7050铝合金表面亚微米化及其显微硬度的研究

通过改进7050铝合金表面纳米化技术(调节喷丸压力、弹丸直径和喷丸时间)在材料表面获得亚微米晶层,利用OM、XRD、SEM等方法对亚微米结构表层进行了观察和分析。结果表明:喷丸使7050铝合金表面发生一定的塑性变形,表层亚微米晶尺寸约88 nm,显微硬度比基体提高2倍。     

7050铝合金表面纳米晶层的热稳定性研究

在普通喷丸设备上增加增压罐,采用增压喷丸方法在7050铝合金表面制备出平均直径约为30 nm的纳米晶层。通过差示扫描量热法研究了纳米晶层的热流量随温度的变化,利用K issinger方程计算得到7050铝合金经表面纳米化后其晶粒长大激活能比未处理样品高26.6 kJ/mo。lX射线衍射分析结果表明随着退火温度的升高,B ragg峰宽化明显减少,Scherrer-W ilson公式估算得到的晶粒尺寸在180~220℃明显增大。同时,显微硬度测试结果表明在此温度区间硬度相应迅速下降。因此,认为7050铝合金表面纳米晶层的热稳定温度在200℃以下。     

表面纳米化对316L不锈钢摩擦磨损性能的影响

采用机械喷丸技术对316L不锈钢实施了表面纳米化处理,研究了纳米化前后试样的摩擦磨损性能。结果表明,316L不锈钢经过表面纳米化后,表面产生的残余压应力最大可达-370 MPa,深度达0.8 mm。表面纳米化使得316L不锈钢表面显微硬度提高了近50%,表面摩擦系数明显降低,摩擦磨损质量损失为对比试样的10%,表明表面纳米化极大改善了316L不锈钢的摩擦磨损性能。     

回归时间对7050铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相及透射电镜观察等手段,研究了回归时间对7050铝合金力学和晶间腐蚀性能的影响.结果表明:合金经190℃60min回归和再时效处理,屈服强度最高,抗晶间腐蚀能力最好,具有最佳的综合性能;但合金在接近回归硬度曲线的谷值时,经190℃4min回归处理,抗晶间腐蚀性能最差.透射电镜观察表明,190℃回归4min时,品界析出相粗大,基本连续分布,没有明显无沉淀析出带,4min后,随回归时间的延长,晶界无沉淀析出带略宽,同时晶界析出相逐渐粗大且不连续分布,进而提高了合金的抗晶间腐蚀性能.     

表面形貌对冷作模具钢摩擦磨损性能的影响

目的 为了研究表面形貌对冷作模具钢表面摩擦系数及磨损性能的影响。方法 用打磨和化学腐蚀法分别获得了光滑表面形貌和带有腐蚀坑的表面形貌,通过采用扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察和测量表面形貌的分布和大小,研究了腐蚀时间对表面形貌的影响。通过对腐蚀前后的试样进行摩擦磨损试验,研究分析了表面形貌对冷作模具钢表面摩擦系数及磨损性能的影响。结果 试样NO.1、NO.3表面的腐蚀坑比NO.2、NO.4明显。试样NO.0的摩擦系数随着摩擦时间的增加不断增大,而试样NO.1、NO.2、NO.4的摩擦系数相对稳定,无明显增大趋势,摩擦系数最小的试样为NO.4,其摩擦系数相对NO.0降低了52.26%。试样NO.0的磨痕相对其他试样较规则,且磨痕上有鳞状物,而其他试样则没有,试样NO.0的磨痕两侧峰值较大,其他试样的磨痕曲线不是很明显。结论 采用浸泡腐蚀可以得到具有一定腐蚀坑的表面形貌,腐蚀坑的大小、深度与腐蚀时间有关,腐蚀坑的深度对摩擦系数有非常大的影响,腐蚀坑可以减少磨屑导致的二次磨损。合理的表面形貌可以有效地改善模具的磨损情况。     

亚微米晶TiAl合金的机械合金化及其机械性能

最近几年的广泛研究表明,可以通过机械合金化来制备晶粒尺寸范围为10～100nm的纳米晶体材料.由于晶粒边界密度特别高,这些材料显示出极好的机械性能.例如,与粗晶材料相比,硬度提高2～7倍.因此,似乎可以认为,机械合金化是制备能够作为高温结构材料的TiAl合金的颇有竞争力的方法.就粉末冶金工艺而言,除了能够获得近成品形状和避免显微组织不均匀性之外、非常细小的晶粒度还会改善其热加工性.因此,还可以继续通过等温热锻来细比TiAl合金的晶粒,甚至可以利用超塑性成形来达到大约5μm的晶粒尺寸.德国GKSS研究中心材料研究所的M.Ochring及其同事报道了借助机械合金化工艺制取晶粒度为30nm～1μm的TiAl合金及其性能检测结果.     

