搅拌摩擦加工制备Nano-ZrO_2增强AZ31镁基复合材料及其力学性能分析

以AZ31镁合金为基体,纳米二氧化锆(Nano-ZrO_2)为增强体,通过高转速搅拌摩擦加工工艺在AZ31镁板上制备Nano-ZrO_2/AZ31复合材料。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察试样截面及拉伸断口的微观形貌、元素组成及分布;采用拉曼光谱仪对材料成分以及微区成分分布进行分析;通过超景深显微镜、硬度计和万能试验机,分析复合材料中晶粒大小、硬度及拉伸性能。结果表明:利用高转速搅拌摩擦加工技术可以制备出增强相分布均匀的Nano-ZrO_2/AZ31复合材料。经过搅拌摩擦加工后,焊核区的晶粒相比母材晶粒得到明显的细化,其截面硬度比母材硬度提高了23.4%,符合弥散强化规律。并且,所制备出含不同增强体体积分数(4.29%,2.86%及1.42%)的复合材料中,增强体体积分数为2.86%的复合材料抗拉强度最高,达到168.67 MPa,其断裂伸长率为6.64%,为韧性断裂。     

搅拌摩擦焊Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金的超塑性变形行为研究

SP700钛合金(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)具有非常优异的低温超塑性和较宽的低温热加工窗口。本文分别采用最大m值法和恒应变速率法,针对SP700钛合金搅拌摩擦焊接头超塑性变形行为进行了研究。研究结果表明:采用最大m值法在795℃获得了最大超塑延伸率为989.9%;采用恒应变速率法,在795℃、应变速率为5×10~(-4)s~(-1)条件下获得最大超塑延伸率为687%。两种方法较母材的最佳超塑温度(765℃)均有所提高。对比搅拌摩擦焊焊核区的细晶组织,经超塑拉伸变形后,微观组织晶粒粗化严重,且β相含量减少。引起晶粒显著粗化的原因可能是经搅拌摩擦焊剧烈的塑性变形后导致的晶粒内部畸变能增加,在后续的超塑变形过程中晶粒长大势能增加所致。较高应变速率条件下的变形机制为晶粒拉长、长大、断裂和再结晶球化。搅拌摩擦焊焊接接头焊核区及热机械影响区存在较为明显的组织不均匀,经超塑变形可有效改善搅拌摩擦焊焊接接头的组织不均匀性。     

不同退火温度对Mo-La2O3板材微观组织及力学性能的影响

本文研究了不同退火温度对Mo-La2O3板材微观组织及力学性能的影响。通过金相显微镜、扫描电镜观察了钼合金显微组织及断口形貌,利用透射电镜研究了La2O3对位错分布的影响规律。结果表明,随着退火温度的升高,钼合金晶粒长大,拉伸性能、断裂韧性及显微硬度显著降低。对于退火后的试样,当La2O3粒径较大时,这种颗粒位于晶界处,在颗粒及晶界处形成位错塞积;在退火后的钼合金中,La2O3粒径较小时,绝大多数颗粒位于晶粒内部,位错越过这些颗粒,在晶界或亚晶界上形成位错塞积。     

铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能和变形机制.在300~450℃条件下,分别以恒定拉伸速率10-3 s-1和10-2 s-1进行拉伸至失效试验,在真实应变率为2×10-4~2×10-2 s-1的范围内进行变应变率拉伸试验.当拉伸速率为10-2s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过100%;当拉伸速率为10-3 s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过200%,该条件下的应力指数n≈3,蠕变激活能Q=148.77 kJ·mol-1,变形机制为溶质牵制位错蠕变和晶界滑移的协调机制.通过光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察显示试样断口处存在由于发生动态再结晶和晶粒长大而形成的粗大晶粒,断裂形式为空洞长大并连接导致的韧性断裂.      

Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能

采用光学显微镜、维氏硬度仪和拉伸试验机研究了Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金挤压材搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能。结果表明:搅拌摩擦焊接头的焊缝组织为细小均匀的等轴晶粒,接头的硬度以焊缝为中心呈W形状对称分布,焊缝硬度值在107~115HV之间。从焊缝中到母材,硬度先下降再上升,回撤侧热影响区的硬度值最低为104HV,前进侧热影响区的硬度值最低为102HV。接头的抗拉强度为404.3 MPa,屈服强度为265.9MPa,延伸率为18.1%,接头的焊接强度系数为0.96。     

铸态AZ31镁合金的超塑性性能及流变应力

研究连铸镁合金AZ31单向拉伸行为.结果表明在300～450℃,应变速率ε低于1.0×10-3 s-1的情况下,镁合金ZA31开始表现出超塑性.在400℃,应变速率ε为4.25×10-4 s-1时,延伸率达到了200%,应变速率敏感性指数m为0.41.用光学显微镜观察了变形前后的拉伸式样的微观组织,表明试样的初始晶粒尺寸约为20μm,在变形之后颈缩区域的晶粒长大现象不是很明显,晶粒沿着变形方向有所伸长,但晶粒形状基本保持为等轴状.     

Al-Zn-Mg-Cu合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

采用光学显微镜、维氏硬度仪和拉伸试验机,研究了Al-6. 6Zn-1. 7Mg-0. 26Cu合金挤压材搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能。结果表明,搅拌摩擦焊接头的焊缝组织为细小均匀的等轴晶粒,接头的硬度以焊缝为中心呈W形状对称分布,焊缝硬度值在107HV～115HV之间,从焊缝中到母材,硬度先下降再上升,回撤侧热影响区的硬度值最低为104HV,前进侧热影响区的硬度值最低为102HV。接头的抗拉强度为404. 3 MPa,屈服强度为265. 9MPa,延伸率为18. 1%,接头的焊接强度系数为0. 96。     

不同焊速下7×××系铝合金FSW接头组织及性能研究

采用金相、扫描、显微硬度测试、拉伸等试验手段,研究了转速1 600 r/min,焊速600 mm/min、900 mm/min以及1 200 mm/min下7046-T6铝合金薄板搅拌摩擦焊接头的组织与性能。试验结果表明:焊核区的晶粒细小均匀,600 mm/min焊速下焊核区的晶粒较为粗大。受热循环的作用,热影响区晶粒呈现一定程度的粗化长大。热机影响区和焊核区的过渡区的最低硬度为108 HV。当焊接速度为900 mm/min时,焊接效果较好,焊接接头的强度为350.3 MPa,达到母材抗拉强度500 MPa的70.1%。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

采用搅拌摩擦焊焊接5083铝合金,光学显微镜OM、透射电镜TEM对焊接接头进行金相分析,拉伸试验和硬度试验对焊接接头力学性能进行分析。结果表明,焊接接头焊核区为晶粒细小的等轴晶组织,热力影响区晶粒细小且沿剪切方向拉长,热影响区晶粒明显长大。其接头的力学性能显著优于传统的熔化焊,抗拉强度约为母材的90%,塑性与母材相当;硬度分布均匀,可达母材的90%。     

再结晶态TZM合金热变形特征的研究

采用Gleeb-3500热模拟实验机,对再结晶态TZM(Mo-0.39Ti-0.093Zr-0.017C)合金的热变形特征进行了研究。试样用粉末冶金的方法制备,经过70%变形量的高温锻造,然后分别在1100,1200,1300,1400,1500和1600℃的温度下退火,观察了TZM合金的再结晶过程。热模拟实验在1200℃的温度下进行,应变速率为0.1 s-1,变形量为30%,得到了压缩过程的真应力-应变曲线。研究结果表明,TZM合金的硬度随着退火温度的升高而显著降低,且下降的速率为0.13(HV/℃),1600℃退火后,晶粒已经充分长大,再结晶完成,TZM合金明显变软;完全再结晶后的TZM合金在1200℃下热压缩变形,当应变量小于5%时,应力随着应变的增加而迅速增加,加工硬化现象明显;当应变量大于5%时,应力随着应变的增加而缓慢增加,加工硬化速率降低。     

