基于表面纳米化技术的2A14铝合金表面强化

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对铝合金2A14进行表面纳米化处理,利用X-射线衍射仪和透射电镜等研究材料表层的组织变化机理。结果表明:材料表面经强烈塑性变形形成30μm厚的纳米层,平均晶粒大小约为30 nm,平均微观应变为0.1294%。观察发现距表面200μm处的应变层存在纳米级位错胞,通过理论分析提出铝合金表面纳米晶层新的形成机理,原始粗晶被快速地一次分割成纳米级位错胞或层状胞块组织,随着胞壁柏氏矢量不断积累,晶粒的取向差不断增大形成纳米级亚晶,通过晶界滑移或晶体转动形成均匀、等轴、随机的纳米晶粒。     

纳米陶瓷颗粒增强高铬铸铁铸渗层的组织分析

通过砂型铸渗工艺,在中碳钢ZG270-500表面制备出纳米陶瓷颗粒增强高铬铸铁铸渗层,渗层与母材之间呈良好的冶金结合.结果表明:由铸渗层到母材,组织按以下顺序依次变化,高铬白口铸铁组织→过渡区魏氏组织→中碳钢铸态组织,铸渗层中碳化物周围发现有马氏体组织;加入纳米颗粒后,高铬铸铁组织晶粒得到细化,碳化物由紧凑网状分布向不连续的独立分布转变,基体的硬度得到提高;透射电镜结果表明,纳米颗粒作为第二相粒子弥散分布于奥氏体基体中,起到细晶强化和弥散强化作用.     

表面机械研磨处理2024铝合金表面纳米晶层和含铁层对摩擦学行为的影响机制研究（英文）

采用表面机械研磨处理技术,选用陶瓷球和钢球作为弹射介质,在2024铝合金表面分别制备出纯净的纳米晶层和含铁纳米晶层。表面机械研磨处理前后2024铝合金摩擦磨损性能在载荷为1.5 N的条件下与直径为5 mm的GCr15钢球对磨进行了研究。结果表明,表面机械研磨处理30 min后,陶瓷球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸达到49.2 nm,钢球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸细化到52.1 nm。此外,采用钢球作为弹射介质进行表面机械研磨处理在纳米晶表层引入了厚度约为5μm的含铁层。在晶粒细化、硬度增加和含铁层的润滑作用共同作用下,2024铝合金的耐磨性能得到显著改善。     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn2)相和亮白色条状或椭球状的T(Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和10.1%。     

Effect of Nanocrystalline Surface and Iron-containing Layer Obtained by SMAT on Tribological Properties of 2024 Al Alloy

采用表面机械研磨处理技术,选用陶瓷球和钢球作为弹射介质,在 2024 铝合金表面分别制备出纯净的纳米晶层和含铁纳米晶层。表面机械研磨处理前后2024铝合金摩擦磨损性能在载荷为1.5 N的条件下与直径为 5 mm 的 GCr15 钢球对磨进行了研究。结果表明,表面机械研磨处理 30 min 后,陶瓷球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸达到 49.2 nm,钢球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸细化到 52.1 nm。此外,采用钢球作为弹射介质进行表面机械研磨处理在纳米晶表层引入了厚度约为 5 μm 的含铁层。在晶粒细化、硬度增加和含铁层的润滑作用共同作用下,2024铝合金的耐磨性能得到显著改善     

电火花沉积WC-4Co复合层界面行为

采用新型电火花沉积设备,将亚微米WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢材料上,制备电火花沉积合金涂层,利用SEM和XRD等技术研究沉积层与基体间的界面行为,分析沉积层的表面润湿性、物相形成机理、微观组织结构、界面元素分布、界面结合机理和显微硬度变化等。结果表明:电火花沉积技术可以在金属基体表面制造出微纳米非晶高熔点强化层。铸钢表面沉积层主要由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W和Fe2C等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层中出现一些柱状晶和等轴晶的组织结构,沉积层中细小的Fe2C和Si2W等硬质相颗粒弥散分布于Fe3W3C和Co3W3C沉积层上。沉积层的厚度大于20μm,沉积层的平均显微硬度为1803.2 HV,细小弥散分布的硬质相是沉积层硬度提高的主要因素。     

高能缺陷和第二相对新型超高强铝合金腐蚀行为的影响

采用等径角挤压(ECAP)和固溶时效处理获得超高强铝合金,并采用透射电子显微镜、扫描电镜以及电化学工作站等测试手段对其微观结构演变以及电化学腐蚀行为进行研究。结果表明:等径角挤压变形后晶粒细化至亚微米(9.68→1μm),大变形诱导的溶质原子偏析和不连续脱溶效应造成第二相长大(53→416 nm)和晶界偏聚;大塑性变形材料经固溶时效处理后,部分第二相的晶界偏析现象减弱,呈细小颗粒状弥散分布于铝基体中。细晶组织和高能缺陷有利于形成附着力良好且致密稳定的氧化膜,晶界偏析的减弱和弥散细小的第二相抑制了点蚀对晶间腐蚀的促进作用,最终显著优化超高强铝合金的耐腐蚀性能。     

