铝合金表面激光沉积AlCrFeCoNiCu高熵合金组织与工艺优化

为了提高铝合金表面的力学性能,利用同轴送粉器将高纯度的Cr,Fe,Co,Ni,Cu粉末激光沉积在铝合金表面,制备了AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。以激光功率、扫描速度、送粉率为因子,以润湿角、稀释率为响应,综合田口分析与逼近理想值分析(TOPSIS)对激光沉积工艺参数进行多目标优化。利用XRD、SEM和EDS技术分析了涂层的相结构、微观组织和元素含量,并对涂层进行了显微硬度测试。采用优化后的工艺参数进行实验验证,最优值接近度C_i^*由0.5389增加到0.5674,提高了5.28%,最佳工艺参数为激光功率1300W,扫描速度120mm/min,送粉率5.4g/min。沉积层为FCC和BCC相结构;显微组织包括柱状晶、等轴晶,在枝晶间出现Cu偏析;涂层的平均硬度为509HV_0.2,是基材的5倍。结果表明：综合利用田口分析和TOPSIS的方法可有效优化铝合金表面激光沉积高熵合金的工艺参数,AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层可以显著改善铝合金表面的力学性能。     

纯钛表面FeCoNiCr0.5Al0.8高熵合金脉冲激光熔覆层的显微组织和性能

采用脉冲激光熔覆技术在TA2工业纯钛表面制备了FeCoNiCr_0.5Al_0.8高熵合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成、硬度和高温抗氧化性能。结果表明：熔覆层和基体间形成良好的冶金结合,熔覆层中不存在裂纹、气孔等缺陷,熔合界面较平直;熔覆层表面熔池边界线处为细小等轴晶,中部为树枝晶,熔覆层截面组织为层状分布的细晶;熔覆层由简单面心立方结构Ti₂Ni和AlCTi₂组成;熔覆层的平均硬度为761.23 HV,是基体硬度的4倍以上;熔覆层具备良好的高温抗氧化性能,在800℃氧化120 h后的单位面积质量增加量为17 mg·cm^-2,仅约为基体的1/3。     

选区激光熔化成形CoCrFeNiCuAl0.8高熵合金的组织与性能

采用选区激光熔化成形(SLM)技术制备CoCrFeNiCuAl_0.8高熵合金,研究了不同激光热输入(0.06～0.36 J·mm^-1)下合金的成形质量和密度,确定最优成形工艺参数,并分析了在最优成形工艺参数下合金的显微组织和拉伸性能。结果表明：随着热输入的增加,SLM成形合金的密度先增大,当热输入大于0.15 J·mm^-1时,密度基本保持不变;当热输入为0.34 J·mm^-1时,密度最大,为7.5 g·cm^-3,最优工艺参数为激光功率270 W、扫描速度800 mm·s^-1。SLM成形合金具有由无序体心立方相(A2相)和有序体心立方相(B2相)组成的双相结构,显微组织由柱状晶和等轴晶组成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率分别为651 MPa, 840 MPa, 22%,23%,断裂机制为韧性断裂。     

FeCoNiCrAl电沉积高熵合金镀层的耐磨损与耐腐蚀性能研究

采用电沉积技术在铜基体表面制备FeCoNiCrAl高熵合金镀层,验证了镀层的非晶态特征,并研究了镀层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,在适当条件下,通过电化学沉积方法可以成功制备高熵合金镀层。制备的高熵合金镀层具有更好的耐磨损性能,镀层的摩擦系数低于基体,磨损量也有所减少。通过电化学实验证明,FeCoNiCrAl高熵合金镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性优于基体。     

Al含量对粉末冶金CoCrFeMnNi高熵合金组织结构与性能的影响

CoCrFeMnNi高熵合金具有优异的延展性和断裂韧性,但是其较低的强度和硬度使其在结构材料领域的应用潜力受到很大限制。目前关于Al粉添加对粉末冶金CoCrFeMnNi组织结构和性能的报道较少。以CoCrFeMnNi高熵合金粉体和Al粉为原料,采用真空热压烧结法制备了不同Al含量的CoCrFeMnNi高熵合金,借助于X射线衍射、扫描电子显微镜/能量散射光谱、纳米压痕、显微硬度、室温压缩性能和极化曲线等测试方法,研究了Al含量对CoCrFeMnNi高熵合金组织结构和性能的影响。结果表明：随着Al含量从0增加到5 wt.%,高熵合金致密度提高,在FCC基体中析出的网状富Cr的BCC相体积分数增大。当Al含量增加至5 wt.%,高熵合金FCC相的纳米压痕硬度和弹性模量略有增加且BCC相明显高于FCC相,维氏硬度由248.4 HV增加到508.3 HV,室温压缩强度也大幅度提高,而析出强化效应是硬度和强度提高的主要原因;同时高熵合金具有最小腐蚀电流密度,耐腐蚀性明显提高。但是,过量Al含量使得Al元素产生偏析、BCC结构体积分数和微观组织结构不均匀性急剧增大,导致材料硬度、弹性模量以及耐腐蚀性能降低。     

