ZA52-xY合金相图计算及在合金设计中的应用

以相图热力学计算为基础,计算了ZA52-xY镁合金的垂直截面图,设计了三种ZA52-xY镁合金(Y的质量百分含量分别为0%,0.5%和1.0%).采用光学显微镜、扫描电镜以及微机控制电子万能试验机,对添加不同Y含量的ZA52镁合金进行了显微组织观察和室温拉伸性能测试.结果表明,随着Y元素的加入,ZA52合金的晶粒组织细化,合金的抗拉强度和延伸率都得到提高.固溶时效处理的ZA52-xY合金的显微组织由α-Mg,Al2Y,Al3YMg17Al12和MgZn2组成.当ZA52合金中加入0.5%Y时,合金的抗拉强度达到251 MPa.     

时效对Mg-7Gd-4Y-0.6Zn-0.6Zr合金显微组织及硬度的影响

为了提高Mg合金的强韧性和抗高温性能.文中通过显微硬度测试、差示扫描量热仪及透射电镜分析,研究了挤压Mg-7Gd-4Y-0.6Zn-0.6Zr系镁合金的显微硬度及时效析出相的结构.结果表明:钆的添加增强了Mg-Gd-Y合金的时效硬化效果,对合金时效硬化的总体规律无明显影响.透射电镜分析发现具有DO19超点阵的β″和斜方晶体β′相在合金时效硬化阶段析出,提高了合金硬度.在时效后期由于粗大的针片状1β相析出,使合金硬度下降.     

Zn对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相图及显微组织的影响

为了明确Zn元素对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的影响,采用多相平衡相计算软件Pandat计算了Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr(质量分数x=1%~6%)合金相图,分析了Zn含量对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相平衡的影响.采用示差扫描量热仪、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的相变温度及室温相组成进行了验证.结果表明:该系合金计算相变温度结果与实验测试结果基本吻合;计算和实验分析结果显示该合金室温平衡组织为a-Mg+Zr+Mg5Gd+Mg24Y5+MgZn,随着Zn含量的增加,Mg5Gd、Mg24Y5相含量逐渐增加.在非平衡凝固条件下,在晶界处生成板块状MgZn相.当Zn的质量分数为6%时,520℃,8 h+200℃,168 h处理后,合金晶界处发现两种化合物相Mg(Gd0.2Y0.2Zn0.6)和Mg5(Gd0.25Y0.25Zn0.5).     

热处理对Fe_3Al-5Cr合金微观组织及性能的影响

为了改善Fe_3Al-5Cr(原子百分比a/%)材料韧性和室温磨损性能,通过机械合金化和热压烧结相结合制备了Fe_3Al与Fe_3Al-5Cr块状试样,对其分别进行两种不同热处理:加热至550℃和950℃均保温8 h后炉冷至室温;采用VEGA·ⅡXMU扫描电子显微镜和XRD-6000岛津X射线衍射仪对其进行显微组织及物相组成分析,采用WD-404显微维氏硬度试验机进行维氏硬度测试,采用DDL300电子万能试验机和MMG-500高温真空三体磨损试验机对其进行压缩和磨损性能测试.研究结果表明:未经热处理的Fe_3Al-5Cr相对于基体Fe_3Al晶粒更均匀细小,韧性增加,但压缩强度、显微硬度和磨损行为均有所降低;热处理后其显微组织和性能均有改善,尤其经950℃热处理后Fe_3Al-5Cr压缩强度提高23%和显微硬度提高4%,同时室温油润滑条件下,其摩擦系数和磨损率分别降低了82%和40%,此时磨损性能更佳,其磨损失效机制以显微切削为主,并伴随少量氧化磨损.     

微观组织对Al-Si活塞合金高周疲劳性能的影响

研究了微观组织对细化工艺处理后的三种不同晶粒度的Al-Si活塞合金室温高周疲劳性能的影响。对三种合金在不同应力下的疲劳寿命进行分析。结果表明:疲劳裂纹易在粗大的硅相、铁相及Al Cu Ni相处萌生,主要以穿晶方式扩展,部分裂纹沿晶界扩展;细化组织结构可提高Al-Si活塞合金的室温疲劳寿命;裂纹在小尺寸α-Al、Si相及金属间化合物中扩展时裂纹曲折度高;裂纹偏转所需能量高、耗时长,所以裂纹扩展较慢。     

