热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。     

铜铝层状复合材料的研究进展

介绍了铜铝层状复合材料的固-液复合法铸轧工艺特点,并从原子扩散和反应扩散两方面客观地分析了铸轧复合的界面结合机理。阐述了铜铝层状复合材料过渡层中金属间化合物的形成规律和铝基体化学成分变化对界面扩散的影响,从分子动力学模型和耦合模型的角度,综述了数值模拟技术在铜铝层状复合材料研究中的发展现状,提出其发展趋势。     

铜铝层状复合材料界面特性及深加工研究进展

铜铝层状复合材料因其良好的综合性能而应用于众多领域,其深加工变形性能关系到复合材料的推广与发展。本文介绍了铜铝层状复合材料深加工性能研究现状,总结了深加工过程中复合材料宏观质量缺陷的成因与解决对策;综述了铜铝层状复合材料的界面特征、形成机理、界面层对铜铝复合板材变形性能的影响;从宏观和微观角度汇总了复合材料界面断裂失效机理;概括了复合材料深加工变形过程中界面结构演变规律;基于复合材料协同变形,提出了复合材料界面结构调控机制。文章还对铜铝层状复合材料深加工发展方向进行了展望。     

冷拉拔铜包铝细丝的退火工艺与组织性能研究

研究了冷拉拔铜包铝细丝合理的退火工艺及其对材料力学性能、铜包覆层组织及界面扩散层厚度的影响规律.结果表明:铜包铝细丝的最佳退火工艺为300℃×60min.低于200℃退火时,铜包铝细丝铜包覆层处于回复阶段,细丝强度从冷拉态的361MPa急剧下降到236MPa,延伸率略有降低;300℃退火后,铜包覆层的再结晶完成,细丝的抗拉强度下降至约152MPa,延伸率升到最高,达到16.3%;400℃退火后,铜包覆层晶粒显著长大,界面处生成脆性金属间化合物,延伸率急剧下降.界面扩散层的厚度随退火温度和保温时间的增加而增大,当退火温度低于300℃时,扩散层厚度随退火时间增加缓慢;当退火温度高于350℃后,扩散层厚度快速增大.延伸率随扩散层厚度的增加先升高后降低,当界面扩散层厚度为2μm时,铜包铝细丝的延伸率最高.     

水下搅拌摩擦焊对铝/铜接头组织与性能的影响

目的 采用搅拌摩擦焊,对比分析大气环境和水下环境下铝/铜接头的组织与性能,以期获得力学性能更优异的铝/铜焊接接头。方法 利用搅拌摩擦焊,在焊接速度为40 mm/min、旋转速度为1 000 r/min的条件下,分别在大气环境和水下环境下对厚度为9 mm的6061铝合金板和T2纯铜板进行焊接。然后,对铝/铜界面、焊核区进行扫描电镜及能谱分析,并对铝/铜界面及焊核区进行物相分析,确定产物相组成。最后,对铝/铜试样进行拉伸及硬度检测。结果 铝/铜接头均无裂纹、气孔等缺陷。铜颗粒弥散分布在焊核区,铝/铜界面形成金属间化合物层。水下搅拌摩擦焊下界面元素扩散距离明显变短,且金属间化合物厚度更薄。铝/铜接头的金属间化合物为AlCu和Al4Cu9。大气环境焊接下接头的抗拉强度为130.6 MPa,断裂方式为脆性断裂;水下焊接下接头的抗拉强度为199.5 MPa,断裂方式为韧性断裂。水下环境下的接头硬度值更高,其中热影响区的硬度最低值约为65HV。结论 水下搅拌摩擦焊铝/铜接头无裂纹、气孔等缺陷。组织上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头界面元素扩散距离更短,硬脆的金属间化合物更少;性能上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头强度更高,抗拉强度达到199.5 MPa,达到母材的74.4%。     

