连续挤压制备铝包镁复合棒材的组织与力学性能

在不同的加热温度下,采用不同尺寸的坯料并利用连续挤压工艺进行6063铝合金包AZ31镁合金复合材料的制备,获得尺寸为?5 mm的复合棒材。通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜以及万能拉伸试验机等分析手段对制备的复合棒材进行微观组织分析和力学性能测试。结果表明：连续挤压工艺可显著细化复合棒材镁芯的晶粒。坯料在室温挤压时,镁芯的平均晶粒尺寸为15.4μm,复合棒材的抗拉强度为141.4 MPa,伸长率为6.6%。加热温度升高至450℃时,镁芯晶粒开始长大,复合棒材的抗拉强度略有下降,伸长率提高到10%。随着镁芯直径增大,组织均匀性和晶粒细化效果提高,平均晶粒尺寸为12.8μm。在连续挤压过程中,铝镁之间发生相互扩散,产生硬度较高的铝镁结合层,结合层最大厚度为4.8μm。利用Deform有限元软件模拟连续挤压过程中的材料流动,得到了Al和Mg的温度与应变分布,有助于分析连续挤压过程中复合棒材的组织演变。     

连续变断面循环挤压AZ31镁合金的微观组织与力学性能

采用连续变断面循环挤压技术(CVCE)对AZ31镁合金进行循环挤压。采用光学显微镜、电子拉伸机等设备,分析变形前及不同循环道次后AZ31镁合金的微观组织和力学性能。结果表明:AZ31镁合金经10循环CVCE后,平均晶粒尺寸由变形前25.3μm有效细化到5.5μm;伸长率提高到34.3%,抗拉强度下降到200MPa。由于晶粒细化效应,导致α相主要变形机制由1循环的孪生变为随后道次的位错滑移。抗拉强度的降低与挤压后(0001)晶面取向分布的分散性有关;伸长率的增大与晶粒细化和滑移面的激活有关。     

连续等通道转角挤压对Al-Ti-C合金组织与性能的影响EI北大核心CSCD

采用连续等通道转角挤压工艺,以连续的方式对Al-Ti-C合金进行多道次挤压,通过观察微观组织演化,探讨晶粒细化机理和力学性能变化。结果表明:连续等通道转角挤压工艺可有效细化Al-Ti-C合金微观组织,晶粒尺寸减小至1μm左右,形变诱导是变形过程中最主要的晶粒细化机制;高密度位错堆积引起Al基体和TiAl_(3)界面的裂纹以及TiAl_(3)内部的空洞产生,裂纹进一步扩展贯穿整个TiAl_(3)颗粒,最终导致第二相TiAl_(3)组织的细化,同时细小的第二相TiAl_(3)组织的钉扎机制和剪切机制促进了Al基体细化;连续等通道转角挤压1道次后,合金硬度提升最明显,与原始态相比提高59.2%;之后随挤压道次的增加,硬度提升的趋势变缓,合金塑性下降,韧性提高。     

高体分SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心

预先对SiC颗粒增强体进行表面氧化处理,然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料。通过压缩性能测试、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了复合材料的显微与力学性能。结果表明,在基体Mg-6Al-0.5Mn合金掺入51.5%体积分数的SiC颗粒预制块后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂。SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物。同时,适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度,从而使复合材料抗拉强度得到提高。     

超高强度7A36铝合金挤压管材热处理工艺研究EI北大核心

针对工业化生产条件下制备的?250 mm×20 mm和?340 mm×30 mm两种规格的7A36铝合金挤压管材,开展单级/双级固溶工艺和110~135℃下的单级时效-拉伸性能曲线研究,并采用优选的热处理工艺,对两种规格管材的拉伸性能进行对比研究。采用差热分析仪测试相转变温度,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行显微组织与拉伸断口观察。结果表明:7A36合金管材在优选的热处理工艺下,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达696,655 MPa和14.0%;相比常规的半连续铸造(direct chill casting, DC)铸锭+大挤压比工艺,采用锻造铸锭+常规热挤压工艺,合金管材表现出晶粒和晶界/晶内析出相尺寸更小以及晶界无沉淀析出带(precipitation free zone, PFZ)更窄的组织特征,该组织特征是影响强度性能的主要原因;同时,该合金具有较高的淬火敏感性,固溶处理过程中,易在富Fe相附近诱发淬火微裂纹,显著影响合金管材的伸长率。     

