搅拌摩擦加工铸态铝铁合金组织和性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对含铁3％(质量分数)铸态铝铁合金进行3道次往复搅拌摩擦加工,研究加工区显微组织和力学性能的变化.结果表明,铸态铝铁合金经搅拌摩擦加工后,粗大的针状Al3Fe相被破碎成细小粒状,铸态组织转变成低位错密度的再结晶组织,且基体中存在细小的含铁亚稳相.搅拌摩擦加工后,加工区的显微硬度较铸态区降低,但分布比较均匀;加工区合金的抗拉强度稍微下降,延伸率显著增大.经搅拌摩擦加工后,合金拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征.     

搅拌摩擦加工对铸态7075铝合金显微组织的影响

采用搅拌摩擦加工对变形能力差的铸态7075铝合金进行改性加工,探讨了加工工艺对加工区显微组织的影响.加工工艺优化实验表明,在同样的工具设计和加工参数下,通过两道次重叠加工可在搅拌区获得均匀的细小等轴晶组织;此外,减小加工工具尺寸并提高旋转速度也可明显提高搅拌区显微观组织的均匀性.     

搅拌摩擦加工铸态AZ31镁合金组织与性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对铸态AZ31镁合金进行单道次加工,研究加工区域的微观组织和力学性能。结果表明：搅拌摩擦加工过程中,材料发生了剧烈的塑性变形,粗大的β-Mg17Al12相显著破碎,形成细小、均匀的再结晶组织。XRD分析表明,搅拌摩擦加工导致大量的β相固溶到镁合金基体中,产生固溶强化作用。搅拌摩擦加工后的试样平均HV硬度值为810 MPa,高于铸态AZ31镁合金的硬度值,抗拉强度比铸态AZ31镁合金提高43 MPa,延伸率提高4.3%,拉伸断口表现为微孔聚合剪切断裂特征。     

搅拌摩擦加工法制备铝基复合材料组织与性能研究

用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,并对其组织及硬度进行了分析。结果表明:搅拌摩擦中心区晶粒尺寸与轴肩变形区相似,晶粒比较细小;搅拌摩擦区边界的晶粒组织发生了明显的塑性变形,晶粒被扭曲拉长。碳纳米管在搅拌摩擦中心区均匀分散,和基体结合良好。碳纳米管对基材有明显的强化作用,搅拌摩擦中心区硬度在55 HV左右,是纯铝的2倍。     

搅拌摩擦加工工具对镍铝青铜合金显微组织和机械性能的影响

目的掌握搅拌摩擦加工镍铝青铜合金的组织演变规律,获得机械性能最好的显微组织。方法基于搅拌摩擦加工热输入理论改善加工工具,采用改善前后的工具制备具有各种微观组织的镍铝青铜合金,并采用显微硬度仪测试合金的显微硬度,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察加工合金的显微组织。结果搅拌摩擦加工的组织主要包括魏氏体α、带状α、溪流状α以及等轴状α组织,各组织形成的最高温度逐渐减小,其中等轴状组织具有最高的显微硬度,其微观组织主要包括大量的等轴状α晶粒、κ相和极少的β′相。结论通过减少工具轴肩直径,增加搅拌针的长度来改善加工工具,可以明显减少搅拌摩擦加工过程中的热输入。较低最高温度下制备的等轴状α组织具有最好的机械性能,其主要的强化机制为细晶强化、第二相强化和加工硬化。     

搅拌摩擦加工制备的闭孔泡沫铝的组织及性能

为避免传统方法制备大面积闭孔泡沫铝工艺过程的局限性,采用搅拌摩擦加工技术结合加热工艺制备闭孔泡沫铝复合材料。采用有限元软件对搅拌摩擦加工制备预制体过程的温度场进行了模拟仿真,研究了制备工艺参数对泡沫铝预制体质量的影响规律。利用光学金相显微镜对不同加工工艺参数及发泡时间条件下制备的泡沫铝孔隙率和形貌进行了分析。同时,对闭孔泡沫铝进行了准静态压缩性能试验,研究了不同孔隙率下泡沫铝的压缩性能。结果表明,与搅拌针移动速度相比,不同旋转速度对闭孔泡沫铝预制体的形貌影响更大。当搅拌针移动速度50 mm·min^-1、旋转速度2000 r·min^-1时,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生了充分的塑性变形,粉末圈分布连续且均匀。模拟结果表明：搅拌摩擦加工时最高温度区域出现在搅拌针附近,呈“碗状”分布,此时温度达到最大值491℃,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生充分塑性变形和流动,模拟结果与试验结果一致。经过680℃发泡后,泡沫铝最大孔隙率为69.3%,平均泡孔直径为Φ130μm,屈服应力为3.2 MPa,平台应力值为2.9 MPa。     