ECAP制备的亚微米7050铝合金的力学性能和微观结构

采用等通道角挤压法 (ECAP法 )制备亚微米 70 5 0铝合金。为了提高合金的力学性能 ,在挤压过程中增加了固溶时效处理工艺 ,并对 70 5 0铝合金在不同处理工艺条件下的显微组织和力学性能的变化进行了研究。结果表明 :ECAP挤压后进行固溶和时效处理能明显提高合金的力学性能。退火态合金经过ECAP后 ,晶粒尺寸明显细化到亚微米级。将挤压一次的试样进行固溶处理和时效处理 ,合金的强度在 5 75MPa左右 ,而延伸率能达到2 5 .5 %左右 ;若经等通道角挤压过的试样在固溶处理后立即进行再次挤压 ,并配合时效处理 ,合金强度能迅速达到 6 16MPa ,延伸率为 16 .9%。     

碳纳米管表面强化高强铝合金磨损性能研究

用搅拌摩擦加工(FSP)技术将多壁碳纳米管(MWCNTs)添加在LC9铝合金板表面,并在其表层形成碳纳米管铝基复合材料,表面强化高强铝合金材料.结果表明,MWCNTs的加入,可使铝基复合材料的耐磨性明显提高.随着MWCNTs含量的增加,复合材料的磨损量呈降低趋势,耐磨性能提高.在复合材料表面主要发生了磨粒磨损现象.     

时效对7050铝合金预拉伸板抗腐蚀性能的影响

采用硬度、腐蚀速率、剥落腐蚀、慢应变速率拉伸测试及透射电镜和差示扫描量热法研究预拉伸后时效制度对7050铝合金板材显微组织、硬度和抗腐蚀性能的影响。结果表明:峰时效合金硬度最大,抗腐蚀性能最差;过时效和回归再时效与峰时效相比,合金的硬度值减小,抗腐蚀性能变好;在高温+峰时效中的高温时效阶段,GP区发生回溶,有利于η′和η相的直接形核析出,晶内析出相长大、不均匀分布,合金硬度减小;晶界析出相粗化、断续分布,合金抗腐蚀性能提高。     

化学镀非晶态Ni-P镀层的摩擦与磨损性能

采用化学镀方法在5052铝合金表面制备一层非晶态Ni-P镀层,用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等对Ni-P镀层形貌、化学成分和物相进行分析和表征。通过磨损试验测试其摩擦因数和磨损性能,并对其磨损机理进行分析。结果表明:化学镀非晶态Ni-P镀层由直径为10~50μm原子团簇组成,能够完全覆盖基体,镀层表面显微硬度为370.5HV;镀层与基体结合较好,其厚度为20μm左右;Ni-P镀层主要由Ni和P组成,其中Ni原子结合能为853.34 eV,P原子结合能为133.02 eV;镀层摩擦因数为0.4556,磨损质量损失减少83.5%,其磨损形式为磨粒磨损;镀层摩擦区边缘发生裂纹萌生和扩展,产生脆性剥落,镀层未被磨穿,Ni-P镀层的抗磨损性能较好。     

喷丸处理对锆合金微动磨损及抗腐蚀性能的影响

目的探索喷丸处理工艺对锆合金包壳管的微动磨损及抗腐蚀性能的影响。方法对锆合金包壳管进行喷丸处理,对原始试样及喷丸处理试样进行微动磨损试验,并测量磨损深度和磨损体积、表征微动磨损后的表面粗糙度和表面形貌。此外,对原始试样及喷丸处理试样进行腐蚀试验,测量喷丸前后锆合金的腐蚀增重。结果喷丸处理使ZIRLO锆合金的磨损体积相对于未处理试样减少了5.7%。喷丸处理能够提高ZIRLO锆合金包壳管的硬度,但是高硬度区域较薄,约为4～8μm。腐蚀介质为去离子水和Li OH溶液时,喷丸试样的腐蚀增重分别经过140 d和220 d后低于原始试样。Li OH溶液条件下,未喷丸的ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为15μm,喷丸后ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为1.21μm。结论喷丸处理在一定程度上可以提高ZIRLO锆合金抗微动磨损性能和抗腐蚀性能,其中抗微动磨损性能有提高,但幅度不大,这与硬化层较薄有关。喷丸后试样经过腐蚀试验,腐蚀增重减少,氧化膜厚度减小,说明抗腐蚀性能增强,但喷丸试样的抗腐蚀性能在腐蚀进行到一定阶段时才开始体现。     

