压铸件,研究TiB₂颗粒对AlSi10MnMg合金铸件组织及力学性能的影响。结果表明,引入TiB₂降低了预结晶晶粒(ESCs)的尺寸,改善了富铁相的尺寸及形貌,AlSi10MnMg合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率同步提高。当TiB₂添加量为0.018%时,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率达到160.5 MPa、296.3 MPa和6.7%,较AlSi10MnMg合金分别提高了5.3%、11.5%以及115.9%。试样的拉伸断口观察发现有许多细小的韧窝和较少的撕裂棱,主要断裂机制为韧脆混合断裂。进一步增大TiB₂添加量,韧窝数量减少,断面处脆性断裂比例升高。     

工艺参数对SLM成形AlSi10Mg合金组织与硬度的影响

利用选区激光熔化技术(SLM)成形AlSi10Mg合金,研究工艺参数对合金组织与性能的影响.发现随着激光功率的增大,Al(111)峰向右发生了偏移,这是因为SLM成形过程中,Si原子固溶进了Al基体中,发生了晶格畸变.而较大或较小的激光功率和扫描速度对SLM成形的AlSi10Mg合金组织和性能有显著的影响.激光功率较大...     

CFRP表面激光熔覆TC4 + AlSi10Mg复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在碳纤维增强热塑性塑料(carbon fiber reinforced thermoplastics, CFRP)表面成功地制备了TC4 + AlSi10Mg复合涂层. 通过扫描电镜、能谱仪和透射电镜分析了TC4 + AlSi10Mg复合涂层与CFRP基体连接的界面层微观结构、元素成分分布及相组成. 采用纳米压痕仪对复合涂层到基材的硬度变化规律进行测试. 结果表明，通过激光熔覆技术可以快速在CFRP材料表面形成连续的、均匀的TC4 + AlSi10Mg复合涂层. TC4 + AlSi10Mg复合粉末在激光作用下，受热熔化渗透到CFRP基体内部，形成良好的冶金结合，并在碳纤维-树脂-复合涂层之间形成连续的界面层. TC4 + AlSi10Mg复合涂层与CFRP基体连接的界面层相成分为TiC，Ti₃Al，TiS₂和Ti₃AlC相. CFRP基体的平均硬度为10.15 HV，涂层的最高硬度可达1914 HV. 基于试验观察和理论分析，得出CFRP表面激光熔覆TC4 + AlSi10Mg复合涂层主要的界面反应机理为Ti(s) + C(s)→TiC(s)，Al(l) + 3Ti(s)→Ti₃Al(s).     

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。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆稀土改性铁基复合涂层的性能

采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢表面制备CMC PMagic2L涂层,并通过添加稀土氧化物CeO₂构成改性铁基复合涂层,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等,研究了稀土氧化物CeO₂的加入对涂层组织性能的影响。结果表明,稀土氧化物CeO₂能够促进熔覆层晶粒细化,使热影响区宽度变大;CeO₂的含量越高,熔覆层硬度越大;含1%CeO₂的改性铁基复合涂层较未添加CeO₂的涂层,尽管热影响区厚度有所增加,但熔覆层平均硬度提高了22.1%,耐磨性也显著提高,磨损体积相对减小了43.66%,且熔覆层组织致密,有效地实现了模具表面强化的目的。     

Synchrotron Characterisation of Ultra-Fine Grain TiB2/Al-Cu Composite Fabricated by Laser Powder Bed Fusion

Isotropy in microstructure and mechanical properties remains a challenge for laser powder bed fusion (LPBF) processed materials due to the epitaxial growth and rapid cooling in LPBF. In this study, a high-strength TiB₂/Al-Cu composite with random texture was successfully fabricated by laser powder bed fusion (LPBF) using pre-doped TiB₂/Al-Cu composite powder. A series of advanced characterisation techniques, including synchrotron X-ray tomography, correlative focussed ion beam-scanning electron microscopy (FIB-SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM), and synchrotron in situ X-ray diffraction, were applied to investigate the defects and microstructure of the as-fabricated TiB₂/Al-Cu composite across multiple length scales. The study showed ultra-fine grains with an average grain size of about 0.86 μm, and a random texture was formed in the as-fabricated condition due to rapid solidification and the TiB₂ particles promoting heterogeneous nucleation. The yield strength and total elongation of the as-fabricated composite were 317 MPa and 10%, respectively. The contributions of fine grains, solid solutions, dislocations, particles, and Guinier-Preston (GP) zones were calculated. Failure was found to be initiated from the largest lack-of-fusion pore, as revealed by in situ synchrotron tomography during tensile loading. In situ synchrotron diffraction was used to characterise the lattice strain evolution during tensile loading, providing important data for the development of crystal-plasticity models.     

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。     

Microstructure and Mechanical Properties of Cu Matrix Composites Reinforced byTiB2/TiN Ceramic Reinforcements

Cu matrix composites reinforced by TiB₂/TiN ceramic reinforcements (Cu/TBN composites) were prepared by hot pressing method. Prior to the hot pressing, Cu/TiB₂/TiN composite powders (CTBN powders), which were used as the starting materials of Cu/TBN composites, were fabricated by self-propagating high-temperature synthesis method. The CTBN particles were found to be in a special core-shell structure with a Cu-Ti alloy core and a TiB₂/TiN ceramic shell. The test results presented obvious improvements in mechanical properties. The highest ultimate tensile strength reached up to 297 MPa, 77 MPa higher than that of Cu. And the highest hardness reached up to 70.7 HRF, 15.7 HRF higher than that of Cu. A comparative study indicated that the core-shell structured particles could bring about more obvious strengthening effect than the traditional irregularly shaped particles, which was due to the improved Cu/ceramics interfacial bonding, the linkage strengthening effect of both TiB₂ and TiN, and higher load bearing ability of the core-shell structured reinforcements.     

原位自生TiB2/7050复合材料的高周疲劳断裂机制

TiB₂/7050铝基复合材料在航空发动机等领域具有重要的应用前景。本文研究了TiB₂颗粒质量分数为4%的原位自生7050铝基复合材料在T6热处理状态下的室温高周疲劳性能,利用扫描电子显微镜对复合材料的疲劳断裂机制进行分析。结果表明:在应力比R=?1、指定寿命为3×107周次时,TiB₂/7050铝基复合材料的疲劳强度为211.9 MPa,高于7050铝合金的疲劳强度;疲劳裂纹萌生源主要分布在近样品表面的夹杂、大尺寸的TiB₂颗粒及显微孔洞等区域;疲劳裂纹的扩展在遇到TiB₂颗粒带时,疲劳条带的宽度会明显减小,即TiB₂颗粒提高了复合材料的抗疲劳裂纹扩展能力,使得复合材料具有高的疲劳寿命。     

稀土Ce对含Cu低温取向硅钢铸态析出物的影响

采用激光共聚焦显微镜和透射电镜探究了稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态组织和析出物的影响。结果表明,稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态的组织能起到细化晶粒的作用;未加Ce的铸锭中存在粗大的(Cu,Mn)S+AlN粗大复合析出物,以及少量MnS和Cu₂S单独析出物;稀土Ce的加入不改变析出物的类型,但使析出物数量明显减少、尺寸有所增大。     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.