铝镁异种金属复合挤压成形及界面微观组织

基于Deform 2D有限元模拟优化挤压工艺参数,在挤压速率2mm/s,挤压温度470℃下对铝镁双金属进行复合挤压实验,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试以及电子背散射衍射(EBSD)对复合挤压件界面结合层进行微观组织观察与分析。结果表明:在铝镁合金接触区反应生成了界面层,层内新的物相为靠近AZ31镁基体一侧的Al_(12)Mg_(17)以及靠近铝基体一侧的Al_3Mg_2。Al_3Mg_2相显微硬度值最高,平均值约为210HV,Al_(12)Mg_(17)相平均硬度约为170HV,因而界面区硬度高于两侧基体母材,形成典型的脆硬结合层,电子背散射衍射(EBSD)结果显示,Al_(12)Mg_(17)相的平均晶粒尺寸为30μm,Al_3Mg_2相的平均晶粒尺寸约为20μm,复合界面结合层区域晶粒取向各异,晶粒尺寸大小也不均匀,而复合外层纯铝基体取向区域均匀,新生成相在晶界上有部分再结晶发生。     

铜和铝作为钛-钢爆炸焊接夹层时的复合工艺及焊接界面的实验研究

文章介绍了铜、铝作为钛 -钢爆炸焊接夹层时的复合工艺 ,并对实验中的各种界面进行了超声探伤、扫描电镜及能谱分析。认为与铝相比铜更适合于作钛 -钢爆炸焊接的中间夹层。     

铝基复合材料表面多层复合厚膜的研究

对含50%AlN颗粒的铝基复合材料进行预处理后,在其表面依次采用浸锌化学镀镍工艺制备Ni-P过渡层,采用脉冲偏压磁过滤多弧离子镀工艺沉积硬质Ti/TiN调制周期膜,采用脉冲等离子体化学气相沉积工艺制备含氢类金刚石(DLC)膜等工艺最后形成了多层复合薄膜体系。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、光谱仪、原子力显微镜、微载荷显微硬度仪、摩擦磨损试验机等设备分析了复合薄膜的组织结构、膜层形貌、截面形貌、显微硬度和摩擦系数等性能特点。测试表明:铝基复合材料/Ni-P层/Ti/TiN调制周期膜/含氢DLC膜这一梯度膜系具有结构交替变化,相邻界面形成混合层,性能梯度分布,硬度逐渐增加,摩擦系数小的特点。该复合工艺能够有效地解决铝基复合材料上制备硬质厚膜的热适配和晶格错配度大的难题,制备薄膜具有良好的膜基结合性能。     

包铝镁合金复合板轧制制备新工艺

本研究采用浇铸预复合+热轧新工艺成功地制备了包铝镁合金复合板。借助金相显微镜和显微硬度测试仪分析了浇铸预复合+热轧新工艺对包铝镁合金复合板的微观组织形貌特征和显微硬度的变化情况。研究表明:由于浇铸预复合的铝液温度较高,使得Mg/Al复合界面上形成较多数量的"熔池",有效地提高了轧前Mg/Al金属预复合的结合强度;热轧制复合工艺下的大压下量有效地细化了Mg/Al结合层的组织,增强了复合界面的结合强度。     

铜热浸镀铝扩散层生长动力学模型

采用一浴法对铜进行了热浸镀铝试验,热浸镀时间为10~25s,热浸镀温度为963~1 013K。研究了热浸镀温度和时间对铜铝复合材料界面扩散层厚度的影响,采用XPL-15型偏光显微镜(PM)测量铜铝复合材料扩散层厚度,并依据热浸镀铝试验建立了铜铝复合材料界面扩散层生长动力学模型。结果表明,铜铝复合材料界面扩散层的生长动力学符合抛物线扩散规律,与热浸镀温度的指数成正比,与热浸镀时间成抛物线增长关系;铜热浸镀铝扩散层生长动力学模型的修正系数k与时间t存在线性关系。     

