耐铝及其合金熔体腐蚀磨损材料的研究进展（英文）

铝及其合金熔体引起的腐蚀磨损导致的材料失效是铝工业中一个非常普遍的难题。综述包括铁合金及陶瓷等材料在铝液中的腐蚀磨损行为及在液态金属中的腐蚀-磨损试验设备。在阐述单一的液态金属腐蚀和磨损机理的基础上,分析腐蚀磨损的协同效应。综合讨论由于摩擦副旋转导致的铝液动态搅拌、液态铝物理性质以及晶粒尺寸等因素对铝液腐蚀-磨损性能的影响。最后,总结耐铝液腐蚀磨损材料应该具备的基本特征。根据本课题组已有研究成果,特别是Ti Al3/Ti3Al C2/Al2O3这种金属/陶瓷复合材料的优异耐铝液腐蚀磨损性能,展望具有连续相互穿插结构陶瓷/金属复合材料在铝液腐蚀磨损环境中的应用前景。     

K2Ti6O13/AZ91D镁基复合材料的组织及耐蚀性能

采用液态金属搅拌铸造法制备了K2Ti6O13晶须(PTW)增强AZ91D镁基复合材料,采用动电位极化测试和静态腐蚀试验测试了复合材料的耐腐蚀性能,并利用SEM对复合材料的表面形貌进行了观察和分析。结果表明:PTW对合金铸态组织具有明显的细化作用,而且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异共晶骨骼状的β相转变为部分离异共晶的蜂窝状β相。合金显微组织的细化及β相体积分数的降低,抑制了微电偶腐蚀的破坏作用,提高了AZ91D镁合金的耐蚀性能。     

非磁性合金激光焊旋转磁场搅拌机理

详细地研究了激光焊非磁性材料时,熔池液态金属的电磁搅拌机理;探讨了旋转磁场对激光焊接Al-12Si合金显微组织的影响.结果表明,尽管激光束既无磁性又非导体,Al-12Si合金为非磁性材料,但旋转磁场能改变液态Al-12Si合金的运动状态,产生磁搅拌作用,细化晶粒、消除焊接缺陷.对于激光焊,旋转磁场切割焊接熔池中的液态金属,液态金属中产生感生电流,带电的液态金属受到电磁力的作用使熔池中液态金属产生旋转运动.磁场的旋转速率越高,液态金属受到的电磁搅拌作用力越强.     

旋转磁场作用下ZA—27合金初生相形貌演变过程及机理

用电磁搅拌法研究了ＺＡ－２７合金初生相在等温和两种搅拌制度下的演变过程及机理。当金属液由液相线以上温度冷却至固液两相区启动电磁搅拌时，影响凝固合金微观组织特征的主要机制是：随搅拌时间的延长，初生枝晶发生弯曲变形，断裂，球粒化和颗粒聚集；当金属液温度高于液相线启动电磁搅拌时，主要机制是初生粒子形核，球形生长和偏聚，分析了由旋转永磁体产生旋转磁场搅拌金属液的机理和特性，以及枝晶在电磁搅拌力作用下弯曲，     

电磁搅拌对液态金属运动及凝固组织的影响

旋转型电磁搅拌在钢的连续铸造、铸件成形与凝固、半固态浆料制备、液态金属电磁净化等工艺过程中的应用受到了材料工作者的高度重视,并不断地取得了电磁搅拌应用技术开发与理论研究的成果.分析了旋转型电磁搅拌作用下液态金属运动特点及电磁力计算,建立了液态金属旋转运动的数学模型,并得到周向速度分布的表达式,研究了旋转型电磁搅拌对连铸坯凝固组织的影响,为在旋转型电磁搅拌应用中工艺参数的优化提供了依据.     

液态金属储能电池中常用液态金属腐蚀研究进展

简要综述了液态金属储能电池中常用负极材料Li、正极材料Bi和Sb对与其接触的金属材料的腐蚀研究进展。根据近年来原子能反应堆以及液态金属储能电池等领域的液态金属腐蚀的研究成果,总结了金属材料在液态Li、Bi以及Sb中的腐蚀现象、腐蚀机理以及腐蚀影响因素,并提出了液态金属腐蚀的防护建议。     

液态金属电磁离心凝固的力场分析

运用磁流体动力学原理，对在稳恒磁场中高速旋转的液态金属凝固时的受力状态进行了理论解析，结果表明在电磁力场、离心力场和重力场共同作用下，旋转液态金属中受到大小周期变化的径向压力和切向分力，后者起电磁搅拌作用，是细化电磁离心凝固组织的根本原因．     

液态金属电磁离心凝固的力场分析

运用磁流体动力学原理，对在稳恒磁场中高速旋转的液态金属凝固时的受力状态进行了理论解析，结果表明在电场力场，离心力场和重力场共同作用下，旋转液态金属中受到大小周期变化的径向压力和切向分力，后者起电磁搅拌作用，是细化电磁离心凝固组织的根本原因。     

电磁搅拌行为的研究

采用水银模拟高温金属液面和电磁搅拌力的计算,研究了基于旋转永磁体装王下的二维电磁搅拌行为.结果表明,影响搅拌效果的设计参数为永磁体磁场强度、合金熔体的导电性、磁力线所能到达的位置r和磁轭旋转与熔体流动的速度差;选定B0、永磁体的排列方式和合金成分后,液面形貌仅与永磁体转速有关;调节永磁体的旋转速度可以控制液面形貌.     

