退火工艺对Zn/AZ31/Zn复合板材界面微观结构及力学性能的影响

采用热轧工艺制备Zn/AZ31/Zn复合板材,研究退火温度与时间对板材界面微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火温度对界面扩散层的形成影响较大,低温退火无法形成良好的界面扩散层,而在200℃退火,可获得由Mg_4Zn_7和MgZn_2相组成的良好的冶金结合界面。较高的温度(300℃)导致界面脆性Mg_2Zn_(11)相的析出,而引发微裂纹。在同一温度下,退火时间的延长仅影响扩散层的厚度,对其相组成没有影响。退火处理使板材的强度降低,但是塑性有所提高,在200℃热处理1 h获得的复合板材综合力学性能较好。     

Zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究EI北大核心CSCD

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的Zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究Zn过渡层在挤压复合孔型轧制过程中对产品的影响。结果表明:7075硬质铝合金芯部可细化AZ31镁合金,引入Zn过渡层可减少或者避免镁铝系金属间化合物生成;挤压及变形温升使Mg-Zn互扩散形成的低熔点共晶相熔化,同时加速元素自固相向液相扩散;然而降温冷却使Mg-Zn扩散层易出现不连续裂缝,但后续孔型轧制可显著改善;Mg-Zn扩散层经变形生成的MgZn_(2)金属间化合物具备较高的显微硬度(161HV),但Mg-Zn扩散层变形后厚度则较薄,结合层整体硬度变化不明显。     

挤压复合AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板材显微组织和力学性能EI北大核心

在300,350,400℃下成功通过挤压复合法制备多层AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板,探究AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板中SiC_(P)/AZ91复合材料层和AZ91层的显微组织演变、界面的演化机制和力学性能变化规律。结果表明:热挤压复合中,AZ91-(SiC_(P)/AZ91)多层复合板中合金层发生完全动态再结晶,晶粒细化,合金组织随挤压温度的升高更均匀,而且外层合金层比内层合金层晶粒尺寸略大;SiC_(P)/AZ91复合材料层同样发生完全动态再结晶,晶粒尺寸小于合金层,随着挤压温度的升高,SiC_(P)的分布更加均匀;不同挤压温度下AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板合金层与复合材料层界面均未出现明显的分层以及开裂现象;AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板的室温力学强度位于AZ91合金与SiC_(P)/AZ91复合材料之间,SiC_(P)/AZ91层中SiC_(P)与基体界面脱粘是导致复合板材失效的主要原因。     

AZ31镁合金热加工工艺对动态力学响应的影响EI北大核心

采用不同轧制退火工艺处理AZ31变形镁合金,采用分离式Hopkinson压杆测试了不同微观组织镁合金的动态力学性能,研究了组织结构与材料动态力学响应之间的关系,探讨了应变率效应。研究发现,分别经过5%,30%第三道次轧制以及250,350℃退火处理的镁合金晶粒尺寸差异较大。在应变率范围为1.2×103~2.4×103/s范围内,具有不同晶粒尺度的AZ31镁合金表现出各异的应变率强化效应。根据动态应力-应变曲线拟合了与动态屈服强度和动态抗压强度相对应的应变率硬化指数(m)和应变率效应因子(Rs)。发现晶粒尺寸不同的镁合金具有各异的应变率强化效应。m和Rs具有较强的相关性,30%轧制量的镁合金m和Rs均大于5%轧制量,250℃退火态的Rs最大,轧制未退火态次之,350℃退火态最小。     

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)对AZ31镁合金板材进行了单道次加工,研究了加工区域微观组织对力学性能的影响。结果表明,相同前进速度下,旋转速度升高,平均晶粒尺寸增大。搅拌摩擦加工后,晶粒尺寸和织构变化显著影响AZ31镁合金的力学性能,平均晶粒尺寸越大,越易发生孪生变形。织构类型主要包括基面织构和纤维织构。基面织构位于软位向时,屈服强度降低,但纤维织构会弱化基面织构对力学性能的影响。     

TA2/3A21/AZ31B复合板界面表征及力学性能研究

通过爆炸焊接法制备TA2/3A21/AZ31B三层复合板,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和万能试验机对复合材料的界面、金相组织和力学性能进行测试与分析。实验结果表明:通过一次爆炸焊接制备的TA2/3A21/AZ31B复合材料,其抗拉强度约为303 MPa,屈服强度约为233 MPa,断后伸长率约为9.7%;在钛/铝界面与铝/镁界面均形成爆炸焊接特有的波状结构,界面处分别形成了厚度约5 μm的Ti-Al扩散层和30 μm的Al-Mg扩散层,其剪切强度分别为132.6 MPa和116.3 MPa。与TA2/AZ31B复合材料相比较,该复合材料的力学性能有较大提升。     

