烧结不锈钢丝网多孔板材的冲压成形研究

以烧结不锈钢丝网多孔板为材料,在室温条件下通过胀形试验和筒形拉深试验研究材料的冲压成形性能。胀形试验结果显示,材料的胀形极限随着厚度及直径的增大而增大;厚度为1. 4和1. 75 mm的多孔板在直径Φ110 mm的冲模下胀形高度达到30 mm未出现破裂,说明材料具有良好的塑性。筒形拉深试验显示,拉深力随板材的厚度、直径的增大而增大,随孔隙率的增大而减小;厚度为1. 2 mm时,拉深极限比为1. 8。根据塑性力学基本理论,推导了烧结不锈钢丝网多孔板的拉深力预测公式,将理论预测与实际试验数据对比,验证了公式的适用性。研究结果表明,烧结不锈钢丝网多孔材料具有较好的塑性,可进行冷冲压成形,有助于拓展多孔隙功能材料的应用领域。     

高压处理对Cu-50.84Cr-0.48Al合金热扩散系数和热膨胀性能的影响

采用热常数测试仪和膨胀仪测试了经高压处理前后Cu-50.84Cr-0.48Al合金的热扩散系数和热膨胀系数,并借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对经高压处理前后Cu-50.84Cr-0.48Al合金的组织进行观察。在此基础上,探讨了高压处理对Cu-50.84Cr-0.48Al合金热扩散系数和热膨胀系数的影响。结果表明:高压处理能增大Cu-50.84Cr-0.48Al合金的热扩散系数,当压力为1 GPa,该合金的热扩散系数为0.4188 cm2·s-1,较高压处理前的提高了10.65%,压力超过1 GPa时,合金的热扩散系数随压力的增大变化不明显。对热膨胀系数来说,当温度低于96℃时,1 GPa压力处理对合金的热膨胀系数影响不大,温度高于96℃时,1 GPa压力处理能增大合金的热膨胀系数。Cu-50.84Cr-0.48Al合金经高压处理后致密性的升高是导致该合金的热扩散系数及热膨胀系数增大的主要原因。     

粉末冶金医用超细晶β型Ti28Nb2Zr8Sn合金的显微组织与力学性能

采用机械球磨+放电等离子烧结的方法制备出高强度低模量的超细晶β型Ti28Nb2Zr8Sn合金。XRD和SEM结果表明,60 h球磨后的终态合金粉末经放电等离子烧结后,获得的超细晶块体合金为完全的bcc结构;TEM分析表明,超细晶块体合金中bcc结构的β-Ti晶粒为等轴状,其尺寸为500~1000 nm,远小于铸造法制备同类合金几十微米的晶粒尺寸;力学性能测试表明,随升温速率增大或保温时间缩短,超细晶块体合金的抗压缩强度逐渐增大,弹性模量逐渐减小。在烧结温度为900℃、升温速率为150℃/min且保温时间为0 min的条件下,得到的超细晶块体合金晶粒最细小,其压缩强度达到最大(2675 MPa),对应的断裂应变也最大(0.54),且其弹性模量最低(31.6 GPa);同时,该合金试样的加工硬化指数0.073远高于Ti6Al4V合金,这说明其加工硬化和塑性变形能力远远优于Ti-6Al-4V合金,故能够承受更大的载荷和经历更大的变形,可作为一种优异的生物医用候选材料。     

高能球磨-放电等离子烧结法制备双晶分布钛

以平均粒径约150μm的球形钛粉为原料,采用高能球磨结合放电等离子烧结技术制备由双尺度晶粒组成的高致密纯钛块体材料,研究高能球磨过程中钛粉的形貌、尺寸及显微组织的变化,分析球磨钛粉放电等离子烧结时的致密化行为和显微组织的演变规律,测试烧结钛块体材料的室温压缩性能。结果表明:钛粉在球磨初期发生剧烈的塑性变形并相互焊合,形成层片状团聚粉末。球磨10 h时,钛粉的部分晶粒细化至40~100 nm。放电等离子烧结过程中,随烧结温度升高和烧结时间延长,烧结钛的密度逐渐增大。在烧结温度为800℃、保温时间为4 min、烧结压力为50 MPa的条件下,烧结钛的密度达到4.489 g/cm3,接近全致密,其显微组织由双尺度的等轴晶组成,细晶区晶粒尺寸为1~2μm,粗晶区晶粒尺寸为5~20μm,二者呈层状交替分布;该试样在室温压缩条件下的综合力学性能与铸锻Ti-6Al-4V合金相当。     