柴油发动机活塞用铝基材料研究进展及失效分析

活塞作为柴油发动机的核心部件之一,恶劣的服役工况对其材料有特殊的要求。概述了活塞用铝基材料的发展状况,包括合金系(Al-Cu-Si系、Al-Cu-Ni-Mg系、共晶型Al-Si-Cu-Mg系和过共晶型A1-Si-Cu-Mg系)与复合材料系(SiC/Al基复合材料、Al_2O_3/Al基复合材料和TiC、TiB_2/Al基复合材料等),并介绍了不同材料的适用范围。同时,归纳了常见活塞铝基材料的失效机制,包括磨损、机械损伤以及顶部开裂等。其中,活塞因磨损造成的失效在统计活塞失效机制中所占比例较大,具体可分为粘着磨损失效和磨粒磨损失效。针对活塞磨损失效提出了相关改善措施,如材料成分选取和制备方法选取等。此外,针对柴油发动机在实际运行工况中,因活塞所处部位存在润滑油不完全燃烧造成的含硫、氮等腐蚀性气氛而加速磨损的问题,可依托该气氛与相应增强相的反应,使其接触表面生成自润滑膜而减少甚至抑制磨损,进而延长柴油发动机活塞的使用寿命。     

超声处理对原位颗粒增强铸造Al-Si-Cu复合材料组织的影响

采用接触反应法制备原位颗粒增强铸造Al-12Si-4Cu复合材料,研究超声处理工艺对原位TiC和TiAl_3颗粒形貌的影响。结果表明:在铸造Al-12Si-4Cu复合材料中可以原位生成团聚态TiC颗粒、长杆状或块状TiAl_3颗粒;未经超声处理时,TiC颗粒团聚等效直径约70μm,经1500 W超声处理后,其减小到45μm;当超声处理功率增大到3000 W,TiC的团聚现象消失,颗粒均匀分散在基体中,并且长杆状TiAl_3颗粒长度减小到50~150μm,块状TiAl_3颗粒转变为相互独立的小尺寸块状。     

铸造Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金的热处理工艺研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,拉伸试验及显微组织分析,对铸造Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金的热处理过程进行了研究。结果表明:Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金在515℃左右和535℃左右发生低熔点共晶组织转变,经500℃×4h固溶后,可使合金中低熔点共晶物完全溶解;该合金热处理可以采用单级固溶和分级固溶热处理工艺,单级固溶热处理工艺为:500℃×10h+175℃×6h,分级固溶热处理工艺为500℃×4h+520℃×8h+175℃×6h。     

含有Cu、Mo、Sn的高强度蠕墨铸铁的蠕变行为

研究了一种含有Cu、Mo、Sn的高强度蠕墨铸铁在623~823 K、40~150 MPa的蠕变行为,观察了不同形态的蠕变损伤组织并分析了蠕变变形及断裂机理。当T/T_m＞0.5(T为使用温度,T_m为蠕墨铸铁熔点)、载荷大于150 MPa时这种蠕墨铸铁的蠕变变形显著,且变形主要来自基体变形、蠕变空洞的形核长大以及石墨/基体界面的开裂。随着温度的提高和载荷的增加,蠕变变形逐渐由晶界移动转变为晶内变形。在蠕变过程中有两种开裂机制：(I)微裂纹在石墨/基体开裂处形核长大并优先沿铁素体向基体扩展,与邻近石墨/基体开裂连接而逐渐形成主裂纹;(II)晶界处的蠕变空洞形核长大转变成蠕变裂纹。氧原子通过石墨的连通性向组织内部扩散,造成上述两种裂纹表面氧化。由于,石墨、铁素体、珠光体三者性能的差异,石墨/铁素体界面比石墨/珠光体界面更易发生开裂。另外,在773 K、823 K组织中的珠光体分解明显,层片状渗碳体逐渐转变为短棒状,在晶界附近则以颗粒状为主。     

基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型及其数值实现

膨胀土的应力应变关系与含水量的变化有关,通过室内试验对膨胀土的变形、强度以及膨胀参数与含水量之间的关系进行研究,以湿度应力场理论为基础,提出了一个具有工程实用价值的基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型。依据FLAC3D数值模拟软件所提供的二次开发程序,给出了该膨胀土弹塑性本构模型二次开发程序过程的基本原理以及模型的程序框图。结合渗流软件计算的湿度场分布,进行膨胀土基坑边坡实例验算,验证了该本构模型的正确性。