短纤维增强C/C-SiC复合材料的微观结构与力学性能EI北大核心CSCD

综合原料的热物理性能分析和配比设计,实现了C/C复合材料载体孔隙体积的精细控制,采用热压-熔渗两步法在低温条件下制备了具有高致密、低残余Si含量特征的短碳纤维增强C/C-SiC复合材料。系统解析了C/C-SiC复合材料成型过程中的结构演变行为,研究了短纤维增强C/C-SiC复合材料的力学性能和失效机制。结果表明:多孔C/C复合材料载体孔隙的孔径呈双极分布特征,添加芳纶纤维可提高网络孔隙结构的连通性,具有显著的孔隙结构调控作用。SiC基体以网络骨架形态分布于C/C-SiC复合材料内部,与纤维束形成了强界面结合钉扎结构,高含量纤维协同作用下使C/C-SiC复合材料具有优异的综合力学性能,添加芳纶纤维可明显增加复合材料内部裂纹扩展路径,提高C/C-SiC复合材料的断裂韧性。碳纤维的面内各向同性分布及陶瓷相层间均匀分布对C/C-SiC复合材料承载、摩擦稳定性提升均具有积极作用。     

Si-RE复合合金化对AZ31镁合金显微组织及力学性能的影响

采用Si-RE元素对AZ31镁合金进行复合微合金化,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸实验仪等手段研究Si-RE元素对AZ31镁合金的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,Si-RE复合加入可以明显细化AZ31镁合金的铸态组织,β-Mg17Al12相也由网状分布变为颗粒状,同时生成了短棒状和针状的Mg2Si相及Al11RE3相;合金的综合力学性能显著改善,AZ31+0.4%Si+0.5%RE的强度和延伸率比原始AZ31镁合金分别提高了42MPa和3.9%,试样室温拉伸断口虽然是以解理为主的脆性断裂,但断口中出现了少量的韧窝,解理面也较小。     

退火工艺对AZ31镁合金微观组织的影响

研究了不同退火工艺下AZ31镁合金的微观组织.结果表明,退火温度在200～350℃,保温时间在30～120min时,AZ31镁合金横向和纵向显微组织变化基本一致;退火温度为300℃,保温120min后晶粒度均达到最小值,横截面最小晶粒度约为11.51μm,纵截面最小晶粒度约为12.85μm.分析了晶粒度随退火温度和保温时间的变化情况.     

α+β相区高温退火对Ti80合金板材组织与性能的影响

研究了Ti80合金板材在α+β相区较高温度退火时,退火温度与冷却方式对其组织及性能的影响。结果表明,两相区高温退火时,初生α相对温度极为敏感,随着退火温度的升高,其含量急剧下降,而次生α相含量则明显增加。随着退火温度的升高,室温强度逐渐降低,伸长率变化不明显,而冲击功则随着退火温度的升高明显增加。两种冷却方式下,Ti80合金板材冲击断裂方式均为穿晶断裂。两者相比,980℃/60 min,水冷获得了较小的初生α相,以及较薄的次生α相片层,从而导致板材强度明显升高,伸长率略有降低,而冲击功则大幅下降。     

退火处理对AZ31B镁合金薄板组织及性能的影响

研究了AZ31B镁合金薄板不同温度、时间退火处理后的组织和性能。结果表明,镁合金薄板经退火处理后,强度略有下降,伸长率明显提高;在250℃退火保温30min可获得晶粒尺寸为3～5μm的细晶组织,且薄板的综合性能较好;热处理对镁合金薄板的各向异性没有明显作用。     

梯度分布TaC界面改性C/C复合材料的微观结构与力学性能

利用化学气相渗透法在三维细编穿刺炭毡中的炭纤维表面沉积TaC陶瓷界面,通过控制气体在预制体中的流动方向,获得梯度分布TaC界面改性C/C复合材料。研究了材料的微观结构、弯曲性能以及断裂韧性,结果表明:TaC呈层状分布在炭纤维表面,从C/C复合材料表层到内部,TaC陶瓷相的含量呈梯度分布;梯度分布TaC界面改性C/C复合材料的平均弯曲强度为272.6MPa,平均断裂韧性为5.0MPa·m1/2;整体上,沿材料厚度(Z轴)方向,随TaC含量的降低,纤维的拔出长度明显变短;在表层富TaC区,TaC含量对材料断裂行为有较大影响,其表现为:在TaC含量较多的外层,材料断裂为脆性断裂,而在TaC含量较少的内层,材料断裂为假塑性断裂。     

3D打印用尼龙66/Cu复合粉体的制备与性能EI北大核心CSCD

通过溶剂沉淀法制备3D打印用尼龙66(PA66)/Cu复合粉体材料,采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪和电子万能拉伸机等测试方法,研究了Cu不同加入量对PA66/Cu复合粉体及其烧结件的形貌、热性能、结构、粒度分布和力学性能的影响。由SEM和粒径分析结果发现,Cu的加入使得复合粉体的粒径大幅下降,外观更近似于球形; DSC结果表明,复合粉体结晶速率和烧结窗口温度均大于PA66,有利于SLS 3D打印成型; XRD结果显示,当Cu含量低于0. 5%时,Cu可以完全被包裹在PA66中,并且Cu的加入不会改变PA66的晶体结构;拉伸结果表明,Cu加入量在5. 0%以下时,能够有效改善烧结件的力学性能。     