表面纳米化7A52铝合金在油润滑条件下的耐磨性能

采用高速颗粒轰击技术在7A52铝合金表面制得一定厚度纳米结构表层,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了表面纳米晶层的微观结构特征,利用多功能纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试了样品表面纳米化前后的硬度和耐磨性能。结果表明:7A52铝合金经高速颗粒轰击处理后样品表层形成了厚度约90μm塑性变形层,最表层晶粒尺寸约为8～20nm;表面纳米晶层的显微硬度约为原始样品的1.76倍;在油润滑的低载荷和中等载荷条件下,表面纳米化抛光样品的磨损量为原始样品的1/2～1/3;表面纳米化样品的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而原始样品的磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,表明其具有优异的耐磨性能。     

Zn含量对反挤压Mg-8Sn-Zn合金组织演变和力学性能的影响

利用OM,SEM,TEM,EBSD,XRD和电子材料试验机研究了Zn含量（1%-4%,质量分数）对反挤压Mg-8Sn-Zn合金组织、织构演化和力学性能的影响.结果表明,所有合金均可在相对较低的挤压温度（250℃）和较高的挤压速度（2 m/min）下成形.在反挤压过程中,所有在均质化处理后残留的粗大第二相在挤压过程中破碎并沿着挤压方向被拉伸成条带状;所有的粗大晶粒均转变为细小的等轴晶,其平均晶粒尺寸分别为7.4,8.3和10.5μm.随着Zn含量的增加,在挤压态合金晶内和晶间分布的细小弥散第二相的体积分数增加,这些第二相主要由亚微米级的Mg₂Sn相和纳米级的富Zn相组成.弥散分布在晶界上的第二相有效地钉扎了晶界,从而细化了晶粒尺寸.另外随着Zn含量的增加,合金的织构强度降低,这和变形晶粒的体积分数减小有关.组织细化、织构弱化和第二相弥散化是Mg-Sn-Zn合金强度提高和拉伸/压缩屈服点各向异性减弱的主要因素.     

铝合金表面纳米晶化技术和机理研究

采用表面机械研磨的方法,在Al-Zn-Mg合金表面获得了厚20μm、晶粒尺寸为20～25 nm的纳米晶化层,使其表层硬度提高了约4倍。经透射电镜(TEM)观察发现,铝合金在表面机械研磨的过程中,原始粗晶粒内部出现位错墙和位错缠绕结构。随着变形量的增大,位错墙和位错缠绕结构逐步演变成小角度取向差的亚晶界,直至变成大角晶界,形成了纳米晶化层。     

Investigation of preparation and characteristics of Sn-Bi eutectic powders derived from a high shear mechanical approach

Fusible Sn-Bi eutectic alloy particles were synthesized from bulk Sn-Bi alloy via a high-shear mechanical approach. The morphology, composition, and structure of the as-prepared Sn-Bi alloy particles were characterized by XRD, field-emission scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetry, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The particles were found to be spherical and consist of the tetragonal phase of tin as well as the rhombohedral phase of bismuth. In addition, there were large amounts of poly(N-vinylpyrrolidone) coated on the particles.     

Study on mechanical properties of anodised film containing nano-diamond particles

Anodic-composite films containing nano-diamond particles (ND) were prepared on 7000 aluminium alloy using an anodising method. The micro-structures of the film were studied by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, atomic force microscopy and minitab software (version 16). The results indicate that the micro-hardness and wear resistance of the films were improved using the nano-additive. Thus, the wear loss of the composite (the film anodised in the bath containing of sulphric acid, oxalic acid and 85?g?L^?1 ND) evaluated by dry sliding friction test for 50?000 cycles at room temperature, was 0.4?mg compared to 3?mg in the absence of ND, a 750% improvement. The friction of ND composite anodic films is significantly less than the samples without the added particles. Moreover, the micro-hardness of the composite film reached a maximum value of 770?VHN. The results also show that the mechanical properties of the composite films are mainly dependent on the structure of the oxide films.     

Experimental investigation of melt pool behaviour during selective laser melting by high speed imaging

Melt pool behaviour and the characteristics of the surrounding metal powder during selective laser melting (SLM) are captured using high-speed imaging, and the influence of the substrate temperature and the line building sequence on the formation of the built structure and the generation of spatter particles is experimentally investigated. The results indicate that the substrate temperature has a measurable effect on the formation of droplets and the generation of spatter particles, while the volume specific energy density of the process was the principal factor affecting the built structure.     

