复合轧制工艺对Al/Mg复合板冶金结合层组织和性能的影响

采用AZ31镁合金和纯铝进行高温复合轧制制备镁-铝复合板,使其兼具铝的表面耐蚀性和镁合金的高比强度特性.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能拉伸机等设备,研究了不同热轧温度及退火工艺参数对铝-镁复合界面的显微组织和结合强度的影响.结果表明:300℃轧制,镁-铝复合板出现严重边裂;450℃轧制,边裂消失;在轧制温度为400℃、压下率为50%、300℃退火2 h的条件下得到的复合板界面结合强度最大,为7.5 MPa.     

铝镁包覆挤压材料界面微观组织与力学性能研究

采用反向挤压技术将AZ31镁合金和纯铝材料在不同温度下挤压形成包覆棒材。挤压过程中纯铝包覆在镁合金外侧,镁铝间形成冶金结合界面,实现了镁铝双金属的复合。挤压完成后使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析技术对镁铝包覆挤压合金进行了组织及力学性能分析,重点研究了铝镁合金结合界面处化学成分过渡及相结构的演化与分布,同时采用显微硬度计测试了镁铝结合界面的显微硬度。结果表明,通过反向热挤压工艺可以得到表面光洁、无明显缺陷的铝镁合金包覆挤压制品。在高温高压条件下,镁铝复合金属在界面结合区发生了元素扩散,铝镁合金浓度出现明显的梯度变化,进而在结合界面上发生冶金反应,形成约350μm厚的金属间化合物层,物相分析表明在靠近镁合金基体一侧生成富镁相Al12Mg17,靠近纯铝一侧生成富铝相Al3Mg2,主要为脆性相生成。沿包覆棒材横截面直径方向从边部到芯部进行显微硬度测试,结果表明,该合金包覆型材具有明显的力学不均匀性,在铝镁结合界面处的硬度高于两侧基体材料,其峰值硬度可达HV 200以上,包覆型材在结合界面的组织差异和强度、硬度失配导致结合界面的力学性能急剧弱化,容易产生开裂。     

热处理对ARB制备超细晶1060工业纯铝组织和性能的影响

采用累积复合轧制(ARB)技术制备超细晶1060工业纯铝,研究了热处理对超细晶工业纯铝组织和性能的影响.结果显示,室温下1060工业纯铝经过ARB8道次轧制后,材料的晶粒尺寸由轧制前的38 μm细化至0.42μm,抗拉强度增加2.5倍,延伸率下降.ARB轧制后不同道次试样经150℃x 1 h热处理后,改善了材料层间界面的结合强度,使抗拉强度略有增加..ARB5道次轧制后试样在200℃以下热处理1 h,显微组织处于回复阶段,晶粒尺寸在0.478O.58μm范围内,机械性能稳定;在200℃以上热处理时,晶粒发生再结晶,晶粒长大,材料的性能恢复.     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.      

焊接电流对镁/镀锌钢 TIG熔--钎焊接头显微组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊焊接方法,以镁合金焊丝为填充材料,对镁合金与镀锌钢进行连接实验,并分析热输入量对接头显微组织和力学性能的影响.热输入量过小会阻碍镁/钢界面反应层的形成而使得焊缝难以焊合,热输入量过大又会促进焊缝内部脆性第二相的长大,降低接头力学性能.接头强度随着焊接电流和焊接速度的增大都呈现先上升后下降的趋势,电流为70 A时强度达到最大,该值接近AZ31B母材的88.7%.此时断裂发生于焊缝熔焊区,断面出现大量韧窝和撕裂棱,呈现出塑性断裂特征.      

AZ91D镁合金表面真空蒸镀锌铝复合涂层的研究

采用真空蒸镀的方法在AZ91D镁合金表面沉积了锌铝复合涂层,之后在大气环境中,400℃,32 MPa压力下保温2 h。利用OM,SEM,EDS,XRD对涂层的表面形貌,断层结构,表层物相组成进行观察和分析,并对蒸镀锌铝涂层的镁合金进行显微硬度测试和耐蚀性试验。结果表明:在AZ91D表面获得了均匀的锌铝复合涂层,涂层与基体间形成了相互扩散的过渡层,结合二元相图及各点的EDS结果分析可知,在Mg/Zn界面形成的共晶相为Mg2Zn11或MgZn2,在A l/Zn界面形成的共晶相为A l2Zn3;热压处理的试样表面显微硬度达到了1360~1430MPa,为基体硬度的1.7~2.4倍;在3.5%的NaC l中性溶液中浸泡72 h后,热压试样的涂层未发现明显破裂,岛状组织仍然存在,试样表面只出现了少量黑色斑点状的腐蚀,未热压试样的涂层大片剥落,露出了亮白色的基体,涂层已起不到保护基体的作用,而AZ91D试样的基体组织受到了很大破坏,腐蚀坑呈大片的连续状,并有团絮状的腐蚀产物Mg(OH)2,这种疏松的结构不具有防护作用,可见热压涂层使镁合金表面的耐蚀性能得到了明显的改善。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

