多次搅拌下SiC颗粒增强铝基复合层组织与性能

采用搅拌摩擦加工制备SiC颗粒增强铝基复合材料,研究搅拌次数对复合层晶粒尺寸、硬度、拉伸及磨损性能的影响。结果表明,搅拌加工时添加SiC颗粒可提高复合层的硬度、耐磨性,但会降低其强度。随着搅拌次数的增加,复合材料硬度得到提高,添加SiC颗粒的试样经4道次搅拌后搅拌区平均硬度130 HV,而未添加颗粒时为118 HV。添加颗粒试样搅拌4次后,抗拉强度比搅拌1次试样强度明显提高,可达360.6 MPa,可达铝合金母材的68.5%。添加颗粒能够提高复合层的耐磨性,未添加颗粒时复合层摩擦系数为0.6,相比添加颗粒时仅为0.5。随着搅拌次数的增加,搅拌区晶粒细化程度得以提高,SiC颗粒分布更加均匀。     

AZ61合金FSP试样室温拉伸力学性能

对AZ61镁合金进行了搅拌摩擦加工(FSP),利用拉伸实验机,在室温下对FSP试样进行了拉伸实验。研究表明,对4道次FSP试样实施3%的压缩变形,可显著提高AZ61镁合金的室温力学性能。对于平行于FSP进给方向截取的试样,4道次FSP可将极限抗拉强度从母材的190 MPa提升到327 MPa,伸长率也从母材的13%提高到了18%,屈服应力提升不明显;对于垂直于FSP进给方向截取的试样,4道次FSP可有效提升AZ61镁合金的极限抗拉强度;沿着搅拌头轴线方向对FSP试样施加3%的压缩变形,可分别将材料的屈服应力和极限抗拉强度由母材的140 MPa和190 MPa提升至178 MPa和362 MPa。     

多次搅拌下TiN颗粒增强铝基复合层组织与性能

采用搅拌摩擦加工制备了TiN颗粒增强铝基复合材料,研究了搅拌次数对复合层晶粒尺寸、硬度、拉伸及磨损性能的影响。结果表明:搅拌加工时添加TiN颗粒可提高复合层的硬度、耐磨性。添加TiN颗粒的试样经4道次搅拌后,搅拌区最高硬度为136 HV,为同道次未加颗粒的1.12倍。未添加颗粒时复合层摩擦系数为0.5左右,添加颗粒时仅为0.3左右。经4道次加工后添加TiN颗粒的复合材料强度由未添加时的380.40 MPa下降到329.97 MPa。随搅拌次数的增加,搅拌区晶粒细化程度得以提高,TiN颗粒分布更加均匀,但搅拌次数对TiN颗粒增强铝基复合材料的强度和硬度影响不大。     

FSP法制备细晶镁合金微观组织及其耐腐蚀性能

采用搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP)技术对AZ31镁合金进行加工处理,通过金相显微镜(OM)、显微硬度计、电子万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)与浸泡腐蚀等手段,研究了经过FSP加工后镁合金的微观组织、硬度及耐蚀性能。结果表明,改变FSP加工参数可得到不同程度的AZ31镁合金细晶组织,力学性能较母材均有所提升;当旋转速度为750 r/min、加工速度为47. 5 mm·min~(-1)时,镁合金微观组织细化最显著,力学性能最优。FSP加工产生动态再结晶,致使晶界增多,Mg17Al12相发生固溶,使750 r/min-47. 5 mm·min~(-1)参数下的试样在3. 5wt%Na Cl溶液中的耐蚀性能有较大提升。     

第二相粒径和振动对FSP制备AZ91/SiC表面复合层的影响（英文）

采用改进的搅拌摩擦加工方法 (FSP)加工AZ91镁合金试样。这种新方法称为"振动搅拌摩擦加工方法(FSVP)"。Si C纳米颗粒作为第二相粒子,利用FSP和FSVP制备合金的表面复合层,研究不同粒径(30nm和300nm)的Si C强化颗粒对复合材料表面不同性能的影响。结果表明,采用FSVP工艺能细化材料的显微组织,提高材料的硬度、延展性和强度等力学性能。粒径为30 nm的增强颗粒对复合材料显微组织和力学性能的影响大于粒径为300nm的增强颗粒。振动频率越高,FSV试样的力学性能和显微组织越好;当FSV振动频率为50和25 Hz时,搅拌区硬度值分别约为157和116 MPa。     