Ni元素和变质剂对亚共晶铝铁合金组织的影响

采用水冷快速冷却铜模制备含铁0.30％～1.55％(质量分数)的亚共晶铝铁合金,用光学显微镜、TEM和EDX分析方法研究了Fe、Ni元素和变质剂对合金组织的影响.结果表明:随着Fe、Ni含量的增加,合金晶界处共晶化合物增多,二次枝晶增多并相互连接成网状,晶界处颗粒状A19FeNi相呈层状分布.当Fe、Ni含量分别增加到1.55％、1.5％时,组织呈层状分布,并含有粗大针状和长针片状初生相.变质剂A1-Ti-B和稀土元素Ce均可显著细化粗大的含铁初生相,消除枝晶组织,但A1-Ti-B对α-Al相晶粒细化效果不明显,而稀土Ce能显著细化α-Al相与共晶组织.     

纳米SiCw增强铝基复合材料的搅拌摩擦加工制备

用搅拌摩擦加工法制备纳米SiCw增强ZL114A铝基复合材料,并对其组织及性能进行分析.结果表明,在30 mm×6mm形成了结构致密,无明显疏松、孔洞的搅拌摩擦复合区,复合区晶粒细小,搅拌摩擦中心区SiCw分布较均匀.该复合材料经T6热处理后强化效果不明显,SiCw主要起韧化作用,搅拌摩擦中心区硬度及抗拉强度略有下降,但伸长率得到改善,比基材提高111.4％.     

亚共析钢搅拌摩擦加工组织与力学性能

采用K40钨钴硬质合金搅拌头对3 mm厚热轧退火态亚共析钢板进行了搅拌摩擦加工,对加工区域的宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析．结果表明,搅拌区和热力影响区为先共析块状铁素体、“针状”铁素体及珠光体,组织转变受动态再结晶和相变共同作用,热影响区组织为等轴状铁素体和片层状珠光体．搅拌摩擦加工对各区域中珠光体及析出渗碳体的分布形态影响显著．搅拌摩擦加工后试样显微硬度明显增加,抗拉强度相比母材提高8.2%,断裂位置位于母材处,加工前后试样断裂形式均为微孔聚合韧性断裂．固溶强化与相变强化对硬度和抗拉强度的提高起主要作用．     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

Microstructural evaluation and tribological properties of underwater friction stir processed CP-copper and its alloy

Underwater friction stir processing was performed on commercially pure copper with a purity of 99.8% and a copper-zinc alloy (brass). The tool was made of tungsten carbide in the threaded cone form. Friction stir processing was performed at a tool rotational speed of 1800 r/min and a tool transverse speed of 4 mm/min while the samples were immersed in a water tank with a water circulation system. In order to evaluate the effect of the number of process passes on the microstructure and mechanical properties of the samples, this process was continued for up to 6 passes. Microscopic studies using light microscopy on commercially pure copper samples show significant decrease in grain size. Likewise, the hardness of the cross-sectional area shows an increase more than the base metal. The X-ray diffraction pattern of the underwater friction stir processed samples in comparison to that of the base metal exhibits shorter and wider peaks, while the background of the pattern is increased. The sum of these factors represents the formation of an amorphous/ultrafine grained structure. Also, the wear behavior of the samples was investigated by means of pin-on-disk method and the results show that the friction coefficient of processed samples is decreased compared to that of the base metal. The results of wear and hardness tests show that the underwater friction stir processing can significantly improve the wear resistance and hardness of commercially pure copper and brass.     

搅拌摩擦加工TA5钛合金的显微组织和力学性能

对TA5钛合金进行搅拌摩擦加工(FSP),获得超细晶组织.为了研究搅拌摩擦加工过程中的温度分布和材料流动情况,使用欧拉-拉格朗日耦合(CEL)方法对加工过程进行热力耦合模拟.采用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸测试技术对合金的显微组织和力学性能进行表征.由于在加工过程中材料发生动态再结晶,因此,加工后的合金由细小等轴晶...     

