电子束熔丝增材制造TC11钛合金组织及力学性能

采用电子束熔丝增材工艺制造了直径260 mm的试环。分析了不同热处理状态的增材制造TC11钛合金微观组织和室/高温拉伸性能及其各向异性。并测试分析了锻件基体晶粒2次热处理和锻件基体与增材界面处的组织和性能。结果表明：沉积态微观组织为沿<001>β方向生长的柱状晶。晶界存在连续α相，晶体内部由集束和网篮α相组成的片层组织。经950℃/2h/空冷+530℃/6h/空冷的热处理后晶界连续α相破碎，晶内α相宽度从1.1μm增加至1.8μm。并形成具有二次α相的双片层组织。锻件与增材过渡区锻件一侧，等轴初生α相转变为“雪花”状初生α相。锻件基体2次热处理后等轴初生α相轮廓光滑，转变β相比例增加，并形成大量细小的针状二次α相。沉积态室温及500℃高温拉伸性能均具有明显的各向异性。经过热处理后室/高温拉伸性能均获得改善并高于锻件要求且各向异性明显降低。与沉积态相比，热处理态室温抗拉强度和断后伸长率各向异性分别从4.4%和27.1%降低至1.6%和5.4%。柱状晶及其晶界连续α相是引起塑性各向异性的原因。锻件+增材界面处热处理后其室/高温拉伸性能均满足锻件要求。     

选择性激光熔化原位自生TiB+La2O3/TC4钛基复合材料的组织和力学性能

以Ti-6Al-4V钛合金粉末和LaB6粉末为原料,采用选择性激光熔化(SLM)技术制备原位自生TiB+La2O3/TC4钛基复合材料以及TC4钛合金,对比研究了复合材料和钛合金的物相组成、显微组织、硬度和抗压强度.结果表明:复合材料和钛合金的显微组织均为β柱状晶及晶内分布的针状α'马氏体,复合材料的β晶粒和α'马氏体集束的尺寸更细小,大角度晶界占比更高;LaB6与钛元素发生原位反应生成TiB和La2O3增强体,TiB呈长条状沿一定方向分布,La2O3呈细小球状、弥散分布在晶界和晶内;复合材料的显微硬度和室温/高温抗压强度均高于钛合金的.     

TC4钛合金等离子弧焊接接头组织及性能

采用等离子弧焊接工艺焊接TC4钛合金,通过室温拉伸、显微硬度测试、金相分析及X射线衍射试验,对TC4钛合金等离子弧焊接接头的显微组织和性能进行了研究。实验结果表明:TC4钛合金等离子弧焊接接头焊缝的组织为针状马氏体α'相和残余β相,组织形态为粗大柱状晶,过渡区和近焊缝区中的组织为细小的针状α相和β相、少量的α'相,组织形态为较粗大的等轴晶;接头焊缝熔化区的硬度最高;接头断口的主要微观特征为韧窝,属于延性断裂,但部分区域韧窝很浅,趋向于脆性断裂。     

机械振动和锰铬变质对Mg_2Si/富铁A356再生铝基复合材料组织与性能的影响

制备了12%Mg_2Si/A356-1.2%Fe(质量分数,下同)富铁再生铝基复合材料,研究了振动频率(100,150,200Hz)和变质剂锰铬质量比(0∶1,3∶7,1∶1,7∶3,1∶0)对其铸态组织和性能的影响,并对比分析了固溶+时效态复合材料和A356-0.5%Fe再生铝合金的组织和抗拉强度。结果表明:机械振动有助于细化未变质复合材料中的共晶Si相、Mg_2Si相和富铁相,促进其均匀分布,从而提高复合材料的室温抗拉强度;锰铬变质后的富铁相由针状变为鱼骨状、颗粒状或汉字状,当锰铬质量比为1∶1时,室温抗拉强度最大,为125 MPa;在振动频率200Hz、锰铬质量比1∶1条件下,固溶+时效态复合材料中形成了六角晶型α-Fe(Al_8Fe_2Si)相,而A356-0.5Fe再生铝合金中形成了单斜晶型β-Fe(Al_5FeSi)相,复合材料的室温和200,300℃高温抗拉强度均高于A356-0.5%Fe再生铝合金的。     

