高强铸造铝铜合金显微组织与力学性能的研究

研究了T6态ZL205A合金的显微组织和高低温力学性能.结果表明:经过T6处理后的ZL205A合金主要由α固溶体和呈弥散质点状析出的二次T相组成,另外,在组织中还有少量的Al3Ti的偏析物和未完全溶解而残留在晶界上的Al2Cu相.通过测试T6态ZL205A合金在-100℃、-50℃、0℃、23℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃下的拉伸性能,得出各温度点的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率,并分析各力学性能指标随温度的变化规律,做出各温度点下的应力应变曲线.同时观察断口形貌,分析其断裂机制.     

热挤压Mg-3Sn-1Zn-xCu合金的显微组织与力学性能

研究了添加Cu对热挤压Mg-3Sn-1Zn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加少量Cu能显著细化热挤压Mg-3Sn-1Zn合金晶粒,同时在合金中形成具有高热稳定性的CuMgZn相,提高了合金的室温及高温强度和塑性。当Cu含量为0.5%时,热挤压Mg-3Sn-1Zn-0.5Cu合金的晶粒最细,为2.8 μm;其强度和塑性最高,室温屈服强度为241 MPa,伸长率为20.3%,150 ℃时屈服强度为128 MPa,室温拉伸力学性能优于挤压态AZ31B合金,高温强度优于铸态AE42合金。     

GH4133A合金多火次锻造工艺研究

对GH4133A合金进行了多火次热模锻造实验,探索了不同锻造温度和变形量在不同火次变形后的晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸性能。结果表明:当在1080℃以10%进行多火次锻造时,GH4133A合金晶粒度以及室温拉伸性能随着锻造火次增加而提高,700℃拉伸强度接近;当多火次变形量为30%时,晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸强度均是二火次成形最高。以1160℃进行多火次热模锻造后合金的700℃拉伸性能优于以1080℃锻造时。上述实验结果与晶粒度、拉伸变形时晶粒变形方式、每种变形方式下晶粒的参与量和每种变形方式的持续时间有关。     

热等静压温度和粉末粒度对Ti2AlNb合金组织与性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数, %)的预合金粉末,通过预合金粉末热等静压工艺制备了Ti₂AlNb粉末冶金合金。研究结果表明,热等静压温度显著影响Ti₂AlNb粉末冶金合金的显微组织,需严格控制。为了对比研究,选取了平均粒度分别为70 μm和200 μm的两种Ti₂AlNb预合金粉末,制备坯料并测试性能,探讨了粉末粒度的选取原则,分析了粉末粒度对Ti₂AlNb粉末冶金合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,粉末粒度对合金室温拉伸强度无显著影响,但会对高温拉伸强度和高温持久寿命产生显著影响,由粗粉(平均粒度200 μm)制成的合金高温持久寿命较细粉(平均粒度70 μm)的降低大约40%。     

变形温度和变形程度对Ti－31合金性能和组织的影响

通过高温和室温拉伸试验，研究了变形温度和变形程度对Ｔｉ－３１合金板材性能和组织的影响。结果表明，合金在７５０～８５０℃的温度下变形５％～２０％空冷后，其室温机械性能均能达到材料的技术指标要求。并发现了材料在９００℃的临界变形区。     

变形温度和变形程度对Ti－31合金性能和组织的影响

通过高温和室温拉伸试验，研究了变形温度和变形程度对Ｔｉ－３１合金板材性能和组织的影响。结果表明，合金在７５０～８５０℃的温度下变形５％～２０％空冷后，其室温机械性能均能达到材料的技术指标要求。并发现了材料在９００℃的临界变形区。     

