Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al12A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al₃ Ti、TiAl₂和TiAl;连接接头处硬度为163 HV,界面连接处剪切强度达到了23 MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.      

建筑用钎焊接头组织与力学性能的研究

采用OM、XRD、SEM和拉力试验机,研究了钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面金属间化合物(IMC)和力学性能的影响。结果表明:添加0.1%Ni(质量分数)能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度为270℃、钎焊时间为240 s时,钎焊接头的剪切强度达到最大值47 MPa。     

Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切性能及界面微观组织分析

通过对断口形貌和界面微观组织的观察分析,研究了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切断裂机理.结果表明:3种Sn-Bi/Cu焊接接头均在弹性变形阶段断裂,并且均沿Sn-Bi焊料/Cu基板界面处断裂.孔洞降低了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的有效连接面积,从而降低了其剪切强度.根据3种Sn-Bi/Cu焊接接头断口形貌,Sn59.9Bi40Cu 0.1/Cu和Sn57.9Bi40Zn2Cu 0.1/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理、沿晶脆性断裂和韧窝的混合型断裂,而Sn42Bi58/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理断裂.微观组织分析显示,3种焊料合金焊接接头界面处的金属间化合物层均为连续的Cu6Sn5相.     

SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu钎焊接头的界面组织与力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉力试验机,研究了不同钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面组织、金属间化合物层厚和力学性能的影响。结果表明,添加0.1%Ni能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;当钎焊温度为270℃、钎焊时间为240s时,钎焊接头的剪切强度达到最大,为45.6 MPa;钎焊接头界面区粗糙度、金属间化合物层厚度和钎焊接头的剪切强度均随着钎焊工艺参数的变化而变化。     

2A12铝合金粉末与TC4钛合金热等静压粉-固扩散连接

利用热等静压(Hot Isostatic Pressing,HIP)工艺实现2A12铝合金粉末和Ti-6A1-4V钛合金的HIP粉-固扩散连接,对比研究了Cu作为中间层材料对扩散连接性能的影响.结果表明:对于2A12铝合金粉末和Ti-6A1-4V钛合金直接HIP扩散连接其连接接头处生成了3种不同的金属间化合物,这些化合...     

2A12铝合金粉末与TC4钛合金热等静压粉-固扩散连接北大核心

利用热等静压(Hot Isostatic Pressing,HIP)工艺实现2A12铝合金粉末和Ti-6Al-4V钛合金的HIP粉-固扩散连接,对比研究了Cu作为中间层材料对扩散连接性能的影响。结果表明:对于2A12铝合金粉末和Ti-6Al-4V钛合金直接HIP扩散连接其连接接头处生成了3种不同的金属间化合物,这些化合物的存在对扩散连接接头的连接质量有有害的影响;当以Cu作为中间层时,扩散主要发生在Cu/Al一侧,Cu/Al共晶反应生成的液相渗透到铝合金粉末颗粒之间。当以Cu作为中间层时,扩散连接区域的硬度下降,剪切强度增加,和直接扩散连接相比,剪切强度增加了64%,达到23 MPa。     

17-4PH不锈钢和钛固态扩散连接的组织结构和性能

本文以钛和17-4沉淀硬化不锈钢为对象进行了固态扩散连接试验,试验条件为真空、单向压力3.5MPa,800~1050℃(50℃步幅)保温30min以及950℃保温30~180min(30min步幅)。采用光学显微镜,场发射扫描电子显微镜和X射线衍射技术对连接试样进行检测。直到850℃保温30min时,扩散界面上才形成Fe Ti相;然而,在保温30min时高于850℃以及950℃的任意保温时间内,会形成a-Fe+X、x、Fe2Ti和Fe Ti相及混合相。在950℃保温30min和以30?180min步幅的试验中,试样在1000℃时获得扩散连接最高的抗拉强度~326MPa,最高的剪切强度~254MPa及最高的冲击初性~24J。保温120min时获得的最高抗拉强度为?323MPa,最高剪切强度?243MPa及最高冲击韧性~221。连接件的残余应力随连接温度的升高及时间的延长而增大。     