Cu对镁合金/双相钢激光深熔焊组织及力学性能影响

采用纯Cu粉末作为中间层,开展镁合金(AZ31B)和冷轧热镀锌钢(DP590)激光搭接深熔焊,对镁/钢非互溶不反应焊接体系进行调控。主要研究了纯Cu粉末对镁合金/钢激光搭接深熔焊接接头的焊缝成形、组织、元素分布以及力学性能的影响。结果表明,相比镁合金/钢直接焊接,Cu元素的加入能够降低焊接时熔融态Mg的蒸气压,提高焊接过程中的稳定性,减少飞溅和凹坑等焊接缺陷,改善焊缝成形;此外,Cu能够降低Fe-Al金属间化合物的反应温度,使Fe,Al和Mg这3种元素在液态下共存,促进镁/钢界面处生成均匀连续的Fe-Al中间层,同时也能在镁/钢界面处抑制影响接头力学性能的MgZn生成;Cu粉的加入有效提升了接头的力学性能,接头的抗拉剪力达到72.8 N·mm^-1,相比镁合金/钢直接焊接的接头力学性能提升17%。     

Inconel 718高温合金SMAW焊接接头组织及力学性能研究

对Inconel 718镍基高温合金进行焊条电弧焊(SMAW)焊接试验,研究其接头显微组织和力学性能。结果表明,焊接接头由五部分组成,分别为焊缝区、细晶区、不完全再结晶区、粗晶区以及基体;由于焊缝区有大量Laves相的存在,导致焊缝区为焊接热影响最薄弱的区域,拉伸试样断裂位置在焊缝处;显微硬度测试表明焊缝区硬度最低,母材硬度最高。     

稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究含铈镁合金AZ91D（0．25％Ce、0．7％Ce、0．95％Ce）的显微组织,并对其力学性能进行了测试,同时与不含铈镁合金AZ91D进行了比较。结果表明,加入一定量Ce后的镁合金AZ91D形成杆状化合物Al4Ce,被推移到生长界面,阻碍枝晶的自由生长,从而细化合金显微组织;Ce能提高镁合金AZ91D抗拉强度和硬度,而对其屈服强度和延伸率影响不大;加入0．7％Ce的AZ91D镁合金晶粒细化效果和综合力学性能比较理想。     

纯镍N6填丝等离子焊接工艺及接头组织性能的研究

试验采用等离子弧焊设备对工业纯镍N6板材进行填充焊丝等离子焊接工艺试验。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等手段分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用合理的焊接工艺参数可以得到成形良好的焊缝,填丝焊接接头抗拉强度为333 MPa,其抗拉强度达到母材强度的97.6%,不填丝焊接接头抗拉强度为240 MPa,达到母材强度的70.5%;母材为均匀细小的等轴晶,填丝接头焊缝处呈树枝状结晶且晶粒粗大,热影响区靠近熔池部分的晶粒过热长大,靠近母材部分为均匀细小的等轴晶;填丝接头基体为γ-Ni组织,同时存在γ'(Ni3(Al,Ti)C)强化相,填丝接头拉伸断口表现为韧-脆混合断裂,焊接接头硬度最低值出现在热影响区;与母材相比,不填丝接头焊缝区与热影响区晶粒粗大,其基体组织为单相奥氏体,不填丝接头拉伸断口表现为脆性断裂,硬度最低值出现在接头热影响区。     

AZ31Mg/6061Al超声波焊接及其界面性能分析

镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回归分析建立回归方程并优化设计AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接参数;利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)和3D景深显微分析等研究了接头的界面反应行为和结合性能。结果表明:在最佳参数下(功率WP=1400 W,时间t=700 ms,压力WF=1145.11 N)接头实现有效结合,连接面出现机械互锁并伴有少量不连续的金属间化合物(IMC)层,拉伸时失效形式为具有一定延性的Al侧断裂,拉剪力达1007 N;在高频振动和高应变率作用下加速了界面元素的互扩散速率;当焊接参数为功率WP=1600 W,时间t=900 ms,压力WF=1145.11 N时IMC层厚度达23μm;这种连续的IMC层由Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2两种脆性相组成,析出顺序为Al_(12)Mg_(17), Al_3Mg_2,其中Al_3Mg_2具有更快的长大速度。IMC层是降低Mg/Al异质接头综合机械性能的主要因素。     

钛-铝复合板界面组织及其对加工性能的影响

使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度计(MHTM)对爆炸焊接钛-铝复合板的爆炸态、退火态、轧制态界面进行了研究.结果表明:结合面呈波状结合,距爆炸点越远,界面波的波长和波幅越大;周期性轧制裂纹的分布和界面波波形的分布吻合;复合板的界面分布着周期性中间相,中同相由TiAl和TiAl<,2>组成;在450℃×10 h,490℃×3 h的退火条件下,界面钛铝原子相互扩散不明显,更不会生产中间相.由于爆炸硬化和爆炸热效应的共同作用,界面附近钛板和铝板硬度分布规律不同.周期性轧制裂纹是变形时界面的附加拉应力引起的,裂纹源在钛层的最薄处,界面波形参数过大是钛板面出现轧制裂纹的主要原因.爆炸复合时应严格控制波形参数和中间相.     