连续流变挤压技术在制备高性能铝材中的应用

目的探索铝材短流程制备工艺,制备出高性能铝合金材料。方法采用连续流变挤压成形技术制备Al-Ti-B晶粒细化剂与Al-Sc-Zr耐热铝合金导线;利用提出的连续流变挤压与累积连续挤压法,制备超细晶金属材料。结果采用连续流变挤压成形技术制备Al-Ti-B晶粒细化剂,其细化效果优于国外同类产品,且制备流程短、成本低;制备出的高性能的Al-Sc-Zr耐热铝合金导线,其抗拉强度、伸长率和导电率分别达到223 MPa、7.1%和60.5%IACS,并且可在230℃的温度下长期运行,相比于日本耐热铝合金导线,其抗拉强度、伸长率与导电率分别提高了39.4%,255%,0.83%;采用连续挤压技术制备的Al-Sc-Zr合金杆,经过累积连续挤压后,合金晶粒尺寸从100μm细化至800 nm,得到了超细晶Al-Sc-Zr合金。结论连续流变挤压技术制备铝材工艺流程短、产品性能优良,能连续高效制备铝合金超细晶材。     

AZ31镁合金板材单双杆连续挤压变形过程及组织性能的对比

本工作采用HyperXtrude有限元软件对AZ31镁合金板材连续挤压扩展变形过程进行了数值模拟,研究了单、双杆送料方式对连续挤压过程中板材的温度场、应变场和压力场分布的影响,并对两种进料方式制备的镁合金板材的微观组织及力学性能做了对比分析。结果表明：在3 r/min(63 mm/s)条件下挤压160 mm×8 mm的AZ31镁合金板材时,双杆挤压过程中坯料的应变值小于单杆挤压,由于变形量较小,金属在型腔中的变形温度较单杆连续挤压低10℃左右,且双杆挤压时型腔内的局部压力达到了800 MPa,明显大于单杆挤压。双杆进料条件下板材的平均晶粒尺寸为17.8μm,更细小均匀,平均抗拉强度达到209 MPa,高于单杆挤压的产品,其中间焊缝区域的抗拉强度达到了218 MPa,说明焊合区的性能已超过了母材的性能。     

挤压GW102镁合金组织和力学性能

研究了Mg-9.8Gd-1.6Y-0.02Zn-0.5Zr(GW102)镁合金挤压棒材的显微组织和不同方向的拉伸性能。结果表明,经520℃均匀化处理的GW102镁合金的组织主要由过饱和镁固溶体、少量凝固期间析出的颗粒相Mg5(Y0.6Gd0.4)和非平衡相Mg3(Gd0.5,Y0.5)组成。挤压变形并在200℃时效热处理60 h后,从过饱和固溶体中弥散析出大量针片状β″相和β′相。该镁合金经过挤压变形后具有明显的各向异性,垂直挤压方向合金的抗拉强度显著低于挤压方向的抗拉强度和延伸率。GW102合金的强化,其主要原因是长周期结构相(LPSO)与位错的相互作用和晶界上无沉淀析出带的影响。     

大塑性变形制备铝、镁基颗粒增强复合材料的研究进展

综述了目前大塑性变形(SPD)制备铝、镁基颗粒增强复合材料工艺的研究进展;总结了在SPD过程中复合材料增强颗粒的细化、再分布及基体合金晶粒的超细化等组织演变特点;分析了经SPD加工后铝、镁基颗粒增强复合材料的强韧化机制以及其力学性能的提升空间。最后指出了SPD制备颗粒增强复合材料尚存在的问题及可能的发展方向。     

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。     

喷射沉积连续挤压2A12铝合金的微观组织形成模型

喷射沉积连续挤压技术是将喷射沉积和连续挤压两种先进技术进行有机结合而形成的一种快速凝固体材料连续成形新技术。在自行研制的喷射沉积连续挤压装置上制备了2A12铝合金棒材,在光学显微镜下观察到该棒材是由"帽状"的粗晶层和细晶层交替堆垛而成。结合喷射沉积坯的显微组织分析和物理模拟的结果,提出了"帽状"组织的形成模型,即片状喷射沉积坯在挤压筒内呈"S"形堆积,在模腔表面及挤压筒底部死区的作用下,中间金属的流动速度明显较两边快,在进料孔及模具内表面摩擦力的作用下,金属流动速度的差异进一步加剧,使得中间的层状坯料明显凸向挤出方向,致使喷射沉积连续挤压制品的显微组织呈"帽状"。片状喷射沉积坯内下层细晶区和中部粗晶区分别形成制品内的细晶层和粗晶层。     