基体合金对连续M40石墨纤维/Al复合材料纤维损伤及断裂机制的影响

选用M40石墨纤维为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为40%,基体合金分别为ZL102、ZL114A、ZL205A及ZL301合金的连续M40/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出M40纤维,研究了基体合金对连续M40/Al复合材料纤维损伤和断裂机制的影响。结果表明:不同的基体合金对M40纤维造成的损伤差异较大,从M40/ZL301复合材料中萃取的纤维拉伸强度最高,其拉伸强度为1 686 MPa,约为纤维原丝拉伸强度的38.3%;而从M40/ZL102复合材料中萃取的纤维拉伸强度最低,其拉伸强度仅为687 MPa,且纤维表面粗糙程度不一。不同M40/Al复合材料的断裂机制存在明显差别,M40/ZL102和M40/ZL114A复合材料断裂时无纤维拔出及界面脱粘,裂纹横向穿过纤维导致复合材料在低应力下失效;M40/ZL205A复合材料则表现为少量纤维拔出,界面轻微脱粘;同时,M40/ZL301复合材料表现为大量纤维拔出,裂纹沿界面纵向扩展,界面脱粘明显,纤维充分发挥其承载作用,复合材料的拉伸强度最高,达到了670.2 MPa。      

稀土Sc、La对ZL205A合金铸态组织和时效行为的影响

目的 研究分别添加质量分数为0.1%的微量稀土Sc和稀土La元素对ZL205A合金显微组织和时效析出行为的影响。方法 通过金属型重力铸造法,向ZL205A合金中分别加入质量分数为0.1%的稀土Sc和质量分数为0.1%的稀土La元素,制备得到不添加稀土、添加稀土Sc和添加稀土La的ZL205A合金。通过对比分析显微组织,得出不同稀土元素对ZL205A合金显微组织的影响。对3组合金进行T5热处理,分析不同稀土元素对ZL205A合金热处理后组织的影响。将3组合金在155 ℃温度下进行1~20 h的时效,对比分析不同稀土元素对ZL205A合金时效硬化过程的影响。结果 添加质量分数为0.1%的稀土Sc使ZL205A合金中出现了难溶的AlCuSc相,添加质量分数为0.1%的稀土La使ZL205A合金中Al2Cu相数量增多。稀土Sc的添加未改变ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间(8 h),但峰值时效硬度由154HV降低至141HV;稀土La的加入使ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间由8 h延迟至14 h,但峰值时效硬度由154HV提高至161HV。结论 添加质量分数为0.1%稀土La的ZL205A合金比添加质量分数为0.1%稀土Sc的ZL205A合金具有更好的强化效果。     

高强度Al-Cu系合金大尺寸封闭环形铸件铸造工艺

介绍了ZL205A合金的性能优点和铸造特性,分析和讨论用ZL205A合金铸造大尺寸封闭环形外圈铸件工艺要点。     

EIGA法制备TA17合金粉末的激光增材适应性研究

TA17合金是一种已在核电领域实现工程应用的高性能钛合金,而关于TA17合金粉末性能及其增材制造样件性能相关的研究报道均较为匮乏.本文利用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)法制备了10 ～ 61 μm和106 ～160μm两种粒度规格的TA17合金粉末,并分别对其在激光选区熔化(SLM)和激光立体成型(LSF)两种技术下的成形组织与力学性能进行了研究,对该粉末在不同工艺条件下的激光增材适应性进行了分析.结果 表明:EIGA法制备的TA17合金粉末具有良好的表面形貌和球形度;利用10 ～61 μm粒度规格粉末制备的SLM试件以及利用106 ～160 μm粒度规格粉末制备的LSF试件均具有均匀的微观组织,未见孔洞等明显缺陷,且其室温拉伸强度超过680 MPa,冲击吸收功KU2超过71 J,激光增材试验件的组织及力学性能均满足TA17合金锻件标准要求.本研究为TA17合金增材制造技术在核动力领域的应用奠定了基础.     

