铸态7075铝合金搅拌摩擦加工微观组织和性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对铸态7075铝合金进行改性加工,研究加工参数、加工道次对搅拌区宏观形貌、微观组织、力学性能及断裂机理的影响。结果表明:剧烈的塑性变形使粗大的铸态枝晶破碎,形成细小均匀的再结晶组织,化合物相弥散分布;增加搅拌摩擦加工的热输入,可获得较大的加工区组织面积,但会导致再结晶晶粒的略微长大;加工参数不变时,增加加工道次,使得加工中心区和热机影响区微观组织更加均匀,显微硬度和抗拉强度随之提高;搅拌摩擦加工后拉伸试样的断口呈现微孔聚集韧性断裂特征;细晶强化和化合物相弥散强化综合作用是搅拌摩擦加工试样力学性能提高的重要原因。     

搅拌摩擦加工制备Al_2O_3增强铝基复合材料的均匀性研究

采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料,主要研究加工道次和开孔位置对复合材料组织和Al_2O_3颗粒均匀性的影响。结果表明,剧烈的塑性变形使ZL101粗大的α-Al枝晶和共晶Si被打碎,Si呈颗粒状均匀的分布在铝基体上。增加加工道次使铝合金基体组织显著细化,同时改善了Al_2O_3颗粒在复合材料中的均匀性。开孔位置(前进侧、中间、后退侧)影响铝合金随搅拌头的迁移流动方式,会导致Al_2O_3颗粒分散均匀性存在差异。经3道搅拌摩擦加工后,Al_2O_3增强颗粒在铝合金基体中分散较均匀,且与基体结合紧密。     

ECAP处理后ZK40的组织及超塑性

研究了镁合金ZK40经等通道挤压1道次和4道次后的超塑性和微观组织.在523 K进行的拉伸实验表明，随着挤压道次的增加，ZK40的延伸率也得到了提高.实验通过对ZK40作不同条件下的拉伸测试，得到了超塑性表现最好的温度和应变速率.经4道次等通道挤压后的ZK40在523K的温度和1×10^-4/s的应变速率下其断裂延伸率达到了660%.微观组织的分析表明，ZK40在等通道处理过程中，晶粒随着挤压道次的增加不断细化，而且晶粒的等轴性和均匀性得到显著改善.     

搅拌摩擦加工对TiB2/7050复合材料微观组织及腐蚀行为的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术对TiB2/7050复合材料进行再加工,通过光学显微镜、扫描电镜和XRD衍射分析加工区微观组织和物相变化,通过电化学阻抗技术分析搅拌摩擦加工对TiB2/7050复合材料腐蚀行为的影响.研究结果表明,TiB2/7050复合材料因搅拌摩擦加工时的高温加热和塑性变形发生动态再结晶,晶粒尺寸显著细...     

退火温度对7022铝合金干摩擦性能的影响

对7022铝合金的不同温度退火试样进行干滑动摩擦磨损试验,用扫描电镜、显微硬度测试仪和三维形貌仪分析各试样的磨损机制.结果表明,退火温度对材料的显微硬度和摩擦磨损性能有明显影响,退火温度在200℃时,材料显微硬度和摩擦磨损性能最好,此温度下材料得到完全再结晶,且晶粒细化;摩擦磨损性能随着显微硬度的提高而减小.塑变磨损、磨粒磨损和疲劳磨损为7022铝合金的主要磨损机理.     

粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27．8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10^-3s^-1和10^-3s^-1恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10^-3s^-1条件下达到最大的延伸率106．7％。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。     

无针搅拌摩擦点焊铝合金搭接接头的组织与性能研究

采用无针式搅拌头对(1.0+1.5)mm厚6005A-T6铝合金进行搅拌摩擦点焊,对焊后组织形貌、拉伸性能和断口形貌研究分析。结果表明,焊点接头组织分为4个区域,其中搅拌区的晶粒最为细小。点焊接头抗剪切性能明显高于其抗剥离性能,搅拌头停留时间的变化仅对剥离性能有所影响,对拉剪性能影响不大,拉剪断口显示为韧性断裂。     

固溶时效对7055铝合金组织和性能的影响

采用维氏硬度试验机、拉伸试验机、光学显微镜手段,研究了固溶时效对7055铝合金组织和力学性能的影响,确定出最佳固溶时效工艺.研究结果表明:固溶处理470℃/60 min+495℃/20 min为较好的固溶制度,其组织中大量第二相溶入铝基体中,其抗拉强度为472.8 MPa,延伸率为13%;随后对其进行时效处理得出130℃/24 h达到峰时效态晶粒组织细化,其抗拉强度为515.9 MPa,延伸率为12%.通过上述研究,可知7055铝合金最佳热处理工艺制度为470℃/60 min+495℃/20 min,130℃/24 h.     