激光工艺参数对TC4合金激光熔覆熔池微观组织的影响

为了研究激光工艺参数对激光熔覆熔池凝固微观组织的影响,考察了不同工艺参数下试验件的微观组织,并测定其元素分布及维氏显微硬度。结果显示:激光工艺参数影响熔池晶粒的尺寸及生长方向;熔池凝固形成粗大β柱状晶,晶内组织由针状α′马氏体交叉形成的网篮组织构成;试验件熔覆层晶粒及晶界不同区域没有发生严重的溶质富集或贫化等偏析现象;基体、热影响区到熔覆层的显微硬度依次增大,随能量密度增大,熔覆层和热影响区的显微硬度均降低,反之,熔覆组织的显微硬度均增大。     

热处理工艺对Ti2AlNb惯性摩擦焊接头组织及性能的影响

针对Ti_2AlNb合金惯性摩擦焊接接头开展了热处理工艺试验研究,分析了不同热处理工艺对焊接接头组织及力学性能的影响。研究表明,固溶态母材由α2、B2和O相构成,α2相呈球状或块状分布于B2相晶界上,O相呈棒状平行或交叉分布于B2相晶粒内部;固溶+单时效态合金母材由B2+O两相组成。焊态下的接头焊缝区及热力影响区基本为B2相组织,双时效处理后大部分B2相转变成晶界网状O相+晶内针状及块状O相组织,单时效处理的接头焊缝区及热力影响区晶界基本无O相组织存在,B2相晶内转变为细密层片状B2+O相共析组织。三种热处理状态的接头各区域显微硬度分布基本一致,焊后双时效提高了O相组织的析出而起到强化作用并提高了接头的显微硬度。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头室温抗拉强度最高且为1 193 MPa;焊后双时效处理的接头室温拉伸断口以准解理断裂为主,焊后单时效处理的接头室温拉伸断口以解理断裂为主,且解理小平面尺寸较大,抗拉强度稍低。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头在650℃高温下的抗拉强度依然最高且为986MPa,断口上能够观察到较浅的韧窝,为沿晶的韧性断裂;焊前为固溶态+时效处理的接头断口形貌基本相同,接头断裂形式以解理断裂为主,并含有少量的准解理断口。     

低铝含量镁-铝合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机等研究了铝质量分数小于3 %的低铝含量镁-铝合金的显微组织和力学性能.结果表明:低铝含量镁-铝合金铸态组织由α-Mg和β-Mg17 Al12两相组成,其中α-Mg固溶体为等轴树枝晶;随着铝含量的增加,呈六重对称的蔷薇状α-Mg树枝晶尺寸减小、分支发达;其...     

添加锰铬对车辆用Al-Mg-Si-Cu系铝合金显微组织与拉伸性能的影响

熔炼制备了单独添加锰、铬以及复合添加锰铬的Al-Mg-Si-Cu系铝合金铸锭,并依次进行560℃×10h均匀化退火处理、热挤压成形和T6处理(535℃×75min水淬+175℃×10h时效),研究了锰和铬的添加对合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明:在均匀化退火过程中,锰或铬会置换Al-Fe-Si相中的部分铁原子,促进杆状_β-Al_9Fe_2Si_2相向颗粒状α-Al_8Fe_2Si相转变,从而在组织中形成α-Al_8(FeMn)_2Si,α-Al_8(FeCr)_2Si或α-Al_8(FeMnCr)_2Si相;T6处理后,与单独添加铬的相比,单独添加锰后试验合金晶内针状_β″相较少,晶界附近的亚微米级相数量较多;与未添加锰铬的相比,单独添加锰、铬或复合添加锰铬后试验合金的强度和伸长率提高,拉伸断裂形式均为韧性断裂,且复合添加质量分数0.10%锰和质量分数0.15%铬时的拉伸性能最优。     

反应等离子熔覆原位合成WC增强铁基合金涂层的工艺优化

采用四元二次回归旋转正交设计方法设计了反应等离子熔覆试验方案,采用此方案在Q235钢表面原位合成了WC增强铁基合金涂层,得到了优化工艺并研究了优化工艺制备涂层的组织和性能。结果表明:该涂层的优化工艺参数为碳钨原子比为1.4,钨质量分数为20%,熔覆电流130A,熔覆速度100mm·min~(-1);优化工艺制备的涂层与基体呈良好冶金结合,其显微组织主要由平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶组成,物相主要为α-Fe、M_(23)C_6和WC;涂层的截面硬度最高为1120HV,表面平均硬度为68HRC。     

