强制冷却搅拌摩擦加工2024铝合金的组织性能研究

在强制冷却条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦加工,分析了各区(母材区、热机影响区、搅拌区)的组织形貌特征,并研究了前进速度对加工区组织性能的影响。结果表明,从母材、热机影响区到搅拌区晶粒逐渐减小,搅拌区为均匀细小的再结晶组织,平均晶粒尺寸达1.9μm;母材大部分为大角度晶界,热机影响区主要为小角度晶界,搅拌区取向差分布呈双峰模态。搅拌区硬度和抗拉强度随前进速度增大而增大。     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊组织演变与力学性能

通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机和显微硬度计对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝区组织演变和力学性能进行分层研究. 结果表明,在焊核区上层,材料发生塑性变形,晶格畸变能增加,为降低能量,大量的位错集聚成亚结构边界发生动态回复. 同时在焊接热循环的作用下发生动态再结晶,导致焊缝区上层晶粒细小. 在焊核区下层,主要受到搅拌针搅拌作用,轴肩产热通过扩散过程传递到下层的热量减少,发生动态回复和动态再结晶程度低于焊缝上层,晶粒粗大. 前进侧和后退侧热影响区均出现棒状β′沉淀相. 对应焊缝上、下两层硬度都呈“W”形分布,焊缝上层硬度高于焊缝下层硬度,最小值出现在前进侧. 沿着焊缝长度方向上层和下层的抗拉强度分别为205,186 MPa,呈降低趋势,为韧性断裂.     

搅拌摩擦加工制备镁基铝覆层材料的组织与性能

在采用多道次搅拌摩擦加工成功地在镁合金表面覆合一层铝层的基础上,利用光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析和电子万能材料试验机对界面组织、元素成分分布、界面结合力和断口形貌进行了分析,并分析了不同焊接速度对重叠区界面组织和性能的影响规律.结果表明,界面由N道次区、重叠区和N+1道次区组成,重叠区界面过渡层的厚度随着焊接速度的降低而增加.其过渡层由Al+Al₃Mg₂相和Mg+Al₁₂Mg₁₇相组成.重叠区界面的剪切力随着速度的降低而增加,断裂方式为塑性断裂.     

搅拌摩擦加工对铸态7075铝合金显微组织的影响

采用搅拌摩擦加工对变形能力差的铸态7075铝合金进行改性加工,探讨了加工工艺对加工区显微组织的影响.加工工艺优化实验表明,在同样的工具设计和加工参数下,通过两道次重叠加工可在搅拌区获得均匀的细小等轴晶组织;此外,减小加工工具尺寸并提高旋转速度也可明显提高搅拌区显微观组织的均匀性.     

搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒增强AZ31镁基复合材料

利用搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒含量为20%(体积分数,下同)与40%的Mg-AZ31基复合材料.结果表明:碎化后的Ti颗粒平均尺寸约为200 nm,经4次搅拌摩擦加工处理后基体组纵发生明显的细化,晶粒尺寸为3～5 μm.添加20%Ti颗粒的复合层中碎化的Ti颗粒在Mg基体中呈不均匀分布,复合层具有较低的强度和伸长率;当Ti颗粒添加量为40%时,复合层中碎化Ti颗粒在Mg基体中均匀分布,复合层强度有明显提高,伸长率较基体无明显降低.利用混合定律计算复合层的显微硬度,其结果与试验值相吻合.     

搅拌摩擦加工制备碳纳米管增强铬锆铜基复合材料的工艺探索

本文用搅拌摩擦加工的方法成功制备了碳纳米管增强铬锆铜基复合材料,并对制得的复合材料的组织、硬度进行了分析。结果表明,在搅拌头旋转速度为750r／min,挤压速度为30mm／min时能获得良好成型的复合材料,复合区的晶粒大小较母材发生了明显的细化,硬度得到了显著的提高。     

搅拌摩擦加工制备的闭孔泡沫铝的组织及性能

为避免传统方法制备大面积闭孔泡沫铝工艺过程的局限性,采用搅拌摩擦加工技术结合加热工艺制备闭孔泡沫铝复合材料。采用有限元软件对搅拌摩擦加工制备预制体过程的温度场进行了模拟仿真,研究了制备工艺参数对泡沫铝预制体质量的影响规律。利用光学金相显微镜对不同加工工艺参数及发泡时间条件下制备的泡沫铝孔隙率和形貌进行了分析。同时,对闭孔泡沫铝进行了准静态压缩性能试验,研究了不同孔隙率下泡沫铝的压缩性能。结果表明,与搅拌针移动速度相比,不同旋转速度对闭孔泡沫铝预制体的形貌影响更大。当搅拌针移动速度50 mm·min^-1、旋转速度2000 r·min^-1时,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生了充分的塑性变形,粉末圈分布连续且均匀。模拟结果表明：搅拌摩擦加工时最高温度区域出现在搅拌针附近,呈“碗状”分布,此时温度达到最大值491℃,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生充分塑性变形和流动,模拟结果与试验结果一致。经过680℃发泡后,泡沫铝最大孔隙率为69.3%,平均泡孔直径为Φ130μm,屈服应力为3.2 MPa,平台应力值为2.9 MPa。     