机械零部件用高强镁合金加工工艺与组织性能研究

针对Mg-Gd-Y合金塑性较差的问题,研究了固溶态和不同温度锻造加工态高强Mg-Gd-Y合金的组织与性能。结果表明,固溶态Mg-Gd合金的晶粒尺寸不均匀,平均尺寸约225μm;当锻造加工温度为440℃和410℃时,合金中第二相的数量较多,大量弥散分布的第二相的存在可以抑制动态再结晶的形成;随着锻造加工温度的降低,Mg-Gd合金的抗拉强度和屈服强度呈现逐渐升高的趋势,在锻造加工温度为470℃时,Mg-Gd合金的断后伸长率达到最大值19.2%,降低锻造加工温度至440℃和410℃时,断后伸长率反而有所降低;固溶态Mg-Gd合金的拉伸断口呈现脆性断裂的特征;锻造加工温度为500℃的拉伸断口呈现混合断裂特征,而锻造加工温度为410℃、440℃和470℃时Mg-Gd合金的断口都呈现为韧性断裂特征。     

K2O·8TiO2W/ZL109复合材料的制备、性能以及界面结构

本文采用挤压铸造方法制备出钛酸钾晶须增强ZL109复合材料(K₂O·8TiO_2w/ZL109 composite),该复合材料的室温和300℃下的抗拉强度与基体金属相当,而在200℃下的抗拉强度却大大高于基体金属。作者用高分辨率透射电镜对该复合材料进行了研究。发现在晶须与铝之间存在着TiO过渡层。     

新型Mg-8Li-5Al-5Ca合金的微观组织、力学及耐腐蚀性能

设计了新型高钙铝比Mg-8Li-5Al-5Ca合金,通过常温拉伸、失重法、pH测定和电化学测试等方法研究了合金的常温力学性能和耐腐蚀性能。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了基体和腐蚀产物相结构、合金显微组织以及腐蚀形貌。研究结果表明,这种镁锂合金形成Al2Ca相包围双基体(α-Mg+β-Li)的结构,挤压后基体组织和第二相粒子均明显细化。Mg-8Li-5Al-5Ca合金的耐腐蚀性能优于一般镁锂合金,且随着挤压比的增大进一步提升。该合金的力学性能协调了镁锂合金的优良塑性和高钙铝比镁合金的高强度,拥有较高的抗拉强度(222 MPa)和延伸率(8.3%)。     

热处理对7A85铝合金组织和性能的影响

采用室温拉伸测试,电导率测试,晶间腐蚀及透射电镜等手段研究不同时效制度对7A85铝合金显微组织,力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经过峰时效(120℃/24h)处理,抗拉强度,伸长率和电导率分别达到760.8MPa,8.9%和29.7%IACS;合金的主要强化相为GP区,峰时效(T6)合金晶内分布着大量细小而弥散的GP区和少量的η′相。双级时效(120℃/8h+165℃/12h)时,合金抗拉强度及电导率分别达到597.7MPa和38.1%IACS,且随着时效时间的延长,晶间析出相长大粗化,PFZ带宽化,晶间腐蚀敏感性降低。因此,采用120℃/8h+165/12h双级时效可以获得较好的综合性能。     

锂电池PACK包Al-Zn-Mg-Cu铝合金CMT 焊接组织与性能研究

以锂电池包箱体常用的7003铝合金为研究对象,采用冷金属过渡焊接工艺(CMT)对7003铝合金进行焊接后,经过固溶(485 ℃,3 h)、人工时效(160 ℃,2 h)和自然时效(72 h)热处理后,进行组织和性能研究。通过慢应变速率拉伸试验、常温拉伸试验、显微维氏硬度测试、扫描电子显微镜分析等方法,对该铝合金接头的母材和焊缝的抗腐蚀性能、力学性能以及微观组织形貌进行研究。结果表明:当慢应变速率为1×10-6 s-1时,基材和焊接试样的应力腐蚀敏感性指数(ISSRT)分别为2.73%和9.74%;对焊接试样的接头进行晶间腐蚀和剥落腐蚀测试并评级,晶间腐蚀为4级,剥落腐蚀为PA级;焊接接头的电导率、抗拉强度、延伸率分别为22.0%(IACS)、330.7 MPa、10.0%。     