激光熔覆制备高熵合金的研究现状及发展趋势

高熵合金具有高硬度、高耐磨性、高耐温性及耐腐蚀性,从而成为材料科学领域一个新的研究热点,而通过激光熔覆制备高熵合金的方法是最能达到其优越性能的制备方法之一。文中综述了高熵合金发展历史、组织研究现状、力学性能研究现状以及合金元素和微量元素(如Ti,A l,Si等)对高熵合金组织和性能的影响。在此基础上,提出了研究高熵合金组织性能的方向和途径,并对其应用前景做了分析和展望。     

退火对AlCrFeCoNiCu高熵合金组织与性能的影响

利用真空电弧炉制备了AlCrFeCoNiCu高熵合金,研究了铸态与退火态合金的组织与性能。结果表明:合金的铸态组织是树枝晶,由具有面心立方(FCC)结构和体心立方(BCC)结构的固溶体组成;随着退火温度的升高,合金中富铜的枝晶间相连成网状,600℃退火后开始有金属间化合物生成,组织不再是完全的固溶体;铸态合金硬度均高于退火态的;铸态合金的抗压强度为1.71GPa,800℃退火后的抗压强度为1.63GPa,断口均属于脆性断口。     

高熵合金设计制备与性能研究

高熵合金属于新型复杂合金,并表现出更好的综合力学性能和不同形变机制。介绍了高熵合金多主元的设计方法和基于热力学相变的计算模型,同时归纳了现有高熵合金的制备方法、技术原理、应用领域及优势,并对高熵合金的特殊性能进行概述。     

AlNiFeCuCoCrVx高熵合金的显微组织与力学性能

利用WK-Ⅱ型非自耗真空电弧炉熔炼制备AlNiFeCuCoCrVx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,原子比)高熵合金,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:试验合金的组织均为典型树枝晶结构,由面心立方(FCC)结构固溶体、体心立方(BCC)结构固溶体和金属间化合物相组成,添加钒元素后析出了Fe_2AlV相,该相主要分布于枝晶中;随着钒含量的增加,合金的硬度先增后降再增;添加钒对合金的压缩性能不利,合金的抗压强度随钒含量的增加先降后增再降。     

激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织演变和性能影响的试验研究

采用预置粉末法在42CrMo基体表面制备CrFeCoNiNb高熵合金激光熔覆层,探索激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织和性能的影响规律。对于预置粉末激光熔覆工艺,激光功率、扫描速度、光斑直径作为工艺参数三要素,不是独立影响熔覆层质量与性能,且激光功率对熔覆层质量与性能的影响最大。通过改变激光功率进而改变作用于熔覆层的激光能量密度,研究激光能量密度对CrFeCoNiNb高熵合金熔覆层硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。试验结果表明：熔覆层主相为面心立方结构相(FCC相)和密排六方结构相(Laves相)。随着激光能量密度的增加,其衍射峰面积先减少后增加,熔覆层晶粒先细化后粗化,转折点处的激光能量密度都为116.7 J/mm²。而且,此时熔覆层物相分布更均匀,磨损形貌主要为光滑的犁沟,相应的减摩效果好,磨损率有所降低。主相含量的改变和晶粒尺寸的改变分别是影响熔覆层平均显微硬度和耐腐蚀性的主要因素。Laves硬质相的增加有利于熔覆层硬度的提高,细化的晶粒可以形成致密的钝化膜,有利于提高熔覆层耐腐蚀性。     

激光烧蚀铝合金表面对其胶接接头耐腐蚀性能的影响

采用激光对5052铝合金进行表面烧蚀处理,对其表面物化特性进行观察分析,并测试了其胶接接头在盐雾环境腐蚀后的剪切强度与失效模式。实验结果发现,经激光表面处理后,接头的剩余强度在盐雾环境腐蚀后强度增大了40%,并且失效模式由几乎完全界面失效变成内聚失效。经分析测量,处理后的铝合金表面粗糙度从0.09μm增大到1.77μm,并且在其表面形成了凹凸不平的多孔结构,胶接时发现胶粘剂渗入其中增强了胶接界面的粘接;同时,经过表面元素能谱分析,发现氧元素含量增加,铝合金表面生成氧化铝,也有利于增强铝合金基体的抗腐蚀性能,证明激光表面处理可以提高胶接接头的耐腐蚀性能。      