Cu/Al复合材料界面组织与性能的研究进展

Cu/Al复合材料拥有优异的导电、导热性能及良好的耐腐蚀性,被广泛应用于通讯、电力和新能源等领域。作为异种金属连接形成的复合材料,其在制备过程中最大的难点在于消除异种金属间热膨胀系数差异等物理性质引起的缺陷,且连接处的界面间组织是影响其性能的主要因素,所以对此进行研究十分重要。综述了超声波焊接、搅拌摩擦焊、爆炸焊和铸造法下Cu/Al复合材料界面金属间化合物（IMC）的种类、形成机理,同时总结了Cu/Al复合材料性能改进常用的辅助手段：在等离子焊接和真空铸造工艺中添加微量元素;在拉拔旋压、轧制和爆炸焊后进行热处理;在超声波焊接、轧制中进行电脉冲辅助。国内外研究者们还广泛应用计算机模拟技术来研究Cu/Al复合材料的界面组织和性能。采用自主研发的冲击射流复合铸造工艺成功制备出Cu/Al复合材料,界面组织为Al2Cu, AlCu和Al4Cu9,最大结合强度为23 MPa。     

固溶时效处理对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射、室温和高温压缩试验等方法研究了固溶时效对Ni₅₀Ti₄₄Al₆合金微观组织和力学性能的影响.Ni₅₀Ti₄₄Al₆合金的铸态微观组织是由NiTi基体和沿晶界分布的网状组织构成.随着固溶温度升高,合金中的网状组织部分消失,第二相在基体中趋向于均匀的弥散分布;随时效时间延长,合金的强度先升高后降低.固溶时效处理能有效改善Ni₅₀Ti₄₄Al₆合金的力学性能.最佳的处理制度为：合金在1150℃固溶6 h,水淬,再在700℃时效6 h.     

固溶-时效对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

采用不同制度固溶-时效的热处理方式对TC4 钛合金棒材进行热处理,并通过金相观察、力学性能检测研究了固溶-时效对钛合金棒材的微观组织和力学性能的影响.金相观察发现,固溶后大部分α相转变为亚稳相β相、α'相和α"相,时效处理后将亚稳相转变为细小稳定等轴组织与片层组织.力学性能检测结果表明:固溶水淬延迟时间在10s,时效温...     

石墨烯增强TC4复合材料的微观组织及力学性能

采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。     

特种铸造方式下QAl10-4-4铝青铜组织演变规律

采用OM、XRD、EDS及宏观硬度测试等手段研究了真空吸铸和离心铸造方式下QAl10-4-4铝青铜的组织演变规律。结果表明,两种铸造方式下组织中相的种类、析出顺序及初始析出温度有较大的不同。真空吸铸条件下,接近铸态的组织由α相、β’相、KⅡ和KⅢ相构成,其相的析出顺序为KⅡ→α→KⅢ;离心铸造条件下,接近铸态的组织中还含有KⅠ和KⅣ相,其相的析出顺序为α+KⅠ→KⅡ→KⅣ→KⅢ,对应的相初始析出温度整体高于真空吸铸,且α相的初始析出温度远高于真空吸铸。KⅠ相的析出与合金中Fe的含量及Fe/Ni值有关,两者越高,越容易析出KⅠ相。两种铸造方式下,随着淬火温度的降低,合金的硬度在整体上均呈现先快速降低后趋于稳定的趋势。但是,真空吸铸样品在淬火温度大于900℃时出现脆化。β→α+KⅢ共析分解对合金的硬度无明显影响。     

添加微量B元素对铸造TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

为细化铸造TC4钛合金的晶粒,改善合金的力学性能,在合金中加入了少量B元素.结果表明:随着B含量逐步增加至0.06％(质量分数,下同),ZTC4钛合金晶粒尺寸从添加B之前的4.5mm细化至0.36mm,硼化物的主要分布也随之由晶粒内部分布转变为晶界处分布.当B含量为0.03％时,ZTC4钛材料具有最高的延伸率,但当B含量超过0.06％时,ZTC4钛材料拉伸时接近脆性断裂.导致ZTC4-0.06B材料几乎脆断的原因可能是B含量过多导致B化物分布由主要在晶粒内部转向晶界处.从晶粒细化效果和材料力学性能综合考量,铸造TC4钛合金中B的最佳添加量为0.02％～0.04％.     