Al涂层/AZ91镁合金复合铸造界面的研究

对型芯预喷涂一层Al涂层,将AZ91镁合金液浇注到铸型中实现基体和涂层的结合,对凝固后的结合界面组织和相组成进行分析。结果表明,AZ91镁合金液和Al涂层表面的氧化物发生反应,实现了界面间的润湿,形成冶金结合界面。该界面包含3个扩散层:镁合金基体一侧为(Al12Mg17+δMg)共晶组织;中间层为Al12Mg17金属间化合物; Al涂层一侧为Al3Mg2金属间化合物,并弥散分布着一些氧化物。试验结果证明,通过复合铸造的方法可以实现Al涂层和镁合金基体的冶金结合。     

高能球磨制备纳米晶镁合金粉末的研究

利用氩气保护下的高能球磨,制备了纳米晶AZ31镁合金粉末。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法,研究了高能球磨过程中粉末微观组织与形貌演变规律。结果表明:随着球磨时间的延长,镁合金粉末的晶粒尺寸逐渐减小,微观应变和晶格常数逐渐增大;粉末颗粒首先被碾压成扁平状并相互焊合使颗粒尺寸粗化,然后随球磨的继续进行发生断裂,使颗粒尺寸逐渐减小;球磨80h后,粉末组织与形貌均趋于稳定,获得了平均颗粒尺寸为15～20μm、晶粒尺寸为85nm左右的纳米晶AZ31镁合金粉末。     

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。     

爆炸焊接钛-钢双金属材料热轧后的组织与性能

爆炸焊接钛 -钢双金属材料的热压加工情况十分复杂 ,由于加热时所形成的金属间化合物中间层的厚度不同 ,实际上可能会使双金属材料的强度降至零。俄罗斯伏尔加市国立工业大学研究了在最佳工艺制度下得到的爆炸焊接 BT1- 0钛与 CT3钢双层复合材料热轧 (轧制温度70 0℃和 80 0℃ )时的变形与强化过程。在拉伸试验时由于沿结合界面施加了 36 0 MPa～5 0 0 MPa的张力而保证了试样稳定的断裂 ,结合界面的显微硬度为 :钢 ,2 4 0 0 MPa～32 0 0 MPa;Ti,2 5 0 0 MPa～ 310 0 MPa。试样为楔形状 ,其钢层厚度为 4 .6 mm,钛层厚度沿长度方向变化…     

镁/铝复合板材制备工艺及性能研究

为了改善镁合金板材的耐腐蚀性能,文章采用轧制复合工艺,将A5052铝板包覆在AZ31B镁合金铸轧板坯表面,通过多道次大压下轧制工艺制备出了镁/铝复合板,并考察了复合工艺、热处理工艺对复合板组织、力学性能的影响。研究结果表明:当轧制温度为300~400℃、道次压下率为30%~40%时,镁、铝板材可以实现良好的复合,但随着复合板材热处理温度的提高,复合界面脆化程度增大,板材力学性能下降,镁/铝复合板材的热处理温度应控制在H24温度以下。     

煤矿液压支架用高强钢的焊接性能

为了实现Q550D高强度中厚板的高质量焊接,从而促进其在煤矿液压支架领域的推广应用,采用CO₂半自动气体保护焊对煤矿液压支架用550 MPa级高强度中厚板进行了焊接试验,采用金相显微镜观察了焊接接头的显微组织,采用电子背散射技术和透射电子显微镜观察了焊接接头粗晶区的晶体学特征和精细形貌,采用拉伸和冲击试验机测定了焊接接头的综合力学性能。结果表明,焊接接头的屈服强度为655 MPa、抗拉强度为747 MPa、断后伸长率为18.5%,在母材处发生断裂;焊缝、熔合线、熔合线向外1 mm、熔合线向外3 mm和熔合线向外5 mm处的-20℃冲击吸收功分别为82、113、106、124和159 J;焊缝、粗晶区、细晶区、临界区和母材各区域的平均硬度值分别为294.07HV、293.18HV、264.67HV、275.02HV和278.49HV。与母材相比,焊缝和粗晶区为局部硬化区,硬化率分别为5.59%和5.27%,细晶区和临界区分别为局部软化区,软化率分别为4.96%和1.25%。高位错密度的针状铁素体板条纵横交错、彼此咬合,可有效阻碍裂纹的扩展,从而改善了粗晶区的力学性能...     

双金属爆炸焊接复合工艺的科学判据

利用JMS-840扫描电镜观察B30／A3、321／16MnR和T10／Q235等爆炸复合焊接界面的结合形貌和组织特征。研究结果表明界面结合形态分为“直接”、“连续熔化层”和“波形”,其中“波形”为典型的界面结合形态;结合界面附近可以分为五个不同的区域：基材组织区、基材受应力应变区、熔合区、复材受应力应变区和复材组织区。建议横断面优先于纵向和任意断面作为复合板界面结合形态观察的“主观察面”,或称“最佳观察面”;“正弦波”界面结合形态定义为检验爆炸复合工艺参数合理性的判据。