AZ91D镁合金表面热喷铝涂层研究

在镁合金表面热喷涂铝，而后经430－450℃保温1h，使镁、铝结合面产生熔融、扩散并形成冶金结合的防腐蚀层。试验和结果分析表明，热喷铝层和镁合金基体结合牢固，并具有良好的耐腐蚀性能。     

稀土对泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的影响

研究了稀土对泡沫铝及泡沫铝合金泡沫化和压缩性能的影响,讨论了稀土加入量和泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的关系。结果表明：稀土对铝合金泡沫化无异常影响;在泡沫铝和泡沫铝合金中添加适量稀土元素,可以提高泡沫铝和泡沫铝合金的耐腐蚀性能;相同腐蚀介质中,孔隙率高的泡沫铝合金腐蚀更严重;稀土对泡沫铝及其合金的力学性能影响不大。     

模拟海洋环境下航空铝合金铣削表面的耐腐蚀性研究

通过铣削实验,研究航空铝合金7050 - T7451铣削加工切削速度和每齿进给量等参数对表面粗糙度的影响规律,优化切削加工参数以获得较低的粗糙度.模拟海洋环境对铣削加工后工件进行耐腐蚀实验,用腐蚀损伤的平均深度和腐蚀损伤度两个参数表征腐蚀损伤程度.初步研究结果发现,在残余应力相差不大的情况下,表面越粗糙工件的耐腐蚀性越...     

镁合金AZ91D表面电弧喷涂铝工艺的研究

用电弧喷涂在镁合金表面形成铝防护层,为增强铝与基体结合能力,在430℃保温处理2h,使涂层和基体间发生扩散。结果表明：涂层牢固,并且大大提高了镁合金的耐腐蚀性能。     

7075铝合金阳极氧化膜的结构和性能研究

随着机龄的日益老化,民用飞机铝合金的腐蚀修理将成为结构维修过程中的重要内容。由于铝合金腐蚀修理的质量因素十分繁杂,难以用某一准则事先进行精确评估,其中关键因素依然是腐蚀修理的前段操作,即铝合金的阳极氧化过程。试验表明,阳极氧化方法、氧化时间以及封闭方法均对氧化膜的性能产生显著影响,特别是封闭过程中的水质和水温,是氧化过程中极易忽视的因素,对氧化膜的结构以及耐蚀性能产生决定性的影响。     

汽车用6061铝合金板的搅拌摩擦加工改性

采用搅拌摩擦加工对汽车用6061铝合金板进行改性处理,研究了不同旋转速度(300～1 100r·min-1)和行进速度(120～300mm·min-1)下铝合金的拉伸性能和耐腐蚀性能。结果表明:在行进速度为300mm·min-1条件下,随着旋转速度的增大,6061铝合金的抗拉强度和屈服强度先增大后减小,伸长率呈曲折变化趋势,自腐蚀电位先正移后负移,且当旋转速度为600r·min-1时,抗拉强度和屈服强度最大,自腐蚀电位最正;在旋转速度为600r·min-1条件下,随着行进速度的增大,6061铝合金的抗拉强度和屈服强度增大,伸长率先减小后增大,自腐蚀电位先正移后负移,且当行进速度为300mm·min-1时,抗拉强度和屈服强度最大,自腐蚀电位最正;旋转速度和行进速度分别为600r·min-1、300mm·min-1时,6061铝合金的拉伸性能和耐腐蚀性能最优。     

3．5％NaCl溶液和取向对7050－T7451铝合金疲劳裂纹扩展特性影响的试验研究

据飞机结构损伤容限设计的要求、进行了模拟海水（３．５％ＮａＣｌ溶液）对高强铝合金７０５０－Ｔ７４５１疲劳裂纹扩展特性影响的试验研究。结果表明，３．５％溶液中的Ｃｌ￣－加速了７０５０－Ｔ７５４１铝合金的疲劳裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ。在３×１０￣（－４）ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下，横向ｄａ／ｄＮ略高于纵向ｄａ／ｄＮ：在３×１０（－４）ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以上，横向ｄａ／ｄＮ明显高于纵向ｄａ／ｄＮ。考虑应力比影响的有效应力强度因子ΔＫ＿（ｅｆｆ）可以满意地表征不同环境中的ｄａ／ｄＮ。裂纹面上的腐蚀产物很薄，对疲劳裂纹闭合的影响可以忽略不计。１至１０Ｈｚ范围内的试验频率对３．５％ＮａＣｌ溶液中的ｄａ／ｄＮ几乎没有什么影响。