不同组织状态TC4 ELI钛合金动态力学性能研究

利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)合金的等轴组织、双态组织和魏氏组织试样进行了动态压缩试验。应变率分别为ε=2000,3000,4000 s-1,得到了动态压缩真应力-应变(σ-ε)曲线,并对试验后发生剪切失效破坏的试样沿纵剖面切开,利用金相显微镜(OM)进行显微组织观察。结果表明:动态压缩条件下TC4 ELI合金3种组织试样的真应力-应变曲线大致分为弹性阶段和塑性阶段,没有明显的屈服平台,3种组织状态下的试样在高应变率下应变强化效应不明显,表现出一定的应变率强化效应;在4000 s-1应变率加载条件下,平均动态流变应力(σ)、均匀动态塑性应变(ε)以及冲击吸收功(E)按等轴组织、双态组织和魏氏组织顺序依次减小,等轴组织试样的σ,ε和E分别达到了1400 MPa,0.34%和470 kJ.m-3,具有较好的动态力学性能;在4000 s-1应变率加载条件下3种组织状态的试样均发生了剪切失效破坏,并在其纵剖面上都观察到了一条白亮的绝热剪切带(ASB),裂纹沿着绝热剪切带由圆柱试样的圆柱面向中心扩展,与ASB形成和扩展的方向一致,剪切带与导致断裂的裂纹密切相关。     

TC4包复叠轧薄板组织与性能特征

对TC4薄板包复叠轧及单片轧制工艺生产板材取样分析，研究了包复叠轧产品性能、显微组织、极图、ODF织构等的特征，数据表明包复叠轧产品具有组织和性能各向异性小，塑性好，利于超塑成形的特点。     

制备工艺对大型TC4钛合金环件组织和性能的影响

应用马架扩孔、马架扩孔+环轧和完全环轧三种工艺制备TC4钛合金大型环件,分析不同制备工艺下合金的显微组织和力学性能。研究结果表明,不同制备工艺获得的TC4钛合金大型环件的显微组织几乎没有差别,无论哪种工艺制备的TC4钛合金环件都呈现等轴组织,且不同部位的显微组织一致均匀。综合考虑三种工艺获得的环件的室温和高温性能,推荐采用马架扩孔+一火次环轧的制备工艺,通过该工艺获得的环件的室温和高温力学性能均可达到较好水平。     

不同热处理工艺下TC4-DT钛合金的显微组织及力学性能

研究了几种热处理制度对TC4-DT钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:等轴或双态组织具有好的拉伸性能,片层组织能够有效提高材料的断裂韧性;控制单相区固溶的冷却速度以及第二重热处理的温度和冷却速度,可以获得不同尺寸的片层组织;单相区固溶后空冷,再经两相区第二重热处理,空冷的组织中含有粗的初生α片层和细小的次生α片层,炉冷的组织中α片层变厚,单相区固溶后水冷得到马氏体组织,在两相区热处理保温时,马氏体组织直接分解成粗的α片层。采用1 015℃/1 h/AC+955℃/1.5 h/AC+550℃/6 h/AC多重热处理,可以获得粗细相间的片层组织,具有更好的强度-塑性-断裂韧性的综合匹配。     

轧制变形方式对TC6钛合金棒材组织及性能的影响

TC6合金变形温度范围窄,变形抗力大,轧制变形时易产生过热组织,文章通过改变两套孔型,对比研究了两种不同的轧制变形方式对TC6钛合金组织及性能的影响,并确定了TC6合金合适的轧制方式。结果表明:采用椭圆-圆孔型系统进行成品轧制时,可获得组织均匀且力学性能较优的TC6合金棒材。     

液-固相轧制复合法生产含硅中锡/钢复合轴瓦带的凝固组织

采用液—固相轧制法可以稳定、连续生产AlSn8Si2．5Pb2Cu0．8Cr0．2覆钢双层轴瓦带。通过金相照片显示其组织与铸造组织相似，但柱状晶(胞状晶)更为细小、发达，组织内Si，Sn等元素分布均匀，在液—固相轧制复合工艺条件范围内，浇注温度对胞状晶组织结构有较大影响，退火则使Sn，Si元素聚集、球化。