Ce和Cu复合合金化对A356.2合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、室温拉伸试验机等研究了Ce和Cu复合合金化对A356.2铝合金组织和力学性能的影响。结果表明，在单独添加Ce时，随着Ce含量的增加，A356.2铝合金中的α-Al相得到不同程度的细化，在添加0.1%的Ce时，合金中α-Al相的二次枝晶臂间距最小为29.6μm,其抗拉强度最佳，为310.8 MPa。因此选用0.1%Ce和不同含量的Cu来研究其对A356.2合金组织和力学性能的影响，随着Cu含量增加，A356.2合金中α-Al相得到细化，共晶Si得到有效的变质，并且出现新的Al₂Cu和Al₈Cu₄Ce相，起到固溶强化和弥散强化的作用，提高了合金的强度。在添加1.5%Cu和0.1%的Ce后，A356.2铝合金力学性能最好，抗拉强度为350.75 MPa,屈服强度为273.80 MPa,延伸率为6.52%。     

放电等离子体烧结Al-4.5Cu合金的组织与性能

利用放电等离子烧结制备Al-4.5Cu(质量分数,%)合金,并对其进行固溶、淬火和时效处理。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜进行结构表征以及拉伸力学性能测试,研究颗粒界面结构和界面析出行为及其对力学性能影响。结果表明:放电等离子烧结Al-4.5Cu合金颗粒界面由Al₂O₃纳米颗粒、粗大Cu Al₂相和纳米微孔组成。热处理后,Al-4.5Cu合金颗粒界面附近析出尺寸为150～600 nm的CuAl₂相,同时形成宽度为40～60 nm的无析出区。屈服强度和抗拉强度分别从95 MPa和229 MPa增加至280 MPa和378 MPa,断后伸长率从11.8%下降为6.0%。强度增加主要归因于热处理过程中析出相的弥散分布,以及材料的致密化;塑性下降主要是由于拉伸变形过程中,无析出区率先发生塑性变形,导致位错从无析出区向颗粒界面附近的Cu Al₂相堆积,造成应力集中,促使裂纹沿颗粒界面扩展,材料伸长率下降。     

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明：向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al₃CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%(质量分数)时,由于T相(Al₂₀Cu₂Mn₃)和Al₃CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。     

激光熔化沉积AlxCoCrFeNiMn组织与性能研究

为了探讨Al元素对Al_xCoCrFeNiMn (x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金(HEAs)相组成、显微组织、力学性能的影响，并得到具备高强度和高塑韧性的高熵合金成分。选用激光熔化沉积技术(LMD)制备Al_xCoCrFeNiMn HEAs块体，并对其进行宏微观形貌观察、相组成表征和力学性能测试。研究发现，随着x从0增加到1.0，晶粒沿〈100〉方向的择优取向性逐渐消失；显微组织由粗大的树枝晶到柱状晶再到类似于魏氏组织的层片状结构，并且晶粒逐渐细化；相组成由面心立方(fcc)向体心立方(bcc)+fcc结构转变；硬度、强度和耐磨性逐渐提高，Al_0.8合金的硬度为HV 292，抗拉强度为774.5 MPa，磨损率降低了53.5%；延伸率呈现先增加后降低的趋势，Al_0.4合金的延伸率最高为51.0%；随着Al含量进一步增加，合金延伸率出现恶化，Al_0.8合金的延伸率仅为5%。经综合对比，Al_0.6合金抗拉强度提高了41.7%，硬度提高了2...     

熔体搅拌方式对半固态A356-0.5Ce合金凝固组织和力学性能的影响

结合双向间歇电磁搅拌与低过热度浇注复合工艺制备了凝固组织、拉伸性能较为理想的半固态A356-0.5Ce(质量分数)合金铸锭,通过OM分析铝熔体施加不同搅拌方式(无搅拌、30Hz单向连续电磁搅拌以及30Hz双向间歇电磁搅拌)对初生α相晶粒尺寸和形态的影响规律。结果表明,在30 Hz双向间歇电磁搅拌条件下初生晶粒细化球化程度较好,平均等积圆直径为35.9μm,形状因子为0.79。利用SEM研究了3种搅拌方式下合金铸锭的拉伸性能与断口形貌。相较于常规铸造,30Hz单向连续电磁搅拌和30 Hz双向间歇电磁搅拌作用下合金的抗拉强度由125 MPa分别增至143、176 MPa;延伸率由4.2%增至5.4%、7.8%,断裂机制由脆性解理断裂过渡为韧性断裂。     

选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al₁₁Ce₃相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_11...     