T型ECAP变形纯铝微观组织与力学性能研究

在室温下对工业纯铝进行T型等通道挤压变形(T-ECAP),研究了挤压速度(5、12、60、120、180mm/min)和挤压道次(1道次、2道次、4道次)对纯铝微观组织与力学性能的影响.结果表明:不同挤压速度下,1道次挤压变形可以将晶粒细化到1μm以下,但是微观组织存在不均匀性;随着挤压道次的增加,晶粒逐渐细化,4道次时晶粒大小为350nm.在试样的纵向中心位置,显微硬度呈现“两端高,中间低”的漏斗状分布;随着挤压道次的增加,漏斗状的硬度分布逐渐减弱,4道次挤压变形后,硬度逐渐趋于均匀.挤压速度180mm/min时,拉伸强度呈现反常的Hall-Petch关系.随着挤压道次的增加,伸长率逐渐增大,2道次挤压变形后,拉伸强度趋于平稳.     

材料性能对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

对2.88mm厚2024-O和2024-T6铝合金进行搅拌摩擦焊实验,并对2024-O接头进行焊后T6处理,研究材料性能对铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:所有焊态接头试样分为4个区,即焊核区、热机影响区、热影响区和母材,焊后T6处理接头焊缝部分发生异常晶粒长大,而且焊后T6处理高焊速接头出现了"S"线缺陷。2024-O接头焊缝硬度高于母材,而2024-T6接头焊缝硬度低于母材,2024-O接头T6处理后焊缝和母材硬度趋于一致。拉伸试验中,2024-O接头焊后T6处理无缺陷接头的抗拉强度相对2024-T6焊态接头高,说明2024-O接头焊后热处理能很好地提高接头强度。     

大晶粒NiAl超塑性变形及其机理的研究

为解决本质脆性NiAl金属间化合物超塑性加工问题,研究了在高温条件下大晶粒度等原子比NiAl的超塑性变形行为及其机理.结果表明在1 000和1 100℃下,应变速率为1.67×10-4s-1～1.67×10-2s-1,该材料表现出超塑性行为.拉伸延伸率普遍超过200%,应变速率敏感性指数大于0.30.对拉伸试样的金相及TEM分析表明,在高温变形过程中,位错的运动包括滑移和攀移两种方式,超塑性是由动态回复及再结晶过程来实现的.     

5052铝合金厚板搅拌摩擦连接及性能分析

对10mm厚的5052铝合金板进行不同工艺参数下的搅拌摩擦连接试验,结果表明：连接区出现不对称性分布状态,连接区核心与热机械影响区分界在前进侧明显,在返回侧不明显;在不同工艺参数下获得的连接区域的抗拉强度基本较母材高;当搅拌头旋转速度为700r/min、前进速度为300mm/min时获得的连接区抗拉强度最高,为母材的1.1倍;各试样的拉伸断裂均发生在热影响区,其延伸率均比母材小,拉伸断裂均基本呈韧性断裂形式;连接区硬度呈现“W”分布,连接区核心硬度较热影响区大。     

金属锆(Zr)对铸造镁锌合金的组织与性能的影响

以ZMgZn4合金为基础,分别加入质量分数为0.3%,0.6%,0.9%的Zr以细化镁锌合金的晶粒.对试验材料观察了金相组织,并且对试验材料进行了拉伸试验及硬度测试,比较其力学性能.研究表明,在加入变质剂Zr后,镁锌合金的晶粒明显细化,力学性能得到提高.其中加入锌的质量分数为0.6%的试样其组织细小、均匀、致密,细化效果最好,力学性能提高最明显.     

置氢TC4钛合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

首次对2 mm厚置氢TC4钛合金进行搅拌摩擦焊焊接开展了含氢量分别为0.1%和0.4%两种条件下的搅拌摩擦焊工艺研究,对比分析研究了置氢TCA钛合金FSW微观组织和力学性能,初步摸索出置氢TCA钛合金FSW热机加工行为,评价了置氢钛合金材料的FSW焊接性能,置氢TCA钛合金搅拌摩擦焊接头组织细化,热机加工性能明显改善.     