镁合金强制冷却搅拌摩擦加工研究

采用强制冷却搅拌摩擦加工工艺对AZ31镁合金表面进行了表面改性加工,对比了强制冷却搅拌摩擦加工和未强制冷却搅拌摩擦加工工艺对组织的影响.结果表明,采用强制冷却搅拌摩擦加工工艺试样搅拌区晶粒细化明显,有效抑制了热影响区晶粒长大;经强制冷却搅拌摩擦加工后组织显微硬度最高达104HV,比母材硬度提高约79.3%.     

FSP对AZ31合金型材加工硬化率及力学性能的影响

对AZ31镁合金挤压型材实施了搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing·FSP),利用光学显微镜和拉伸试验机研究了搅拌摩擦加工对试样加工硬化率及力学性能的影响。结果表明,AZ31镁合金经搅拌摩擦加工后,晶粒得到细化,均匀伸长率和总伸长率相近,室温伸长率达22%;拉伸应变超过0.03时,搅拌区材料的加工硬化率超过母材,此时搅拌区和母材的显微组织中均出现变形孪晶,不同的是搅拌区材料的变形孪晶整体呈带状分布,且加工硬化率也较高。     

搅拌摩擦加工MB8镁合金的组织与力学性能分析

研究了MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)合金在FSP不同工艺参数条件下的组织和力学性能。试验在加工速度恒定为60mm/min,旋转速度分别为800、1200和1800r/min的条件下进行。结果表明,经FSP加工,原始轧制态MB8镁合金的粗大不均匀组织受到搅拌头的剧烈搅拌作用而破碎、分散,并发生动态再结晶,获得细小、均匀的等轴晶粒。在转速为800r/min时,搅拌区的平均晶粒尺寸由原始轧制态的16.5μm细化至6μm。常温拉伸试验结果表明,MB8镁合金经FSP加工后抗拉强度大幅下降,但伸长率显著增大,在1200r/min时伸长率达57%,是原始材料伸长率的160%。此外,采用SEM观察拉伸试样断口,分析了MB8镁合金的断裂机制。     

碱热处理对搅拌摩擦加工AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响

对AZ31镁合金进行搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP),并对母材(Basal material, BM)和FSP试样进行碱热处理(Alkali heat treatment,AHT),研究了AHT对搅拌摩擦加工后AZ31镁合金微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,FSP可以显著细化晶粒,平均晶粒尺寸由BM的12.8 μm细化至FSP后的3.1 μm,高角度晶界比例从BM的75.9%降低至FSP后的45.3%,晶界亚结构增多。AHT使材料表面形成致密的MgO和Al₂O₃混合涂层,有效地提高了AZ31镁合金的耐浸泡腐蚀性能。     

液氮冷却FSP对AZ31镁合金材料力学性能的影响

利用液氮冷却装置减少了搅拌摩擦加工(FSP)过程中的热输入,采用SEM、显微硬度仪和试样拉伸设备对搅拌区显微组织和力学性能进行了测试分析。研究表明:通过液氮冷却作用减小热输入、减小搅拌头转速和增加搅拌摩擦道次均有利于减小搅拌区晶粒尺寸。液氮冷却条件下,搅拌头转速和进给速度分别为1000 r/min和37 mm/min时,两道次加工得到的搅拌区晶粒平均尺寸减小至100 nm左右,同时搅拌区硬度提高为原材料的2.7倍。液氮冷却环境FSP试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是自然冷却环境FSP试样的1.39、1.35和1.31倍。强度最大试样断口处分布着大量微米级韧窝和少量解理面,呈韧性断裂为主的混合断裂特征。     

加工参数对搅拌摩擦加工AZ31镁合金组织和力学性能的影响

研究了4mm厚AZ31镁合金板材搅拌摩擦加工工艺.在加工速度为100mm/min,转速为500～1500r/min条件下获得了表面平整、无宏观缺陷的加工面.搅拌区的晶粒尺寸相对于母材得到了明显的细化,并且随着转速的增加,搅拌区的晶粒逐渐增大,显微硬度逐渐降低,符合霍尔-佩齐公式.在应变速率为5×10-3s-1的条件下了进行室温拉伸,结果发现,加工后搅拌区细晶组织的抗拉强度相对于母材有所降低,但伸长率得到提高.     