铸造铝合金半连续铸棒组织与性能均匀性研究

目的 研究ZL114A合金和ZL205A合金半连续铸棒不同部位的力学性能与微观组织,分析铝合金半连续铸棒的均匀性。方法 分别对半连续铸棒的中心位置、R/2位置、边缘R位置进行取样,对比分析各部位的力学性能及微观组织。结果 ZL114A合金的抗拉强度为338~355 MPa,断后伸长率为9%~11.5%;ZL205A合金的抗拉强度为465~485 MPa,断后伸长率为12%~15%。与铸棒中心位置相比,铸棒边缘R位置的晶粒尺寸更小,性能也更优异,但ZL114A合金铸棒的边缘R位置存在夹渣缺陷,导致其力学性能低于铸棒中心位置的力学性能。结论 采用半连续铸造工艺制备的ZL114A合金和ZL205A合金均具有细小、均匀的微观组织,且组织越细小的部位,力学性能越高,存在凝固缺陷的部位,力学性能较低。     

Sn对时效态ZM61镁合金高温力学性能的影响

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高温拉伸对时效态ZM61-xSn(x=0,6,8,10,质量分数/%,下同)合金的高温拉伸性能及断裂机制进行了研究。结果表明:ZM61-xSn(x=6,8,10)合金的物相由α-Mg,α-Mn,MgZn2,Mg2Sn相组成。添加Sn元素可有效细化ZM61合金组织,提高合金高温强度,但降低合金塑性。ZM61-xSn(x=6,8,10)合金在300℃下拉伸的抗拉强度分别为149,140,145MPa,较相同温度下拉伸的ZM61合金的抗拉强度分别提高了26%,17%,23%。ZM61-xSn(x=0,6,8,10)合金在300℃下拉伸的伸长率分别为39.95%,5.65%,7.01%和6.33%。拉伸温度对ZM61-xSn(x=6,8,10)合金的断裂机制产生显著影响。当拉伸温度低于220℃,合金为穿晶断裂;高于220℃时,合金变为沿晶断裂。     

原位合成TiB_2/ZL205A复合材料的组织及流动性

采用原位合成法制备了TiB_2/ZL205A复合材料,对所合成复合材料的物相、TiB_2颗粒形貌及分布、流动性进行了研究。结果表明:TiB_2/ZL205A复合材料主要由α-Al、Al_2Cu和TiB_2组成,TiB_2颗粒呈多边形或卵圆形,平均颗粒尺寸500nm左右,大部分沿晶界分布,少量分布在晶粒内部。TiB_2/ZL205A复合材料的流动性与浇铸温度及TiB_2质量分数的关系均可用指数阻尼模型进行描述。当浇铸温度由710℃提高到750℃时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性提高了30.4%;当浇铸温度在750℃以上时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性随浇铸温度的提高而提高的速率降低。与基体合金相比,在730℃浇铸时,3wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了21.8%,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了36.4%。     

ZL104铝合金热处理工艺研究

研究了固溶、时效和固溶＋时效处理对ZL104铝合金组织和性能的影响,并对处理后的试样进行了硬度和腐蚀性试验,对比不同热处理工艺下其性能的不同。结果表明,经固溶＋时效处理其硬度有明显的提高,固溶处理的耐腐蚀性最好。     

含Ag的Al-Cu-Mg基合金的断续时效特征

采用维氏硬度、拉伸力学性能测试、扫描电镜和透射电子显微镜分析手段,研究了断续时效对含Ag的Al-Cu-Mg基合金的组织和性能的影响。结果表明:185℃高温欠时效Al-Cu-Mg-Ag合金在低温进行二次时效时,会发生二次析出现象,合金塑性显著提高。随着185℃欠时效时间的延长,合金二次时效初始硬度升高,峰值时间缩短,峰值硬度增量降低。二次时效温度为65℃时,合金中主要强化相为G.P.区和少量的Ω相,其峰值强度硬度低于T6态,提高二次时效温度至150℃,合金主要强化相为Ω相和少量的G.P.区,其峰值强度硬度略高于T6态。