多道次热轧形变中混晶的细化规律研究

本文用定量金相的方法研究了多道次热轧形变条件下混晶奥氏体的细化规律。研究结果表明:形变在高温再结晶区进行时,起始奥氏体大晶粒或未再结晶晶粒明显细化,而小晶粒细化缓慢;形变在部分再结晶区进行时,主要是小晶粒或已再结晶晶粒细化,随温度下降,起始奥氏体大晶粒或未再结晶晶粒变得更难实现再结晶细化。此外,还研究讨论了产生上述结果的原因。     

关于1561铝合金曲面件的多点成形工艺

为了掌握新型舰船用材料1561铝合金板类件的成形规律,通过拉伸试验获得了1561铝合金的机械性能特性曲线。通过有限元软件模拟了1561铝合金的多点成形和卸载过程,结果表明:1561铝合金板料在成形过程中易起皱,具有较大的回弹量。采用回弹补偿法和多道次成形工序对某船用曲面件进行多点成形试验,并通过三维扫描和Geomagic软件对成形精度进行了分析,结果表明:采用回弹补偿法和多道次成形方法可以很好地解决曲线的回弹和起皱问题。     

时效时间对新型高强铸造Al-Cu-Mn合金性能和微观组织的影响

本文研究了Al-Cu-Mn铸造铝合金在（540±5）°C保温14h固溶处理后,在175℃下时效时间对其强度、塑性和微观组织结构的影响。研究结果表明：Al-Cu-Mn铸造合金获得较高的拉伸强度（σb﹥455Mpa）和较好的延伸率（δ﹥8%）的时效时间范围是3～8小时,其中5小时时效的拉伸强度σb达到最高480MPa,对应的延伸率为8.2%。时效时间对试样的拉伸强度影响不大,其原因在于强化方式主要以时效沉淀相θ′和二次T相的弥散强化为主。材料的延伸率随着时效时间的延长而下降,时间大于10小时后,延伸率明显下降（<5.0%）,其原因在于时效时间过长,导致了晶界沉淀相从链条状分布变为粗大块状,晶界无析出带过宽,二次T相偏聚严重,晶内出现明显的空白区域,以及晶界呈网状割裂基体等微观组织结构。这些因素的综合作用使得Al-Cu-Mn试样的塑性下降。     

室温一道次等通道转角挤压后纯镁的组织和性能

由于镁为密排六方结构,室温塑性较差,目前纯镁的等通道挤压(equal channel angular pressing,ECAP)研究一般是在高温下进行的。为了实现纯镁在室温下的ECAP大变形,本次实验中采用创新性方法,将方铁套包套的工业纯镁圆棒在通道横截面尺寸为12 mm×12 mm的模具中进行室温等通道转角挤压,借助于纯铁优良的加工塑性以及在挤压过程中对纯镁产生的较强束缚力,成功制备了表面光滑且无明显裂纹的纯镁挤压试样,使用光学显微镜(OM),微机控制电子万能试验机研究了一道次挤压后纯镁的组织和力学性能。最后,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口进行了观察。结果表明,一道次挤压后,纯镁的晶粒得到明显细化,晶粒尺寸由最初的几百微米下降到几个微米,屈服强度和拉伸强度分别达到97 MPa和118 MPa,比未挤压前明显提高。同时,由于在ECAP过程中试样发生了剧烈塑性形变,挤压前后断口形貌明显不同。     

小变形下拉伸速度对Al-Ce合金内耗的影响

采用葛氏倒扭摆内耗测试仪研究了含0．013％和0．069％稀土元素Ce的Al—Ce合金，在延伸率(δ）为5％的小变形条件下，拉伸速度对Al—Ce合金晶界内耗的影响．结果表明：与未拉伸变形的样品相比，经拉伸变形试样随拉伸速度的增加，晶界内耗峰向低温发生移动，峰高降低，高温背景内耗升高．Ce含量高的样品，晶界内耗峰的峰高降低更显著．主要机制是拉伸速度增加导致退火后晶粒细化，晶粒尺寸(G．S．)减小，晶界“无序原子群”数量增加．促进稀土元素Ce强烈偏析到晶界处，与Al及Al中的杂质形成沉淀颗粒，造成晶界沉淀内耗峰的结果．     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能及断口特征研究

对84mm轨道客车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能以及断口特征进行试验研究。结果表明,搅拌摩擦焊接头疲劳循环次数随施加载荷减小而增加,当N=107时,疲劳极限值为110MPa,且疲劳断裂主要发生在前进侧热机械影响区。在预制缺口、相同载荷应力条件下,焊核区疲劳循环次数达7.4万次,断口表现为沿晶断裂,裂纹由疲劳源向四周扩展,晶粒细化提高了焊核区疲劳寿命;而前进侧热机械影响区疲劳循环次数最少为2.5万次,裂纹沿晶界向焊核区方向扩展,扩展方式为沿晶和穿晶混合断裂,晶粒发生弯曲变形以及第二相粒子剥离是接头ATMAZ疲劳性能下降的主要原因。