掺杂氧化钇和富镧钐渣对连铸水口MgO-C耐火材料性能的影响

本研究分别考察了氧化钇(Y₂O₃)和富镧钐渣掺杂量对MgO-C耐火材料微观结构、烧结性能、力学性能和抗稀土钢侵蚀性能的影响。结果表明,Y₂O₃和富镧钐渣通过与SiO₂和Al₂O₃反应而生成稀土硅酸盐和稀土铝酸盐,促进材料烧结,提高材料致密性。随着Y₂O₃和富镧钐渣掺杂量增大,MgO-C耐火材料的体积密度、抗折强度和耐压强度均先增大后减小,而显气孔率的变化趋势相反。当Y₂O₃和富镧钐渣的掺杂量分别为0.5%时,MgO-C耐火材料的体积密度分别为2.87 g/cm³和2.85 g/cm³,显气孔率分别为9.6%和10.2%,抗折强度分别为7.6 MPa和6.8 MPa,抗压强度分别为46.4 MPa和41.2 MPa,致密性和常温力学性能提高的幅度最大,抗Ce基稀土钢侵蚀性能相比未掺杂稀土氧化物的试样分别提高...     

Y2O3–CeO2双相弥散强化对Mo合金晶粒度及拉伸性能的影响

采用纳米喷雾掺杂技术和粉末冶金方法制备了含不同质量分数氧化钇（Y₂O₃）和氧化铈（CeO₂）的Mo–Y–Ce合金,分析了Y₂O₃和CeO₂双相弥散强化对Mo合金晶粒度和室温力学性能的影响。结果表明,Y₂O₃可抑制个别晶粒异常长大,并具有沉淀强化效果。Mo–Y合金丝的力学性能与Y₂O₃掺杂量密切相关,当Y₂O₃质量分数为0.60%时,?1.8-mm Mo–Y合金丝抗拉强度为1050 MPa,屈服强度为923 MPa;CeO₂因与Mo基体具有半共格关系而具有较好的韧化效果,当CeO₂质量分数为0.06%～0.08%时,Mo–Y–Ce合金烧结态晶粒尺寸达10 μm以下,?1.8-mm Mo–Y–Ce合金丝抗拉强度为1130 MPa,屈服强度为1018 MPa,延伸率达到28.5%。?0.18-mm Mo–Y–Ce合金丝抗拉强度达2510 MPa。实验优化出Mo–Y–Ce双相弥散强化Mo合金的最优成分为Mo–0.6Y₂O₃–(0.06~0.08)CeO₂。     

Ce对A356合金的影响及细化机制的研究

研究了Ce对A356铝合金晶粒细化的效果以及对其力学性能的影响。结果表明:在未添加稀土Ce时,A356铝合金结晶时,其中的初生相α-Al呈现为粗大的树枝状。在添加不同量的稀土Ce时,A356铝合金中的初生相α-Al明显得到细化,树枝状晶转化为等轴晶。在Ce合金添加量为0. 1%时其细化效果最好,α-Al的等效直径和形状因子均达到最优水平,分别为24. 5μm和0. 61;二次枝晶臂间距最小,平均二次枝晶臂间距为14. 63μm;其力学性能也达到最佳,抗拉强度和延伸率分别为165. 89 MPa和3. 5%,合金的硬度为HV 77. 6。添加量超过0. 1%时,其细化效果会随着添加量的增加而逐渐减弱。稀土Ce对于合金晶粒细化比较符合异质形核理论,Al-Ce中间合金中的Al11Ce3和α-Al具有相似的晶体结构,而且晶格常数也能与之相对应。在A356合金液中添加Al-Ce中间合金时,Al11Ce3粒子作为A356合金凝固时的异质形核点从而促进细化。     

Al2O3掺杂钼合金的显微组织及电化学腐蚀行为研究

研究了在3.5%NaCl溶液中,Al₂O₃掺杂对钼合金电化学腐蚀性能的影响,并分析了合金的腐蚀机理。结果表明：Mo-Al₂O₃合金的耐腐蚀性能显著优于纯钼,随着Al₂O₃含量的增加,Mo-Al₂O₃合金的耐腐蚀性能先提升后下降。在腐蚀过程中,Cl^-优先吸附于钼合金氧化膜的缺陷位置形成点蚀,随着电位的增大,点蚀沿晶界扩大成为腐蚀沟槽。Al₂O₃可细化钼晶粒,从而促进钼合金形成致密的氧化物薄膜,不易发生点蚀,从而提升钼合金的耐腐蚀性能;但当钼合金中Al₂O₃的体积分数达到1.6%时,Al₂O₃颗粒由于团聚长大,破坏了钼合金氧化膜的完整性,使其对合金基体的保护作用减弱,导致钼合金耐腐蚀性能下降。     