自生TiCp/2024复合材料熔体挤压组织与力学性能

对自生ＴｉＣｐ／２０２４复合材料采用Ｔ４和Ｔ６两种热处理制度,测试了该材料的σｂ、σｓ、Ｅ和δ。通过ＳＥＭ观察和分析了熔体挤压ＴｉＣｐ／２０２４复合材料的显微组织和断口形貌。结果表明：在Ｔ６状态下ＴｉＣｐ含量为１５ｗｔ％的复合材料的σｂ、σｓ、Ｅ分别达到５４０ＭＰａ、４３０ＭＰａ、９２ＧＰａ,δ为３．２％,断裂形式为韧性断裂,由此可以认为自生ＴｉＣｐ／２０２４复合材料具有优良的综合力学性能。     

Sn含量对2011铝合金棒材显微组织、切削与力学性能的影响

以Sn、Bi替代Pb,制备无铅易切削2011铝合金棒材。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、高速车床和拉伸试验机,研究了Sn含量对2011铝合金棒材显微组织、切削性能和拉伸力学性能的影响。结果表明：Sn含量为0.2%时,Sn以SnBi共晶相形式存在于铝合金棒材中。Sn含量超过0.2%时,Sn以单质Sn相和SnBi共晶相形式存在于铝合金棒材中。Sn含量越高,单质Sn相和SnBi共晶相的数量越多,铝合金棒材的切削性能越好,车屑长度越短,但拉伸力学性能略有下降。     

挤压温度对等径角挤压碳纳米管增强AZ31镁基复合材料显微组织的影响

为了获得等径角挤压碳纳米管增强镁基复合材料的最佳挤压温度参数,在不同温度下,采用模角为90°的模具对经退火处理后的碳纳米管增强AZ31镁基复合材料进行了一道次的等径角挤压实验.结果表明:在不同温度下,CNTs/AZ31镁基复合材料经过一道次的等通道角挤压后, 复合材料中有大量的超细晶粒出现.复合材料在220℃挤压时可以得到表面光滑的完整试样,有利于实现多道次的挤压,同时晶粒也得到了较好的细化效果.     

喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的微观组织及磨损性能

喷射沉积连续挤压技术是由喷射成型和连续挤压复合而成的新技术。本试验采用自制的喷射沉积连续挤压设备,在多种过热度条件下完成了Al-20Si合金的喷射沉积连续挤压试验,获得了8mm的铝合金杆件制品,分别对其显微组织和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:喷射沉积连续挤压工艺可有效抑制初生硅的形核和生长,制备的铝硅合金中初生硅的尺寸约3~8μm,较铸态组织有明显细化,使得其耐磨性能提升1~2倍;随过热度的增加,喷射沉积连续挤压铝硅合金中初生硅的尺寸不断减小且分布更加弥散,使得合金的耐磨性更加优良。     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线.采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响.模拟的结果表明:在25:1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s.     

AZ31镁合金连续变断面挤压变形行为及组织演变

采用大变形量的连续变断面循环挤压工艺对铸态AZ31镁合金进行不同道次的挤压变形,分析了其在变形到断裂过程中的受力情况和微观组织变化。研究表明:随着变形次数的增加,铸态AZ31镁合金晶粒不断被细化,10道次变形后,晶体内的不均匀变形被消除,粗大的晶粒全部变为细小的等轴晶,晶界上的第二相和杂质也均匀地分布在晶粒间;变形过程中发生了动态再结晶,原始粗大晶粒在形成细小等轴晶的同时仍能保持原有晶体位置的遗传性;变形过程中主要以孪晶为主,锥形裂纹末端为沿晶和穿晶结合型断裂,侧面为单一型穿晶断裂,并且裂纹两边显微组织存在较大差异性。     

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。     

铝及热处理对Mg-Al-Mn合金组织及力学性能的影响

在挤压铸造条件下，研究了铝含量及固溶时效处理对AM60B合金的组织及力学性能的影响。实验结果表明，摘要材料的抗拉强度随铝含量的增加而提高，屈服强度变化不大，但延伸率急剧下降；固溶时效使γ-Mg17Al12相呈片状存在于原晶界、或呈粒状弥散分布于晶内，抗拉强度得到提高，延伸率得到改善，但合金的屈服强度变化不大。     

连续挤压技术的发展与应用

连续挤压技术是19世纪70年代在国际上提出的一种塑性加工新方法.与传统挤压方法相比,其具有节能、材料利用率高、自动化生产、可制造大长度产品、占地面积小、节约劳动成本等优点,被广泛应用于有色金属工业界,尤其是铜、铝及其合金制造领域,并相继淘汰了许多传统工艺.在简述连续挤压和连续包覆技术的工作原理基础上,介绍了连续挤压技术从力学理论、数值模拟到关键技术与设备开发的发展情况及现状.重点介绍了应用连续挤压和包覆技术制造铜扁线、铜排铜板带、制冷用铝管、铝包钢复合线、电缆护套等典型产品的技术特点及应用现状.最后从未来市场的角度分析了连续挤压技术的发展趋势.