Si元素对挤压铸造Al-5Mg-xSi合金微观组织的影响

使用Thermo-Calc软件模拟了不同Si含量的Al-5Mg-xSi合金组织,对具有不同组织特征的合金进行挤压铸造。结果表明,不含Si时,合金的组织为α-Al+少量β-Al_3Mg_2相;加入Si后,组织中开始出现α+Mg_2Si共晶,且随着Si含量增加,共晶组织含量逐渐增多,共晶形貌由细长条状转变为粗大的凹多边形块状。当Si含量为0.1%～1.4%时,合金的组织为α、α+Mg_2Si共晶、少量β相;当Si含量为1.5%～2.3%时,合金的组织为α、α+Mg_2Si共晶;Si含量继续增加时,合金组织中出现细长的Si晶粒。     

喷丸表面强化处理Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的弯曲疲劳性能及断口分析

由于孔隙的存在,粉末冶金材料的性能较差,尤其是疲劳性能,而喷丸后续处理工艺可显著降低材料表面的孔隙率,对疲劳性能起到明显的强化效果。因此,采用超声弯曲疲劳试验方法研究喷丸后续处理工艺对Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末冶金烧结材料的疲劳性能的影响。结果显示,喷丸处理可以明显提高Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C烧结钢的疲劳性能,在106、107、108循环周次条件下,喷丸前试样的条件疲劳极限分别为424 MPa、311 MPa和229 MPa,喷丸后的分别为513 MPa、421 MPa和346 MPa,依次提高了21.0%、35.2%和51.0%。断口分析发现,喷丸处理对Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的疲劳断口的影响主要在裂纹萌生阶段,未经过喷丸处理的试样裂纹源集中在应力最大的试样喷丸表面棱角处,喷丸强化后的试样疲劳裂纹在喷丸表面的亚表面萌生,裂纹源有向试样亚表面移动的趋势。     

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。     

热处理对激光选区熔化成形Inconel 718合金显微组织结构和力学性能的影响

主要研究了激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形Inconel 718合金经固溶时效(SA)、均匀化+固溶时效(H+SA)、热等静压+固溶时效(HIP+SA) 3种热处理后显微组织结构的转变与力学性能之间的关系。结果表明,沉积态试样的晶粒内部存在大量树枝晶结构,枝晶间析出了大量硬脆Laves相。恰当的均匀化处理虽能促进δ相析出,但无γ"、γ'相,材料强度较低。热等静压(1080℃, 148 MPa, 2 h)能有效消除沉积态中的Laves相和微孔,经随后SA处理,材料的晶粒明显细化,晶界趋于平直,且强化相析出,材料的屈服强度、抗拉强度和硬度(HV_(0.2))显著提高,分别达到1191 MPa、1361 MPa、4900 MPa,断后伸长率达13.30%,在提高材料强度的同时较大程度保留了材料的延展性,获得了良好的综合力学性能。     

A356/SiC_p垂直向上吸铸增强颗粒的流动与分布

采用搅拌铸造法制备A356/10%SiCp(100μm)垂直向上吸铸件,采用显微数字图像分析系统定量分析铸件不同位置SiC颗粒的含量。基于欧拉-拉格朗日方法,建立颗粒增强铝基复合材料充型过程的数学模型,完成了实验铸件复合材料流动与SiC颗粒分布的模拟。对模拟和实验结果进行比较和验证分析。结果表明,在充型开始部位型壁附近出现SiC颗粒富集层;随着充型距离的增加,SiC颗粒向铸件型腔中心运动,在铸件前端中心部位SiC颗粒含量稍高;沿充型方向,铸件中SiC颗粒含量降低。     

浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响

研究了浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响。结果表明,与金属型重力铸造相比,挤压铸造可以显著细化合金的微观组织,减少铸件缩松缺陷,从而提高其力学性能。在金属型重力铸造下,初生α-Al相晶粒尺寸随着浇注温度的增加而增大。在挤压力为60MPa时,随浇注温度的增加,α-Al相晶粒尺寸先减小而后增加。在浇注温度为720℃时,凝固组织的二次枝晶间距最小,约为26.3μm,铸件的抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和4.0%。铸件经过470℃固溶10h+130℃时效24h热处理后,抗拉强度和伸长率分别达到590MPa和4.7%,获得了良好的强韧化效果。