时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金组织与耐腐蚀性影响

采用剥落腐蚀、极化曲线、电导率、力学性能测试和TEM显微组织分析,研究T6、T74及RRA时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金的组织、力学性能与耐腐蚀性的影响.结果表明:①T6态合金的强韧性最高（σ_b:663.5 MPa、σ_0.2:625.4 MPa、δ:12.46 %）,但易腐蚀;与T6态合金相比,T74态合金（σ_b:640.2 MPa、σ_0.2:621.3 MPa、δ:11.34 %）的耐腐蚀性最好,但以牺牲强度为代价,而RRA态合金（σ_b:657.8 MPa、σ_0.2:628.8 MPa、δ:11.98 %）虽强韧性略低于T6态合金,但耐腐蚀性明显改善,综合性能优异.②合金的强度及耐腐蚀性分别与晶内η′析出相和晶界η析出相有关.晶内大量的η′析出相分布越均匀、弥散,尺寸越细小,合金的强度越高;晶界粗大的η析出相分布越离散,合金的耐腐蚀性越好.这与第一性原理计算的η′相与η相的理化性质相吻合.      

Sb含量及热处理对Al-11.5Si-9.5Mg合金组织与性能的影响

用熔铸法制备了Al-11Si-9.5Mg-x Sb(x=0,0.10,0.15,0.30,0.50,0.80,1.00；%，质量分数)合金，以T6热处理提高其力学性能，利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、万能试验机等研究了Sb含量和热处理对Al-Si-Mg合金组织和性能的影响。结果表明：随着Sb含量增加，合金中第二相形貌由粗大不规则状变为细小多边形状，当过量添加时，第二相又开始变大且形状变得不规则，合金的力学性能也出现了相似的变化趋势。当x=0.50时，即合金名义成分为Al-11Si-9.5Mg-0.50Sb时，其第二相平均长度由21.6μm降至14.2μm，该合金屈服强度(YS)、断裂强度(UTS)和延伸率(EL)相对初始合金分别提高了79.4%,64.9%和583.3%；对该合金进行T6热处理，第二相由粗大块状转变为小球状，性能进一步提升，YS,UTS和EL达到了182.3,258.77 MPa和3.41%。分析可知Sb与Mg₂Si相反应形成Mg₃Sb₂相；在合金凝固过程中，Mg_...     

超声振动原位Al2O(3(p))/7075汽车零件合金组织与耐腐蚀性能研究

通过超声振动在7075合金中添加SiO₂,原位生成Al₂O₃颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、自带能谱分析仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、浸泡腐蚀实验和电化学测试实验对合金的微观组织、物相组成和耐腐蚀性能进行分析。结果显示,超声振动和Al₂O₃颗粒的原位生成可以细化合金的微观组织,将团聚的Al₂O₃颗粒分散均匀,且Al₂O₃颗粒可作为异质形核的核心,提高形核率。超声态Al₂O₍3(p))/7075合金主要由Al、Al₂O₃、Al₇Cu₂Fe、Al₂CuMg、Mg₂Zn相组成。相比于7075合金,超声态Al₂O₍3(p))/7075合金的失重腐蚀速率...     

高Ce含量RE-Fe-B烧结磁体元素分布与磁性能研究

为了开发具有商业价值的高Ce含量RE-Fe-B磁体,提高高丰度稀土Ce的利用率,对不同Ce替代量RE-Fe-B磁体的磁性能和微观结构进行了研究。实验结果表明,Ce/(Ce+Nd)质量分数达到40%的双主相磁体仍保持着优良的磁性能,剩磁B_r达到1.31 T,最大磁能积(BH)_max达到310.56 kJ/m³。在Ce替代量为40%的单、双主相磁体中,Nd和Ce元素的置换行为存在差异,单、双主相磁体中Nd元素均偏向于进入主相晶粒,Ce元素则趋于聚集在晶界相或主相晶粒表层,且在双主相磁体中形成贫Ce主相和接近名义成分的(Nd_0.6Ce_0.4)_30.5(Fe, M)_balB_0.97主相。通过观察磁畴翻转分析了单、双主相磁体的磁化行为,研究了双主相磁体矫顽力增强机制：贫Ce主相的高各向异性场对富Ce主相的磁矩起到了钉扎作用。Nd和Ce元素扩散行为的研究为制备高Ce含量、高磁性能的商业化RE-Fe-B磁体提供了依据。     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