Study of the Active Screen Plasma Nitriding

Active screen plasma nitriding (ASPN) is a novel nitriding process, which overcomes many of the practical problems associated with the conventional DC plasma nitriding (DCPN). Experimental results showed that the metallurgical characteristics and hardening effect of 722M24 steel nitrided by ASPN at both floating potential and anodic (zero) potential were similar to those nitrided by DCPN. XRD and high-resolution SEM analysis indicated that iron nitride particles with sizes in sub-micron scale were deposited on the specimen surface in AS plasma nitriding. These indicate that the neutral iron nitride particles, which are sputtered from the active screen and transferred through plasma to specimen surface, are considered to be the dominant nitrogen carder in ASPN. The OES results show that NH could not be a critical species in plasma nitriding.     

工艺参数对铝合金微弧氧化膜层蛇纹石含量的影响

为探究工艺参数对铝合金微弧氧化膜层中蛇纹石含量的影响,采用微弧氧化技术,分别在双向恒压、单向恒压和单向恒流模式下,在添加蛇纹石微纳米颗粒的电解液中进行试验,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。采用SEM、EDS及XRD对膜层进行分析。结果表明:在单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层的蛇纹石含量相比双向恒压模式分别提高了92%和113%;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量随电流的增加而增加,随频率的增加而降低,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;试验过程中试样与电解槽之间的电场产生的电泳效应,使得在电解液中呈电负性的蛇纹石微纳米颗粒移动到试样表面,在接触到试样表面熔融态的高温氧化物时,蛇纹石微纳米颗粒表面熔化而粘合在试样表面,经电解液冷却复合到了微弧氧化膜层中。     

纳米粒子的特性,研究方法及研究现状

综述了纳米粒子的特性及研究现状,纳米粒子在三维方向均处于纳米尺度,个有表面效应和体积效应。作者对纳米粒子的研究分析手段进行了介绍。     

超音速微粒高能轰击16MnR钢表面纳米化的研究

采用冷气动力超音速微粒高能轰击技术对16MnR低合金钢表面进行处理,利用扫描电镜、透射电镜和X衍射方法对基体表面的微观形貌和结构进行分析.试验结果表明:试样经过超音速微粒轰击处理后可以使表层晶粒细化至纳米量级,平均晶粒的尺寸为14.2 nm;处理后表层主要产生压应力;处理后表层的显微硬度增加.     

纳米微粒在镍/微米/纳米组合电镀中的作用

通过比较分析不同纳米微粒浓度的镍／微米／纳米组合电镀的镀层性能，研究纳米微粒的引入对微粒沉积量、镀层硬度的影响。     

时效温度与时间对6005A铝合金挤压型材显微组织与力学性能的影响(英文)

研究时效时间和时效温度对6005A铝合金显微组织与力学性能的影响,对该铝合金挤压型材进行人工时效实验,时效时间分别为4、8和12h,时效温度分别为150、175和200°C。结果表明:随着时效温度和时间增加,挤压过程形成的粗大Al(Fe,Cr)Si析出相形貌由颗粒状向棒状转变,175°C时亚微米级析出相体积分数最大,200°C时在晶界析出1～3μm左右的AlFeSi相。挤压型材的室温力学性能对时效工艺中的温度参数更加敏感,时效工艺为175°C,4～8h时具有最佳的强度和较稳定的力学性能,抗拉强度与屈服强度分别达到300MPa和270MPa以上。     

锆合金第二相研究述评(Ⅰ):Zircaloys合金

回顾了国内外近几十年来关于Zircaloys合金中第二相粒子本征特征(晶体结构、成分、形状、亚结构等)的相关研究工作。Zircaloys合金中的Zr-Fe-Ni粒子只有一种,即C16(BCT,Al2Cu)型Zr2(Fe,Ni)Zintl相。而Zr-Fe-Cr粒子主要有两种:一种是C14(HCP,MgZn2)型Zr(Fe,Cr)2Laves相,另一种是C15(FCC,MgCu2)型Zr(Fe,Cr)2Laves相,这些Laves相内部均可见层错结构。归纳总结出形成温度决定论、n(Fe)/n(Cr)决定论、价电子/原子比决定论3种理论,用于解释Zr(Fe,Cr)2粒子形成稳定结构的原因。常规加工工艺下,在Zircaloys合金成分范围内,Sn完全固溶于α-Zr基体,不会参与形成析出相,Fe、Cr、Ni一般也不会单独与Zr形成Zr-Fe、Zr-Cr、Zr-Ni粒子。