搅拌摩擦加工超细晶2024铝合金热稳定性研究

采用搅拌摩擦加工技术(friction stir processing,FSP)成功制备出平均晶粒尺寸为600 nm的超细晶2024铝合金,观察和测量了超细晶材料不同温度退火后的显微组织及室温力学性能,对超细晶材料的热稳定性进行研究,研究发现:当温度为150~200℃时,超细晶铝合金呈现退火强化现象,力学性能较退火前略有提高;当温度为250~350℃时,晶粒及析出相长大导致细晶强化及第二相强化作用减弱,超细晶材料的热稳定性较差。随着温度的升高,超细晶铝合金的晶粒和析出相逐渐粗化,呈现明显的软化现象。当温度为400℃时,细晶铝合金的晶粒尺寸已经超过2μm,受到高温固溶强化效应作用,材料的抗拉强度比350℃加热试样的抗拉强度提高了54 MPa。结果表明:退火温度为200℃时,超细晶材料的热稳定性最佳,超细晶材料的平均晶粒尺寸为0.807μm,硬度为HV110.7,抗拉强度为359 MPa。     

搅拌摩擦修复6061-T4铝合金裂纹的 组织和性能

采用搅拌摩擦方法对预制裂纹的6061-T4铝合金板进行修复,研究了表面裂纹和贯穿裂纹2种类型试样修复区的微观金相组织和抗拉性能及硬度分布.结果表明: 2种预制裂纹试样在合适的焊接工艺参数下,经搅拌摩擦修复后裂纹都能愈合.修复区晶粒由于动态再结晶,晶粒细化形成细小的等轴晶粒,裂纹修复后的试样抗拉强度能达到母材强度的78 %,表面裂纹试样的伸长率达到16.1 %、贯穿裂纹试样伸长率达到14.2 %,为韧性断裂;裂纹修复区的显微硬度的分布曲线基本呈现“W”形.      

纳米级Al_2O_3/Ni基高温合金复合粉末的制备及激光3D打印研究

通过超声分散-高速搅拌两步法,以聚乙二醇为分散剂和粘接剂将纳米级Al_2O_3陶瓷颗粒组装至Ni基高温合金球形颗粒表面,制备了Al_2O_3/Ni基高温合金复合粉末,并进行激光3D打印制备Al_2O_3/Ni基高温合金成型试样。结果表明:采用超声分散-高速搅拌两步法成功制备了可用于激光3D打印技术的复合粉末。在进行激光3D打印后,成型试样的显微组织主要表现为柱状晶和等轴晶组织,均匀细小,排列紧密,纳米级Al_2O_3颗粒均匀分布在基体中。显微硬度(HV)平均可达405.81。     

循环应变-高温退火制备Al-Cu-Li合金单晶

通过循环预拉伸应变-高温退火制备Al-Cu-Li合金单晶,同时探讨循环预拉伸应变-高温退火过程中预拉伸应变量、循环应变退火次数、应变退火温度对Al-Cu-Li合金晶粒长大的影响以及晶粒长大的过程与机制.研究结果表明,通过循环预拉伸应变退火可以使得合金晶粒异常长大,并且成功制备出厘米级别的宏观粗大晶粒,其长大机理主要为应...     

600～1200℃高Nb、Ti微合金钢高温热塑性研究

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜以及显微硬度仪对高Nb、Ti微合金钢的高温热塑性拉伸试样进行检测。结果显示,高Nb、Ti微合金钢在600～1 200℃的断面收缩率呈"V"形;在800℃时断面收缩率最小,在1 200℃断面收缩率达到最大值。其第Ⅲ脆性区间为680～910℃,脆化的主要原因是大尺寸碳氮化物和先共析铁素体在晶界析出,弱化了晶界结合力,为裂纹的产生和扩展提供了条件。而试样中普遍存在的微米级TiN颗粒,是造成高Nb、Ti微合金钢断面收缩率整体偏低的主要原因。提高应变速率,缩短先共析铁素体析出和TiN颗粒长大的时间,减弱拉伸过程中的应力集中,可改善试样在第Ⅲ脆性区间的高温热塑性。     