搅拌摩擦加工制备铝基梯度功能复合材料及表征（英文）

在6082铝板的凹槽中填充SiC颗粒(平均粒径为27.5μm),用一种新型多步搅拌摩擦加工(FSP)法制备Al/SiC梯度功能复合材料(FGM)。为了得到预先设定的梯度结构,使用3种工具进行FSP,每种工具的搅拌针长度不同,SiC颗粒的体积分数也不同。FSP在室温下进行,其工艺参数如下:1～3道次、旋转速度为900r/min、前进速度为20mm/min。利用扫描电子显微镜(SEM)和三维光学显微镜对梯度功能样品的显微组织进行表征,且测试其耐磨性和显微硬度等力学性能。结果表明,随着FSP道次的增加,SiC颗粒分散更加均匀,材料的显微硬度增加。与未加工的6082铝合金相比,经3道次加工后,其显微硬度提高51.54%。添加SiC颗粒后,Al/SiC梯度功能使复合材料的耐磨性提高。     

搅拌摩擦加工制备Al6061/SiC复合材料的耐蚀性研究

目的 利用搅拌摩擦加工技术制备纳米SiC铝基复合材料,研究经过纳米粒子的添加和FSP作用后,其耐腐蚀性能的变化及原因.方法 室温条件下,在3.5％NaCl溶液中,通过电化学阻抗谱和动电位极化曲线对试样的耐腐蚀性能进行检测分析.利用电子背散射衍射技术和透射电镜对3种试样的显微组织进行表征,研究耐腐蚀性能的变化机理.结果 经搅拌摩擦加工后,样品的阻抗值明显提高,动电位极化曲线测试结果显示,母材、FSP试样和复合材料试样的自腐蚀电位分别为–1.517、–1.338、–1.339 V,而腐蚀电流密度分别为0.48、0.11、0.12 mA/cm2.FSP加工试样的晶粒由平均晶粒尺寸为8.7μm左右的等轴晶粒构成,并且大部分析出相因高温作用发生溶解,而纳米SiC粒子的加入,使晶粒尺寸进一步降低至4.1μm左右.结论 所制备Al6061/SiC复合材料的耐腐蚀性能相较于母材明显改善,但弱于FSP试样.SiC和基体之间电位差的存在构成腐蚀微电池,降低材料的耐腐蚀性能,而晶界数量的增加造成点阵空位等缺陷增加,导致电荷转移的阻力增加,耐腐蚀性能得到改善.     

搅拌摩擦加工制备铝硅合金组织和性能研究

通过在1050铝板中添加硅颗粒,采用搅拌摩擦加工的方法制备了铝硅合金。采用的旋转速度为950 r/min,进给速度为47.5 mm/min,搅拌道次为4道次和6道次。结果表明,通过多道次的搅拌摩擦加工,硅颗粒均匀分布在微观组织中。与母材相比,试样搅拌区的硬度和抗拉强度得到了极大提高。细小圆润的硅颗粒的均匀分布是性能提高的主要原因。     

搅拌摩擦加工制备NiTip/WE43镁基复合材料

本研究提供了一种采用搅拌摩擦加工（FSP）制备NiTi颗粒增强WE43镁基复合材料的有效手段。采用SEM结合EDS对FSP试样的微观结构进行了研究，采用XRD进行了物相分析。结果表明，制备的复合材料具有形状记忆效应。较低的加工温度有效地阻止了NiTi颗粒与Mg基体在FSP过程中的界面反应。无论粒径大小，在FSP后，NiTi颗粒都均匀分布在Mg基体中。此外，与Mg基体相比，NiTi/WE43复合材料的屈服强度、极限拉伸强度和延伸率分别降低了33%、12%和18%。随着加入的NiTi颗粒尺寸的增大，该复合材料拉伸强度和延伸率均降低。复合材料的失效机理是颗粒之间的界面开裂以及增强颗粒的断裂。     