混合稀土(La,Ce)对7A04铝合金组织与性能的影响

采用铸造的方法制备了La/Ce配比不同及含量不同的7A04铝合金，通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、显微硬度和耐腐蚀性能测试等手段，研究了混合稀土(La, Ce)配比不同及含量不同对7A04铝合金组织和性能的影响。结果表明，添加一定量的混合稀土后，7A04铝合金主要由α-Al基体、MgZn₂和Al₂Cu第二相、Al₈Cu₄(LaCe)和Al₃(LaCe)稀土相所组成，其中稀土相主要呈块状和骨骼状分布于晶界处，有效抑制了晶粒的生长，铝合金晶粒得到明显细化；铝合金的显微硬度和耐腐蚀性能均随稀土含量的增加呈先增大后减小的变化趋势，在La/Ce配比为7∶3、含量为0.8%时铝合金的硬度值最大为225 HV0.3,相对未添加稀土的铝合金硬度提高了31%;在La/Ce配比为5∶5、含量为0.5%时铝合金的腐蚀速率和腐蚀电流密度值最低，容抗弧半径最大，其耐腐性能最好。     

闪烧致密Al2O3-ZrO2复相陶瓷的微观结构及力学性能

以α-Al₂O₃和氧化钇稳定氧化锆粉体为原料,无压烧结制备致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷,在临界电场下进行热处理后,对Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的微观结构和力学性能进行研究。结果表明：在900 V/cm的电场下,烧结致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的闪烧起始炉温为308℃。在炉温为1 200℃、电场为700 V/cm的条件下,闪烧致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷原位合成Al₂O₃-ZrO₂共晶结构。闪烧陶瓷主要分为复相区、过渡区和共晶区3个区域。复相区的微观结构与烧结陶瓷相似,形状不规则的Al₂O₃和ZrO₂相均匀分布;过渡区晶粒异常长大,粗大的Al...     

挤压致密超细WC/纳米Al2O3弥散强化铜基复合材料的组织性能研究

以纳米Al₂O₃颗粒、超细WC粉末、工业纯Cu粉末为原料, 通过热挤压致密获得了超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基(WC-Al₂O₃/Cu)复合材料, 研究了挤压态WC-Al₂O₃/Cu复合材料的微观组织及力学性能。结果表明: 成分为5% WC-2% Al₂O₃/Cu和10% WC-2% Al₂O₃/Cu (质量分数)的两种原料粉末, 经机械球磨、冷压、真空烧结和热挤压后, 其相对密度均达到了99%以上, 超细WC和纳米Al₂O₃强化相颗粒呈均匀弥散分布, 具有很好的导电性及力学性能; 其中, 5% WC-2% Al₂O₃/Cu复合材料的综合性能更佳, 其抗拉强度达到235.06 MPa, 延伸率为15.47%, 导电率可达85.28% IACS, 软化温度不低于900℃。     

Nb含量对Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧炉制备了Al_0.3CoCrFeNiNb_x(x为摩尔比,x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)高熵合金棒材,用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微维氏硬度计和万能试验机对合金的微观组织和性能进行了研究。结果表明,Al_0.3CoCrFeNi合金的微观组织为单相面心立方(fcc);添加Nb后,合金由fcc相和Laves相组成,并随着Nb含量的增加,Laves相体积分数逐渐增多;至Al_0.3CoCrFeNiNb_1.0时,基体相从fcc相变为Laves相。Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金组织随Nb含量变化经历了亚共晶到过共晶的转变,同时衍射峰(111)fcc先向小角度移动后向大角度移动,晶格常数先增大后减小。Nb元素的增加可以有效提高Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金的强度和硬度,硬度呈近似线性增加,从Al_...     

碳纤维增强磷酸盐复合材料的制备与力学性能

利用磷酸二氢铝溶液和Al₂O₃/ZrO₂制备磷酸盐浆料,针刺引入Z向碳纤维,采用刷涂-热压固化-真空浸渍增密工艺制备以磷酸盐为基体、碳纤维为增强相的C_f/磷酸盐复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射分析等对复合材料的微观结构和物相进行表征,并测定其密度、开孔率和抗弯强度等性能,研究Al₂O₃含量和ZrO₂对坯体与复合材料性能的影响。结果表明：C_f/磷酸盐复合材料的最高密度达到2.27 g/cm³,最低开孔率为13.4%。氧化物含量影响复合材料的力学性能。当m(Al(H₂PO₄)₃):m(Al₂O₃):m(ZrO₂)为200:100:10时,复合材料的平均抗弯强度为122 MPa,在600℃保温30 min后抗弯强度为38 MPa。