等径角挤压对AZ31镁合金组织及力学性能的影响

研究了电磁连铸AZ31镁合金沿A路径经常规等径角挤压(ECAE)和两步ECAE变形后的微观组织与力学性能.结果表明:与预挤压态相比,常规ECAE态合金随着挤压道次的增加,晶粒不断细化,伸长率不断提高,但屈服强度与抗拉强度逐渐降低;两步ECAE可以使晶粒进一步细化,伸长率、屈服强度与抗拉强度均提高.伸长率、屈服强度与抗拉...     

电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能

采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+ Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.     

退火处理对激光沉积制造TC4钛合金组织及力学性能影响EI北大核心CSCD

以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,显微组织为网篮组织,经β单相区退火后,组织转变为魏氏组织;退火试样力学性能仍存在各向异性:Z向试样强度较低,塑性较好,而XY向试样强度高,塑性较差,退火温度对试样的各向异性具有明显影响;XY向试样拉伸性能存在较明显的分散性;α+β两相区退火处理后两个方向上均为韧性断裂,β单相区退火处理后试样强度与塑性大幅下降,且XY向试样为脆性断裂。     

(PS-g-LLDPE)-g-MAH增容PA6/LLDPE/PS三元共混物的微观结构及力学性能EI北大核心CSCD

以(聚苯乙烯(PS)-g-线型低密度聚乙烯(LLDPE))-g-马来酸酐(MAH)为相容剂,改变混合方法,制备了具有不同微观结构的尼龙6(PA6)/LLDPE/PS(60/20/20,质量分数)三元共混物。根据热力学、动力学因素,预判了共混物的微观结构;再结合扫描电镜和力学性能测试,考察了微观结构对力学性能的影响。结果表明,简单共混时,因界面张力的作用,在PA6中PS会包裹LLDPE形成壳核结构;该增容剂黏度大,增容时合适的混合方法,使其更易扩散至相界面,有利于阻碍PS包裹LLDPE,使两相独立分散;预判结果与测试结果相一致;壳核结构的出现,会掩盖LLDPE(核)的韧性,使材料呈现出硬而脆的特点;两相独立分散,在保证材料刚性的同时又能提高韧性;采用(PS-g-LLDPE)-g-MAH先与PS、LLDPE混合再与PA6混合的共混法时,增容效果最好,其缺口冲击强度相较于简单共混物提高了近5倍,材料整体表现出硬而韧的特点。     

热处理对含CSiCTaCC界面C/C复合材料力学性能的影响

以准三维针刺炭纤维毡为预制体, 采用化学气相渗透工艺在预制体中炭纤维/基体炭之间制备C-SiC-TaC-C复合界面, 利用树脂浸渍-炭化工艺对材料进一步增密, 获得含C-SiC-TaC-C界面的C/C复合材料。研究了1400～2500℃不同温度热处理前后复合材料的微观结构和力学性能。结果表明: 热处理前, SiC-TaC界面为管状结构, 复合材料的抗弯强度为241.6 MPa, 以脆性断裂为主; 经1400～1800℃热处理后, TaC界面破坏呈颗粒状, 复合材料的平均抗弯强度下降到238.9～226.1 MPa, 其断裂方式不变, 但断裂位移由0.7 mm增至1.0 mm; 经2000～2500℃热处理后, SiC、 TaC界面均受到破坏, 复合材料平均抗弯强度急剧下降至158.7～131.8 MPa, 断裂方式由脆性断裂转变为假塑性断裂。      

高导热碳/碳复合材料微观结构及导热性能EI北大核心CSCD

采用国产沥青基碳纤维与中间相沥青制备多孔碳/碳(C/C)复合材料,通过化学气相渗透法(CVI)与前驱体浸渍裂解法(PIP)复合工艺增密,经不同温度高温热处理(HTT)后制备单向C/C复合材料和两向正交C/C复合材料。利用SEM,XRD对不同温度热处理的材料进行微观结构分析,并结合导热机理,分析材料导热性能。结果表明:2300℃热处理后,高导热C/C复合材料结构致密,单向C/C复合材料X向(平行于碳纤维轴向)、两向正交C/C复合材料X向、Y向表现出优异的导热性能;3000℃热处理后,C/C复合材料石墨片层结构明显,石墨化度提高了18.84%,微晶尺寸增大,导热性能进一步提高。两向正交C/C复合材料X向、Y向导热系数可由单向C/C复合材料X向、Z向导热系数计算推导。