退火处理对冷喷涂Ni涂层组织与力学性能的影响

采用普通光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针、显微硬度和常温拉伸等方法,研究了退火处理对冷喷涂Ni涂层组织与力学性能的影响。结果表明,随退火温度的升高,涂层的硬度逐渐降低,断后延伸率逐渐增加,而抗拉强度先增后减,其拉伸断裂行为由脆性断裂过渡到脆、延性混合断裂,最后转变为延性断裂;冷喷涂Ni涂层在高温退火时（如900℃）,易发生晶粒的不一致长大、氧化物球化团聚以及各种缺陷向晶界扩散聚集形成孔洞等现象,这均降低了高温退火涂层的抗拉强度。指出合理的后续退火处理可以大幅提高冷喷涂Ni涂层的抗拉强度,但退火难以消除涂层中大的缺陷,不能显著增加其断后延伸率。     

不同退火工艺下TWIP钢微观组织及力学性能演变

摘要：以在650℃温轧的Fe-24Mn-2Al-1Si-0.05C TWIP钢为研究对象,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、室温拉伸等实验手段,研究温轧TWIP钢在回复退火、部分再结晶退火、高温短时退火以及高温退火等不同退火工艺下其微观组织及力学性能的演变。结果表明,随着退火工艺的改变,实验钢的微观组织由回复退火时包含高密度位错、形变孪晶等的变形晶粒逐渐向高温退火时的无畸变再结晶晶粒转变;而部分再结晶退火时,实验钢的微观组织由未再结晶区的变形晶粒和细小的再结晶晶粒混合组成。随退火工艺的改变,实验钢拉伸前、后的硬度变化趋势为先下降然后基本不变最后上升;实验钢的变形机制逐渐由位错滑移为主向孪生滑移为主转变。     

稀土钇对奥氏体耐热钢高温拉伸性能影响及作用机制

研究了钇对奥氏体耐热钢21Cr-11Ni-1.5Si-N的高温拉伸性能的影响及相关机制.在750～1200℃,应变速率为0.005S-1条件下进行了含与不含钇试样的热拉伸模拟试验及组织分析.结果表明:钇通过细化晶粒、强化晶界提高了试验钢在750～850℃的热塑性和抗拉强度;由于钇抑制了动态再结晶和再结晶晶粒长大,使得在...     

应变速率对Q460连铸坯高温力学性能的影响

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机和金相法测试了不同应变速率下建筑用钢Q460连铸坯的高温力学性能,获得了600~1200℃范围内Q460连铸坯的高温强度、热塑性和最终室温组织随拉伸温度和应变速率的变化规律。结果表明,当Q460连铸坯在较高的应变速率（10s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率随着拉伸温度的升高而升高,没有出现高温脆性区;在较低的应变速率（10-3s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率出现了2个脆性区,第1个在1100℃至熔点温度,第2个脆性区间在700℃附近。总体来说,实验钢种的高温断面收缩率均大于65%,表明建筑用钢Q460连铸坯具有较好的高温热塑性。此外,同一应变速率下,Q460连铸坯的抗拉强度随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率随着拉伸温度的升高而升高。     

La2O3含量及退火温度对钼合金晶粒尺寸及显微硬度的影响

本文研究了La2O3含量及退火温度对钼合金晶粒尺寸及显微硬度的影响规律,利用位错理论分析了La2O3对晶粒长大和显微硬度的影响机理。结果表明：随着第二相颗粒La2O3含量的增加,钼合金晶粒长大和再结晶的退火温度有升高的趋势;La2O3的强化效果并非随含量增加而线性增大,添加的La2O3含量处在0.27%～0.49%范围时,钼合金显微硬度的增幅最大,当La2O3含量大于0.49%时显微硬度增幅减小;随着退火温度的升高,钼合金显微硬度逐渐降低。