亚共析钢搅拌摩擦加工组织与力学性能

采用K40钨钴硬质合金搅拌头对3 mm厚热轧退火态亚共析钢板进行了搅拌摩擦加工,对加工区域的宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析．结果表明,搅拌区和热力影响区为先共析块状铁素体、“针状”铁素体及珠光体,组织转变受动态再结晶和相变共同作用,热影响区组织为等轴状铁素体和片层状珠光体．搅拌摩擦加工对各区域中珠光体及析出渗碳体的分布形态影响显著．搅拌摩擦加工后试样显微硬度明显增加,抗拉强度相比母材提高8.2%,断裂位置位于母材处,加工前后试样断裂形式均为微孔聚合韧性断裂．固溶强化与相变强化对硬度和抗拉强度的提高起主要作用．     

纳米SiCw增强铝基复合材料的搅拌摩擦加工制备

用搅拌摩擦加工法制备纳米SiCw增强ZL114A铝基复合材料,并对其组织及性能进行分析.结果表明,在30 mm×6mm形成了结构致密,无明显疏松、孔洞的搅拌摩擦复合区,复合区晶粒细小,搅拌摩擦中心区SiCw分布较均匀.该复合材料经T6热处理后强化效果不明显,SiCw主要起韧化作用,搅拌摩擦中心区硬度及抗拉强度略有下降,但伸长率得到改善,比基材提高111.4％.     

铝合金表面涂层搅拌摩擦加工后的组织及硬度

研究采用搅拌摩擦加工技术原理,对铝合金表面火焰喷涂制备的高速钢涂层进行搅拌摩擦加工,搅拌摩擦加工工艺参数为搅拌头转速3 000 r/min、进给速度15μm/s、进给量0.1mm.结果表明:经过多道搅拌摩擦加工后,涂层击碎并镶嵌到铝合金基体中,同时元素间产生相互扩散、相互反应,形成致密的复合表面层,显微硬度最高达到HV590.     

采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析

利用金相、EDS、XRD及TEM试验等对采用源于搅拌摩擦焊方法的搅拌摩擦加工技术制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织结构进行试验分析.结果表明,非晶增强体与基体5A06铝合金经过搅拌摩擦加工过程充分的搅拌作用,获得了层状混和组织结构.复合材料中存在大量的90~400 nm纳米级组织,主要由-αA l与-αA l非晶组织构成.纳米级组织的存在有助于复合材料性能的提高,而非晶结构的存在表明非晶增强体在搅拌摩擦加工过程中并未完全晶化.     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

汽车用铝合金在搅拌摩擦加工下的组织改性与力学性能分析

探讨了搅拌摩擦加工对汽车用YL112铝合金显微组织和力学性能的影响。结果显示,经搅拌摩擦加工后, YL112铝合金的孔隙率明显降低, α-Al内部的树枝状结构遭受严重破坏, YL112铝合金中较大的第二相粒子和针状Si相得到有效分解。分解后的产物在搅拌摩擦加工的熔核区域均匀重分布,进而使YL112铝合金的微观结构得到细化。此外,搅拌摩擦加工显著提升了YL112铝合金的抗拉强度及断后伸长率。在低延展性及高孔隙率存在的区域, YL112铝合金容易发生断裂,而经过搅拌摩擦加工处理, YL112铝合金的微观组织被重组改善,最终展现出更优异的综合力学性能。     