钇含量对铸态镁锌锆合金组织及力学性能的影响

研究了不同钇含量(质量分数为0,0.94%,2.67%,4.61%)对铸态Mg-6Zn-0.7Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:钇元素主要富集在晶界;晶界析出相呈鱼骨状和块状,并逐渐连续成网状;当钇的质量分数为0.94%时,合金主要为α-Mg、Mg7Zn3和Mg3Y2Zn3相;当钇的质量分数为2.67%时,析出相为α-Mg、Mg12YZn和Mg3Y2Zn3相;随着钇含量的增多,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率先增大后减小,当钇的质量分数为2.67%时,合金的性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为250.4,125.3MPa,伸长率为12.73%。     

预热对激光熔覆成形BT20合金影响

在不同预热温度下,利用激光熔覆成形技术制造出BT20合金试件,通过金相组织观察,发现熔覆层合金样件的显微组织主要为较为粗大的β柱状晶组织及晶内细小针状α组织,随着预热温度的升高,熔覆层内初生α相有所增大,经显微硬度测试发现基板无加热得到的熔覆层显微硬度高于施加预热基板得到的熔覆层,且施加预热工艺得到的熔覆层显微硬度随着预热温升高度而略有下降。分析是由于通过预热基板,使得预热温度高的熔覆层冷却速度较预热温度低的熔覆层有所减缓,致使细针状组织随之减少从而使显微硬度有所降低。     

电子束选区熔化成形TC4合金的显微组织及硬度

采用电子束选区熔化成形技术制备不同尺寸(?8 mm×25 mm,?25 mm×8 mm)TC4合金试样,研究了2种试样在粉末堆积方向的显微组织及硬度变化.结果表明:尺寸?8 mm×25 mm试样的显微组织主要由原始β柱状晶界处的针状α集束组织和晶内针状α相互相交错形成的网篮状魏氏组织组成,原始β柱状晶主轴平行于堆积方向...     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

机械合金化钛、锡、碳混合粉体中锡晶须的形成机理

将质量比为2…1…1的钛粉、锡粉和碳粉混合,在高能球磨机中进行机械合金化,再进行室温时效处理,研究了机械合金化粉体中锡晶须的物相组成、微观结构及形成机理。结果表明:经机械合金化和室温时效处理后,混合粉体中出现絮状物,絮状物由锡晶须组成;锡晶须为体心正方结构β-Sn单晶体,呈柱状、丘状或结节状、纽结或弯折状和针状,直径约为100 nm,晶带轴为β-Sn的[011]晶带轴;在机械合金化产生的热量和巨大应力作用下,锡发生再结晶定向生长形成锡晶须。     

原位自生TiC与TiB增强钛基复合材料的组织和力学性能

通过真空自耗熔炼、锻造、退火等工艺制备得到不同含量原位自生Ti C、Ti B,以及Ti C+Ti B(体积比1∶1)钛基复合材料,研究了其显微组织、室温和高温(300℃)拉伸性能以及室温压缩性能,并分析了室温拉伸时Ti C和Ti B强化作用之间的耦合关系。结果表明:复合材料的基体组织为变形α组织,Ti C呈细小等轴状和略微粗大椭球状,Ti B呈短纤维状;当增强体总体积分数相同时,Ti C+Ti B的强化效果高于Ti C或Ti B的,且随着增强体体积分数的提高而增强,但复合材料的塑性明显下降;复合材料室温拉伸断裂方式主要是增强体的承载断裂,而高温拉伸时的断裂方式包括增强体的承载断裂和部分Ti B短纤维与基体的脱黏;室温拉伸时,Ti C与Ti B的强化作用与细晶强化作用间满足耦合系数1.5的叠加关系。     