核电土建设备产品见证件弯曲试验钢筋断裂原因分析

某核电土建设备产品见证件在弯曲试验时发生钢筋纵向断裂现象,采用化学成分分析、硬度检测、金相检验和冲击试验等方法对钢筋的断裂原因进行了分析。结果表明:由于产品焊接时的热量将钢筋加热到了产生第二类回火脆性的温度,加之焊后冷却速度过慢,使杂质元素在晶界处偏聚,造成晶界弱化而产生脆性,从而导致产品见证件在弯曲试验时于钢筋处纵向断裂。     

电弧熔覆韧-硬复合层工艺及性能研究

目的 为增强Q960E钢表面的使用性能、减少裂纹的产生,设计并制备了一种韧-硬复合梯度过渡熔覆层。方法 通过实验比对,选出了适合的过渡层与高硬层熔覆材料。首先选择XY-26F-104合金粉末作为熔覆材料,用TIG焊将材料熔覆在基板上作为过渡层,其次采用CO2气体保护焊在过渡层上熔覆YD557堆焊焊丝获得高硬层。通过优化熔覆工艺得到无裂纹、无气孔、成形良好的熔覆层。对获得的梯度过渡熔覆层进行组织分析、硬度和冲击韧性等测试。结果 基体-过渡层-高硬层两两之间产生了良好的冶金结合,熔覆层中无明显缺陷产生。微观形貌分析结果表明,在过渡层中有胞状晶与胞状枝晶产生,高硬层主要由板条马氏体组成。硬度测试结果表明,基体硬度为350HV,高硬层的平均硬度为620HV,过渡层平均硬度为480HV,过渡层硬度处于高硬层硬度与基板硬度之间,各部分硬度的梯度分布既提高了复合板的耐磨性,又增强了复合板的韧性。在冲击性能测试中,基体的平均冲击吸收功为34 J,复合板的平均冲击吸收功为68.48 J,为基体的2.5倍。在摩擦磨损实验中,基材的磨损质量为15.1 mg,而熔覆层的磨损质量仅为4.2 mg,基体的磨损质量为熔覆层的3.59倍;熔覆层平均摩擦因数为0.398 7,相较于基材的降低了0.072 8;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损,基材的磨损机制为黏着磨损。结论 设计的复合梯度熔覆层既能提高表面的使用性能,又能增强熔覆层的韧性,减少裂纹的产生。     

A device for simultaneous determination of the impact resistance and hardness of insulating coatings of pipelines

We propose a hand-operated device for simultaneous determination of the impact resistance and hardness of anticorrosive insulating coatings, which completely models the work of a U-1 standard vertical impact testing machine. The proposed device is a prototype of the Poldi impact hardness gauge, however, unlike the latter, our device is used with a hammer of mass 1 kg, which equates it to the U-1 impact testing machine and enables one to determine simultaneously the hardness and impact resistance of protective coatings. When the hammer strikes, the indenter contacts simultaneously with the coating and indicator metal (a square bar), which has been calibrated on the U-1 impact testing machine and a stationary hardness gauge. This calibration results in a relation between the diameter of indentation and the energy of impact with a one-kilogram weight. Striking upon our device with a one-kilogram weight, measuring the diameter of indentation on the bar, and using the relation mentioned above, we can find the impact resistance, and the ratio between the diameters of indentations on the bar and coating enables us to determine its hardness according to GOST 18661-73.Translated from Fizyko-Khimichna Mekhanika Materialiv, Vol. 40, No. 2, pp. 116–119, March–April, 2004.     

爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒工艺研究

通过优化爆炸焊接工艺和采用顶柱以及复管加长的方式得到了无缩径和未结合区的爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒,试验表明,淬火热处理可将复合棒复层硬度提高35%,达到HRC54,同时还能进一步增加复合棒的界面结合强度。     

Application of strain gradient plasticity theory to model Charpy impact energy of functionally graded steels using modified stress-strain curve data

Functionally graded ferritic and austenitic steels were produced through electroslag refining by setting the austenitic and carbon steels with appropriate thickness as electrode. Charpy impact energy of the specimen has been studied and modeled regarding the mechanism-based strain gradient plasticity theory. The hardness of each layer was related to the density of the dislocations of that layer and then by using a linear relation, the predicted hardness was related to its corresponding yield stress. Afterwards; by assuming Holloman relation for the corresponding stress-strain curves, tensile strengths and tensile strains of the constituent layer were determined via numerical method. By using load-displacement curves acquired from instrumented Charpy impact tests on primary specimens, the obtained stress-strain curves from uniaxial tensile tests were modified. Charpy impact energy each layer was related to the corresponding area under modified stress-strain curve of that layer and finally by applying the rule of mixtures, Charpy impact energy of functionally graded steels was determined. The obtained results of the proposed model are in good agreement with the experimental ones.     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

ZG42CrMo引锭杆链节断裂失效分析

利用光学显微镜和扫描电镜观察以及硬度测试等方法对某ZG42CrMo引锭杆链节的断裂原因进行了分析。结果表明:由于该链节感应淬火工艺控制不当使得表面淬硬层硬而薄且与基体之间的硬度梯度过大,导致链节在受到压应力作用时表面淬硬层首先发生脆裂产生小裂纹;加之链节铸态组织过热、调质处理时淬火温度偏低造成基体显微组织中存在大量的网状铁素体和魏氏组织,使得基体材料硬度偏低、韧性降低,从而导致表面已形成的小裂纹由链节角部应力集中区快速向中心孔方向扩展,引发引锭杆链节脆性断裂失效。     

GH600高温合金重熔层组织结构对激光焊接性能的影响研究

目的 研究GH600高温合金重熔层组织对T形激光焊接强度的影响。方法 采用激光焊工艺制备GH600高温合金T形焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪观察重熔层去除前后焊接接头的显微组织和元素分布。采用电子万能试验机测试去除重熔层前后焊接接头的力学性能,采用维氏硬度计测试焊接接头的硬度。结果 去除重熔层的焊接接头的抗拉强度约为1400MPa,约为未去除重熔层焊接接头抗拉强度的3倍。结论 焊接强度下降的主要原因如下：重熔层内部存在较大的内应力和缺陷;二次结晶时内应力释放;第二相对晶界的钉扎失效使晶粒异常长大,进而形成白带层。     

FV520B沉淀硬化不锈钢的MAG堆焊再制造力学特性

采用堆焊熔敷成形技术进行FV520B沉淀硬化不锈钢再制造实验,并通过与基材相应性能进行对比分析,研究FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形层力学特性。结果表明:FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形层具有高强度和高硬度特性,其抗拉强度达到1195MPa,超过基材的1092MPa,屈服强度和硬度平均值分别为776MPa和336HV,与基材的859MPa和353HV相近;但是,再制造成形层的静拉伸伸长率与冲击韧性相对较低,分别为8.72%和61J/cm2,与基材的19.67%和144J/cm2相比差距较大。试样断口和组织分析表明,MAG堆焊再制造成形层的快冷非平衡结晶板条马氏体+NbC,MoC,M23C6等碳化物沉淀强化相组织是其具有高强度和高硬度力学特性的根本原因。不过,缺少时效处理和Cu元素强化相作用,以及夹杂脆性相和大尺寸球形颗粒与基体间的弱界面作用会恶化材料受力时的变形能力,容易引起应力集中并开裂,是再制造成形层具有较低静拉伸伸长率和较差冲击韧性的主要原因。     

沙发海绵座垫性能对坐姿舒适性的影响

本文采用主观评价与体压分布测试相结合的方法,分析海绵座垫下陷硬度、各层海绵搭配形式与坐姿舒适性的关系,为从人体工程学的角度优化沙发座垫设计提供科学理论依据。研究结果表明:海绵座垫下陷硬度和各层海绵的搭配形式均对坐姿舒适有较大的影响,座垫下陷硬度应从表层至底层逐渐增大。