热速处理对Al-Fe合金组织与性能的影响

研究了热速处理工艺对Al-5?合金力学性能和初生Al3Fe相形貌的影响.结果表明:未热速处理时,初生Al3Fe相为粗大的针片状或针状,初生Al3Fe相占基体的面积为40.39%,合金的力学性能较低,仅有107MPa;经热速处理后,小部分初生Al3Fe相长成了细小的针状,绝大部分则长成了针点状,初生Al3Fe相占基体的面积达到了50.77%;由于组织得以细化,合金的性能有了较大幅度的提高,抗拉强度达到145 MPa,提高幅度为35.5%.     

Machining characteristics of fine grained AZ91 Mg alloy processed by friction stir processing

AZ91 Mg alloy was considered and friction stir processing (FSP) was adopted to achieve grain refinement to investigate the effect of grain size and secondary phase on machining characteristics during drilling at various speeds and feeds. Super saturated AZ91 Mg alloy was obtained after FSP and the grain refinement was achieved from (166.5±8.7) µm to (21.7±13.5) µm. Surprisingly, hardness reduced for FSP AZ91 Mg alloy (88.95±6.1) compared with AZ91 alloy (108.2±15.6), which was attributed to the reduced secondary phase. However, the mean cutting force for FSP-treated (FSPed) AZ91 Mg alloy was marginally increased. The edge damage of the drilled holes was lower for FSPed AZ91 Mg alloy compared with unprocessed AZ91 Mg alloy. Hence, it can be understood that the grain refinement may slightly increase the cutting forces during drilling but better edge finishing can be achieved in machining of AZ91 Mg alloy.     

镁合金AZ31搅拌摩擦焊接头的微观组织

采用搅拌摩擦焊接法焊接了镁合金AZ31, 研究了焊接参数对焊接接头微观组织和显微硬度的影响. 结果表明 焊接接头成形良好, 焊缝没有气孔、裂纹和夹渣, 焊缝区的显微硬度比母材稍有降低, 但降低幅度不大.     

Evaluation of corrosion resistance of multipass friction stir processed AZ31 magnesium alloy

Multipass friction stir processing (FSP) is an effective method to produce a homogeneous microstructure and enhance the mechanical properties of magnesium (Mg) alloys. However, few studies have concentrated on the variation of corrosion resistance of Mg alloys during multipass FSP. Electrochemical alternating current (AC) impedance, polarization behavior, hydrogen evolution, and corrosion morphology were used to investigate the effects of subsequent passes on the corrosion resistance of FSP AZ31 plates. A quasi‐in‐situ observation of the growth of corrosion products was carried out to further study the corrosion behaviors of FSP AZ31 alloy. It is found that subsequent passes could further reduce the grain size of FSP AZ31 alloy and result in an increase in the hardness compared with the first pass. Moreover, subsequent passes are beneficial to the improvement in the corrosion resistance of AZ31 alloy. Pitting corrosion occurs in FSP AZ31 plates, which has not changed after subsequent passes.     

搅拌摩擦焊修复ZL210铸造铝合金组织与性能分析

鉴于铸件中存在不可避免的缺陷,以ZL210合金为研究对象,对搅拌摩擦焊修复技术进行试验研究,重点分析转速对修复接头微观形貌和力学性能的影响. 结果表明,当转速过低时,修复区容易出现孔洞缺陷;在合理的焊接参数组合下可得到无缺陷的焊核区,其由细小的等轴晶组成. 修复区的显微硬度呈“W”分布,热影响区的宽度随转速增加而增加. 另外,随着转速的增加,修复区的抗拉强度先增加后减小;当转速为1 500 r/min,修复区的抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为318 MPa和11.8%. 断裂形貌表明修复后材料呈现典型的韧性断裂.     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析

利用金相、EDS、XRD及TEM试验等对采用源于搅拌摩擦焊方法的搅拌摩擦加工技术制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织结构进行试验分析.结果表明,非晶增强体与基体5A06铝合金经过搅拌摩擦加工过程充分的搅拌作用,获得了层状混和组织结构.复合材料中存在大量的90~400 nm纳米级组织,主要由-αA l与-αA l非晶组织构成.纳米级组织的存在有助于复合材料性能的提高,而非晶结构的存在表明非晶增强体在搅拌摩擦加工过程中并未完全晶化.