凝固冷却速率对55Al-Zn-1.6Si合金镀层组织和力学性能的影响

在0～0.5℃·s^-1凝固冷却速率下制备55Al-Zn-1.6Si合金铸锭,在常规冷却和强冷(凝固冷却速率分别为5～10,15～30℃·s^-1)DC51D+AZ镀层钢板上取样,对比研究了凝固冷却速率对合金镀层显微组织、物相组成和力学性能的影响。结果表明：3种凝固冷却速率下的55Al-Zn-1.6Si合金均由α(Al)、β(Zn)以及少量沿α(Al)晶界析出的针状富硅相组成;随着凝固冷却速率增大,组织细化,枝晶由接近平衡态的空间生长转化为非平衡态的平面生长,镀层中形成六角形锌花,且强冷镀层中的锌花最小;铸锭、常规冷却镀层和强冷镀层的硬度分别为123,106,125 HV;强冷镀层的屈服强度(287 MPa)高于常规冷却镀层(273 MPa),低于铸锭(330 MPa),常规冷却镀层和强冷镀层的规定总延伸强度分别为389,406 MPa;常规冷却工艺和强冷工艺下镀层钢板拉伸性能相差不大。     

基于有限元的激光熔覆凝固过程分析

针对激光熔覆过程中温度变化对其凝固组织的影响,讨论了温度梯度G与冷却速度(即降温阶段的温度变化率)对凝固组织的影响,利用形状控制因子K分析了激光熔覆过程的凝固行为。分析结果表明:在热源中心的正下方晶粒是沿基体垂直方向析出的;冷却速度有细化晶粒的作用,冷却速度越大,晶粒越细小;熔覆材料或基材达到熔点的时间与达到最大冷却速度时间的先后顺序对其凝固组织形态有重要影响,若冷却速度先达到最大值,其组织呈胞状晶粒,否则,其组织呈柱形树枝晶。K在80×106～120×106℃.s时,凝固组织为密布排列且粒径较大的胞状晶粒;当K大于200×106℃.s时,凝固组织为柱形树枝晶。     

铌对镍基合金激光熔敷层组织和显微硬度的影响

采用激光熔敷技术在42CrMo钢基体上制备了不同铌含量的镍基合金熔敷层,研究了铌含量对熔敷层显微组织、物相组成、显微硬度的影响。结果表明:在镍基合金熔敷层与基体结合处、熔敷层中部、熔敷层表面的组织分别为平面晶、树枝晶、粒状等轴晶组织;随着铌含量的增加,熔敷层组织逐渐由γ-Ni奥氏体、CrB、M7C3和M23C6以及Ni31Si12相转变为由γ-Ni枝晶、枝晶间共晶、NbC小颗粒和少量CrBC4等;当铌质量分数达到10%时,组织明显细化;熔敷层的显微硬度随着铌含量的增加而增大,当铌质量分数达到10%时,显微硬度最高,达到约550HV0.2,约为不含铌镍基合金熔敷层的两倍。     

AZ31B镁合金交流电阻点焊接头的力学性能及显微组织分析

采用交流电阻点焊焊接了AZ31B镁合金,研究了点焊接头力学性能的变化规律,分析了点焊接头的显微组织。结果表明:接头抗剪强度随焊接规范呈规律性变化,存在最佳值;表面状态对接头拉剪强度影响很大;接头熔核区显微组织为单一的等轴晶,在α-Mg固溶体的晶界网络处析出β-Mg_(17)Al_(12)离异共晶体;焊点中的裂纹为沿晶热裂纹,断口显现出韧窝沿晶界撕裂的特点。     

镁锂合金搅拌摩擦焊及电子束焊研究

对一种新型α+β双相镁锂合金的搅拌摩擦焊及电子束焊进行了实验研究,为该合金在精密制造领域的应用提供参考。利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试探明接头显微组织和力学性能的演变规律和特点。结果表明,在合理的工艺参数下,镁锂合金搅拌摩擦焊接头焊核区α+β双相都得到了明显的细化,演变为等轴晶,且α相体积分数相对减少。在焊接速度为15 mm/s,聚焦电流为500 ~ 540 mA,焊接电流为8~10 mA时,5 mm厚镁锂合金电子束焊焊缝完全焊透,焊缝区域由细小的等轴晶组织组成,α相分布更加弥散,呈网状分布在β晶界上。两种工艺下焊缝区显微硬度(HV)较母材均提升了13左右。综上,采用搅拌摩擦焊及电子束焊均可实现外观成型、组织以及性能优良的镁锂合金连接。