熔体抽拉金属纤维形成过程及缺陷形成分析

为解决制备金属纤维时存在的直径不均匀、竹节状缺陷等问题,采用数值模拟软件(ANSYS和FLUNET)对熔体抽拉金属纤维成形过程进行研究,并对纤维成形过程中熔融金属的运动及相场、温度场、流场的演变进行分析。结果表明,熔体表面稳定性和大的温度梯度容易导致纤维直径不均匀,特别是熔体与辊轮接触区。熔体的稳定性是决定金属纤维表面质量的重要因素,液面越不稳定,越容易出现带化及直径不均匀现象;纤维成形过程中熔体与辊面接触区域间存在具有一定角度的缝隙,随着纤维的成形并被甩出过程的持续,这一角度逐渐减小;而且该过程中熔体内部由于气相场的变化逐渐在不同区域产生涡流,发生卷气现象,凝固后由于气泡的塌陷,导致纤维凝固组织不均匀,形成表面凹凸等。对温度场演变的分析表明,不同区域冷却速率的差异使熔体内形成大的温度梯度,这导致熔池明显分层,靠近辊轮表面为流速最慢的过冷层,下方为流速最快的抽拉层,流体速度差使得金属纤维成形时容易在下游形成直径波动,这进一步加剧了金属纤维直径的波动。实验和理论分析表明,避免液面剧烈波动和大的温度梯度的产生是金属纤维成形的关键,表面光滑、直径均匀的金属纤维的成形需要金属熔体和熔体抽拉工艺的紧密配合。     

DZ125合金表面Ce-Y改性铝化物渗层的组织及抗冲蚀性能

通过扩散渗法在DZ125合金表面制备了Ce-Y联合改性铝化物渗层,分析了共渗层的结构及相组成,并对其组织形成机理和抗冲蚀性能进行了研究。结果表明:1000℃/2 h下所制备的Al-Ce-Y共渗层具有多层结构,由外向内依次为Ni Al和少量Al_3Ni_2组成的外层,Al_3Ni_2内层及富Al的互扩散层,Ce、Y元素主要集中在共渗层的外层,起到细化晶粒及促渗的作用。固体粒子冲蚀结果表明:Al-Ce-Y共渗显著的提高了DZ125合金在小攻角下的抗固体粒子冲蚀性能,冲蚀机理为犁削和切削损伤;随着攻角的增大,Al-Ce-Y共渗层的冲蚀率逐渐增大,冲蚀机理向脆性断裂和疲劳破坏转变,当攻角为90o时,其冲蚀率高于DZ125基体。     

过冷Cu-40%Pb合金熔体的相选择与偏晶胞形成机制

采用循环过热与玻璃熔融净化相结合,铜模快淬法制备了不同过冷度的Cu-40%Pb过偏晶合金,结合能谱分析及相关理论,对液相分离初期合金熔体形核竞争进行了研究。结果表明,富Cu的L1相作为优先相首先从合金熔体中液相形核,这是Cu-Pb过偏晶合金熔体在后续凝固过程中的偏晶胞的来源。     

微重力磁场对Cu-SiC_p/AZ91D复合材料组织及性能的影响

在常规和电磁模拟微重力条件下制备Cu-SiC_p/AZ91D复合材料,分析了复合材料的组织结构及相组成,并对其组织形成机理和抗摩擦磨损性能进行研究。结果表明,常规条件下制备的Cu-SiC_p/AZ91D复合材料主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si相组成,组织晶粒较AZ91D细小,其组织均匀性差;在电磁模拟微重力条件下,Cu-SiC_p/AZ91D复合材料组织转变为α-Mg和Mg_2Si相,组织均匀性显著改善,同时晶粒得到进一步细化,硬度(HV_(4.9))增大至80.46。试验表明,模拟微重力条件制备的Cu-SiC_p/AZ91D复合材料具有更低的摩擦因数和磨损率。     

外场对SiCp/AZ91D镁基复合材料组织和性能的影响

在常规条件、电磁模拟微重力场、脉冲电流场和"电磁模拟微重力+脉冲电流"复合场四种外场条件下制备出SiCp含量5wt%的SiCp/AZ91D镁基复合材料,分析测试结果表明:在常规条件下,样品晶粒粗大,β-Mg₂Al;相呈现出无规律的网格状结构,新生相Mg₂Si以颗粒状的初生相和树枝状的共晶相存在;在电磁模拟微重力场条件下,β-Mg₂Al;相细化为零散分布的短棒状和颗粒状,Mg₂Si全部转化为花纹状的共晶相;在脉冲电流场条件下,β-Mg₂Al;相呈现出规律分布的矩形网格状,Mg₂Si以方向性明显的树枝状共晶相存在;"电磁模拟微重力+脉冲电流"复合场则兼具前述两种外场的优点,样品中的晶粒明显细化,β-Mg₂Al;相呈现为颗粒状、短棒状和矩形网格状,Mg₂Si转变为花纹状和树枝状的共晶组织贯穿组织晶粒,相比常规条件下的样品,其显微硬度提高了25.1%,摩擦性能提高了31%。     

TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能北大核心CSCD

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al3Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al23V6,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al2Ti3及Al2Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al2O3氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

航天轻型结构材料——铝锂合金的发展

概述了铝锂(Al-Li)合金的发展历史,总结了其发展趋势:(1)超强、超韧性方向发展;(2)超低密度化发展;(3)改善铝锂合金的焊接性能;(4)改善铝锂合金的各向异性;(5)改善铝锂合金的热稳定性.指出了提高铝锂合金性能的主要途径:(1)微合金化;(2)形变热处理;(3)纯净化;(4)再结晶、在不同方向上拉伸或冷轧、减小变形量等.介绍了铝锂合金的制造方法及其在航天方面的应用.     

无压烧结SiC凝胶注模成型工艺研究

研究了固相烧结碳化硅的素坯凝胶注模成型工艺.对浆料的分散条件进行了探讨,并对单体的加入量和成型后的素坯的显微结构进行观察分析.结果表明:用1%氢氧化四甲基铵作为分散剂,分散效果好.单体的加入能降低浆料的粘度,当单体加入量为3%时,素坯密度和脱模时间最佳.成型后的素坯显微结构均匀,结合紧密.     

晶硅切磨废弃硅粉为原料的反应烧结Si_3N_4结合SiC复相陶瓷的正交实验研究

以磨切单晶硅废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷材料。运用L9(34)正交设计,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相,及少量SiALON与未反应的Si相的烧结体。Si含量对力学性能的影响最为显著,对于抗弯强度性能,正交试验获得的工艺优化参数:ω(Si):20%、ω(Al2O3):3.2%、ω(Fe2O3):0.8%和ω(Y2O3):2%。     

反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷合成工艺优化的研究

利用反应烧结制备Si3N4结合SiC复合材料.设计了L9(34)正交试验方案,研究了原料中Si、添加剂Al2O3、Y2O3的含量对复合材料力学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成了颗粒状的α-Si3N4、针状或棒状的β-Si3N4和少量的Sialon,其中针状或棒状的β-Si3N4和SiC形成三维网络结构,提高了材料的力学性能.优化实验得到的试样力学性能显著提高,其中维氏硬度2205、抗弯强度410MPa、断裂韧性为8MPa·m1/2.