TA2工业纯钛表面搅拌摩擦加工组织及性能

对TA2工业纯钛成功实现了搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP),研究FSP后搅拌区、热机影响区、热影响区组织特征,对比分析FSP加工区与母材的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明：TA2工业纯钛表面经FSP后,搅拌区晶粒发生了剧烈的塑性变形、混合和破碎,实现组织结构的致密化、均匀化和细化;加工区平均硬度相对母材提高37.5%,当摩擦磨损圈数分别为1000、1500、2000 r时,摩擦磨损质量损失分别比母材减少31.4%、36.6%和46.4%,经FSP后TA2工业纯钛表面硬度和抗摩擦磨损性能明显提高     

焊接参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

研究了板厚为6mm的AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺,并对接头的断裂机制进行了考查。在转速为1000r/min,焊接速度为60～300mm/min条件下获得表面平整,无缺陷的焊缝。与母材相比,搅拌区的晶粒得到明显细化。随焊接速度增加,搅拌区的晶粒尺寸减小。搅拌区的硬度高于其他区域。焊接速度为150mm/min时,接头拉伸强度最高,达到母材的92.7%。断裂多发生在热影响区,热影响区晶粒粗大且分布不均,显微硬度最低,是焊接接头的薄弱环节。     

搅拌摩擦加工AZ31超细晶镁合金超塑性行为

采用搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)制备了超细晶AZ31镁合金,研究了温度和应变速率对超细晶AZ31镁合金高温超塑性行为的影响.结果 表明,FSP制备的超细晶镁合金平均晶粒尺寸为0.65 μm.随着变形温度升高和应变速率降低,FSP加工区域的晶粒粗化.当应变速率为0.01 s-1...     

Effect of Friction Stir Processing on Microstructure and Mechanical Properties of Cast AZ31 Magnesium Alloy

对铸态AZ31镁合金进行单道次和双道次搅拌摩擦加工,对其微观组织和力学性能进行研究.结果表明:铸态AZ31镁合金搅拌摩擦加工后,共晶网状β-Mg17Al12相破碎并发生固溶,微观组织显著细化和均匀化.AZ31镁合金母材和单道次搅拌摩擦加工后的试样没有择优取向,而双道次搅拌摩擦加工后的试样存在择优取向,其(0002)基平面与试样表面平行.单道次和双道次搅拌摩擦加工后试样的抗拉强度分别提高了43和82MPa,延伸率提高了4.3％和11.9％.搅拌摩擦加工后试样的拉伸断口表现为韧性断裂特征.     

不同FSP转速处理的车减震材料用Mg-Zn-Zr合金超塑性变形分析

对车减震材料用Mg-Zn-Zr合金进行500～1500 r·min~(-1)转速搅拌摩擦加工(FSP)处理,并对合金超塑性变形过程的晶粒尺寸、微观形貌、第二相组织进行分析。研究结果表明:经过FSP后,在母材中形成了弥散分布状态的细小第二相组织。当FSP转速提高后,显著改善镁合金的第二相颗粒细化,并形成均匀弥散分布。在合金中存在弥散相β,有效保证了合金在应变速率下的良好超塑性。FSP会引起合金发生明显的动态再结晶现象,当FSP转速提高后,合金中形成了更大的晶界错位角,合金晶界分布结果和随机晶界分布差异性变小。所有FSP转速下合金伸长率都达到200%以上,表现出良好的超塑性。当FSP转速增大后,合金最佳应变速率与伸长率都会显著提高,并且变形温度也会上升。各合金经过超塑性变形后都发生了晶界滑移,而且当FSP转速提高,晶粒发生了明显细化。