相同速度比搅拌摩擦加工对Al-Mg-Si合金搅拌区微观组织演变、力学性能和腐蚀行为的影响

采用搅拌摩擦加工技术对2 mm厚Al-Mg-Si（6061-T6）合金板材进行加工。研究了具有相同速度比的搅拌摩擦加工对搅拌区微观组织演变、显微硬度分布、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明,加工区微观组织如晶粒形貌、平均晶粒尺寸、晶界分布和析出相演变特征具有明显差异,进而对力学性能和腐蚀行为产生显著影响。加工区等轴再结晶晶粒平均尺寸随着加工速度增加而逐渐减小。转速8000 r/min和加工速度800 mm/min工艺下制备的加工区平均晶粒明显细化,析出相分布也更加接近于母材分布特征。最终,该加工区除了耐腐蚀性能轻微改变之外,展现出了较优的力学性能。加工区最大抗拉强度和延伸率分别达281.5 MPa和34.8%,分别为母材的86.3%和122.1%。高速搅拌摩擦加工对腐蚀性能改善不明显,但可有效改善Al-Mg-Si合金的力学性能。     

2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头显微组织分析

摩擦搅拌焊接过程各区域所经历的焊接热循环不同,而且伴有搅拌头的机械作用,必然导致各区域组织结构的不均匀变化,将接头分为不同的区域,各个区域的显微组织有明显差别.通过对2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头的金相观测,分析了各区域组织形态、形成原因和强化相分布,研究了热塑性材料流动情况对孔洞缺陷形成的影响.     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

对4mm厚的铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,用光学显微镜观察了焊缝截面的显微组织。由于温度和变形程度不同,焊缝不同位置的组织有所不同,母材区晶粒组织明显比过渡区和搅拌区的晶粒组织细小而均匀。过渡区的材料由于受到搅拌头的剪切作用,发生了大的弯曲变形,呈板条状组织。     

搅拌摩擦加工工具对镍铝青铜合金显微组织和机械性能的影响

目的掌握搅拌摩擦加工镍铝青铜合金的组织演变规律,获得机械性能最好的显微组织。方法基于搅拌摩擦加工热输入理论改善加工工具,采用改善前后的工具制备具有各种微观组织的镍铝青铜合金,并采用显微硬度仪测试合金的显微硬度,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察加工合金的显微组织。结果搅拌摩擦加工的组织主要包括魏氏体α、带状α、溪流状α以及等轴状α组织,各组织形成的最高温度逐渐减小,其中等轴状组织具有最高的显微硬度,其微观组织主要包括大量的等轴状α晶粒、κ相和极少的β′相。结论通过减少工具轴肩直径,增加搅拌针的长度来改善加工工具,可以明显减少搅拌摩擦加工过程中的热输入。较低最高温度下制备的等轴状α组织具有最好的机械性能,其主要的强化机制为细晶强化、第二相强化和加工硬化。     

搅拌摩擦加工制备碳纤维增强H62黄铜基复合材料探索

文中选用碳纤维为增强相,通过在H62黄铜板上钻孔添加碳纤维的方式,采用搅拌摩擦加工的方法制备碳纤维增强H62黄铜基复合材料,研究了焊接速度和碳纤维的复合量对复合材料成形和性能的影响,进行了正交变量试验.结果表明:在焊接速度为40 mm/min,添加碳纤维的孔深为1.5 mm时,碳纤维在复合材料中分布比较均匀,复合材料中...     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铜基复合材料工艺探索

本文采用搅拌摩擦加工法制备了碳纳米管增强铜基复合材料,研究了试验工艺参数（搅拌头的倾斜角度、旋转速度和挤压速度）对复合材料成形的影响。结果表明：在进行单一变量试验发现,在挤压次数为3次,倾斜角度为3°,旋转速度为750r／min,挤压速度为30mm／min时,复合材料的成形较好,碳纳米管在复合材料中较均匀地分布,复合材料中无明显的疏松和孔洞等缺陷出现。     

搅拌摩擦加工速度对再生铝合金组织和性能的影响

对4. 2 mm厚Al-7. 0Si-0. 85Fe-0. 30Mg再生铝合金进行搅拌摩擦加工改性,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、显微硬度仪及图形分析仪等研究了加工速度对再生铝合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌摩擦加工区由细小、均匀分布的球状、粒状和短棒状第二相粒子组成的中心区,边界清晰但细化效果相对较差的前进侧热机械影响区和边界不明显但保持了铸态形貌特征的返回侧热机械影响区组成。搅拌摩擦加工后,中心区的富铁相和共晶硅平均长度较基材分别减小90%和75%,而圆整度则分别提高了7倍和1. 5倍。随着加工速度的提高,富铁相细化效果和圆整度均缓慢提高,而对共晶硅的长度细化效果不敏感,但圆整度显著降低。再生铝合金的抗拉强度和伸长率最大可提高22. 1%和720%,随着加工速度的提高,其抗拉强度、屈服强度和显微硬度均呈现先增加后降低的趋势,而伸长率则逐渐降低,最大降幅达61. 8%。