超高应变率激光冲击不同厚度Al7050合金的层裂研究

本文分析不同工艺参数（工艺1和工艺2）激光冲击不同厚度Al7050合金的层裂特性,研究Al7050合金的层裂机理和层裂阈值。采用光子多普勒测速（PDV）系统和扫描电镜（SEM）,分析工艺1激光冲击0.33mm厚Al7050合金的自由面质点速度和自由面层裂断口形貌。采用超声波无损检测、光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）,分析工艺2激光冲击5mm厚Al7050合金的层裂大小、层裂厚度和层裂断口形貌。研究结果表明基于PDV测试数据,获得激光冲击0.33 mm厚Al7050合金的层裂强度和激光冲击应变率。0.33 mm厚Al7050合金的自由面断口形貌被详细分析。随着连续激光冲击次数增加,5 mm厚Al7050合金的层裂大小增加,层裂厚度范围为343 μm到364 μm。层裂机理为微空洞的韧性断裂和直裂纹的脆性断裂的混合断裂。单点连续5次激光冲击为5 mm厚Al7050合金的层裂阈值。与基体材料相比,单点连续5次激光冲击5 mm厚Al7050合金的表层显微硬度提高,而自由面附近的显微硬度降低。研究结果不仅为激光冲击强化铝合金的层裂行为研究提供重要见解,而且为激光冲击强化工业应用避免层裂提供基础研究。     

喷丸预处理对Ti6Al4V合金低温等离子体氮化的影响

为改善钛合金表面耐磨性能,同时达到防止薄壁零部件变形和节约能源的目的,以Ti6Al4V钛合金为对象,研究了喷丸强化预处理对钛合金低温渗氮层及耐磨性的改善作用。结果表明,喷丸强化预处理能够有效促进钛合金表面低温离子渗氮过程,在500 ℃低温渗氮试验条件下,随着喷丸预处理强度的增大,钛合金渗氮效率逐步提高,渗氮层的表面硬度、承载能力和表观韧性逐步增加,使得渗氮层的耐磨性能逐步提高。当喷丸预处理强度增加到0.25 mmA时,Ti6Al4V钛合金渗氮层的表面硬度比单纯渗氮处理试样提高32.7%,磨损率降低42.3%,使钛合金基体的磨损率降低70.5%,较好地实现了喷丸预处理促进钛合金低温离子渗氮的目标。     

A MICROSTRUCTURAL ANALYSIS OF 7050 Al ALLOY

The microstructure of 7050 AI alloy in T74 condition has been studied by means of transmis-sion electron microscopy and dynamical diffraction simulation.It was found that the alloystudied contains mainly AI3Zr superlattice phase,η′-phase and Al_7Cu_2Fe constituent phase.The η′-phase has an orthorombic crystal structure with a=0.492 nm,b=0.852 nm andc=0.701 nm.The orientation relationship between the η′-phase and matrix was determinedas(101)_m∥(010)_(η′)[111]_m∥[001]_(η′)     

7050铝合金局部腐蚀与电化学性能的关联性研究

目的 探明7050铝合金的点腐蚀机理。方法 利用ZEISSM10A扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对在NaCl溶液中腐蚀不同时间的7050铝合金试样表面的Al₇Cu₂Fe相进行原位分析,并结合对应的电化学阻抗谱,研究Al₇Cu₂Fe相成分、尺寸的差异性对7050铝合金腐蚀性能的影响。结果 原位腐蚀结果表明,Al_xCu_yFe相的点蚀特征取决于相的尺寸和成分,Al_xCu_yFe相中Fe含量的变化率呈先增大后减小的趋势。其中Fe含量变化程度最大的是平均直径约1.7μm的Al₇Cu₂Fe相,在经过1.5 h腐蚀后,其变化率达到了58.62%;其次是平均直径约2.4μm的Al₇Cu₂Fe相,在经过1 h腐蚀后,其变化率为52.13%;而2.5μm以上的Al₇Cu₂Fe相在点蚀过程中Fe...     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

钛合金Ti6Al4V表面Mo-N改性层的摩擦性能研究

采用钼-氮离子共渗与离子渗钼后再氮化2种工艺,在钛合金Ti6Al4V表面形成均匀致密的钼氮合金渗层.实验结果表明,2种工艺形成的表面合金层表面硬度都有大幅度提高,其中渗钼后氮化的硬度Hk0.1为16 810 MPa,钼-氮共渗Hk0.1为18 040 MPa.渗钼后氮化合金层主要为MoN相,而钼-氮共渗合金层主要为Mo2N相. 干摩擦条件下,球盘磨损试验表明,渗钼后氮化工艺更好地改进了钛合金Ti6Al4V耐磨性,降低比磨损率3个数量级.     

Effect of Nanocrystalline Surface and Iron-containing Layer Obtained by SMAT on Tribological Properties of 2024 Al Alloy

采用表面机械研磨处理技术,选用陶瓷球和钢球作为弹射介质,在 2024 铝合金表面分别制备出纯净的纳米晶层和含铁纳米晶层。表面机械研磨处理前后2024铝合金摩擦磨损性能在载荷为1.5 N的条件下与直径为 5 mm 的 GCr15 钢球对磨进行了研究。结果表明,表面机械研磨处理 30 min 后,陶瓷球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸达到 49.2 nm,钢球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸细化到 52.1 nm。此外,采用钢球作为弹射介质进行表面机械研磨处理在纳米晶表层引入了厚度约为 5 μm 的含铁层。在晶粒细化、硬度增加和含铁层的润滑作用共同作用下,2024铝合金的耐磨性能得到显著改善