等温温度和微量合金化对电磁搅拌ZA—27流变组织的影响

本文采用自行研制的旋转永磁体电磁搅拌铸造机制取ＺＡ－２７半固态浆料，对永磁体采用ＮＮ－ＳＳ和Ｎ－Ｓ排由时磁感应器内的磁场分布进行了测量和分析；在相同剪切速率条件下测量和分析了不同固相率初生相的分布，大小，形貌及浆料旋涡形貌，揭示了等温温度与搅拌强度的关系；考察了微量合金元素加入量和铸造工艺对半固态铸锭初生相形核、生长和形貌的影响；对不同搅拌和冷却制度下的铸锭组织进行了分析对比。成功地制取了性能良好     

Wear properties of rheo-squeeze cast aluminum matrix reinforced with nano particulates

There are many approaches to fabricate nanoparticles reinforced aluminum matrix composites. However, uniform distribution of nanoparticle within aluminum matrix remains a difficult challenge. In this study, a novel method is used by taking the advantages from squeeze casting of semi-solid aluminum slurry combined with electromagnetic field to refine the microstructure of the primary Al and eutectic Si phase, plus to obtain uniform distribution nano alumina particles in the aluminum matrix. It is noted that electromagnetic field plays an important role in the formation of non-dendritic primary α-Al particles and a great microstructure refinement occurs as a consequence of the pressure application. It can be seen that the increase in electromagnetic field causes smaller and rounder primary α-Al particles. A comparative study on abrasive wear behavior of nano Al₂O₃ reinforced aluminum metal matrix composite has been carried out in the present investigation. The mass loss of the pin was used to study the effect of Al₂O₃ addition on the wear resistance of the composite materials.     

Experimental and theoretical research on interfacial reaction of solid Co with liquid Al

Interfacial reaction between solid Co and liquid Al was investigated with immersion tests and theoretical modeling. The microstructure characterization indicated that a Co₂Al₅ intermetallic layer was formed at solid–liquid interface during the immersion test. The modeling results indicated that the corrosion rate of a solid metal in a liquid metal was controlled by both the formation and dissolution of the intermetallic layer. In Co–Al reaction system, the formation and dissolution of the Co₂Al₅ layer reached an equilibrium state in a very short time, and the corrosion of the Co matrix was mainly dominated by the dissolution of the Co₂Al₅ layer.     

近强磁场作用对Sn-9Zn钎料合金组织性能的影响

运用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等仪器设备,研究了0.8 T近强磁场作用对Sn-9Zn钎料合金组织和性能影响。研究结果表明：近强磁场可促进Sn-9Zn钎料合金显微组织显著细化,使熔化温度下降2℃,显微硬度提高11%。分析认为,由于外加磁场可促进Sn-9Zn钎料合金在特定晶面迅速结晶形核以及作用于液态钎料合金的的洛仑兹力对钎料作负功,从而促进Sn-9Zn钎料合金组织和性能的改变。     

Ni nanocomposite films formed by Ni nanowires embedded in Ni matrix using electrodeposition

Ni nanocomposite films formed by Ni nanowires embedded in Ni matrix(Ni nanowire/Ni composite films)were fabricated by electrodeposition combined with supersonic stirring in a conventional Watts'bath containing Ni nanowires with diameter about 30 nm.The deposition temperature-dependent microstructure,crystal orientation,lattice constant and corrosion behavior of the Ni nanowire/Ni composite films were investigated by field emission scanning electron microscope,X-ray diffraction and potentiodynamic polarization tests,respectively.And the possible mechanism was discussed.It is found that to some extent,the deposition temperature has an impact on the microstructure,crystal orientation,lattice constant and corrosion property of the Ni nanowire/Ni composite films.The Ni nanowire/Ni composite films prepared at 50℃exhibit a novel inter-twisted-nanowire microstructure and have the best corrosion resistance.     

AZ61镁合金软接触电磁连铸的研究

采用软接触电磁连铸法制备了AZ61镁合金铸锭，对其晶体结构、金相组织、力学性能及抗腐蚀性能进行了研究，并与金属模铸法制备的铸锭作了比较。实验发现：两种方法制备的铸锭相结构相同；软接触电磁连铸铸锭晶粒细小，第二相弥散分布，促使其力学性能有很大提高，常温抗拉强度和延伸率分别提高了约30％和27％，其断口形貌具有更多韧性断裂的特征；在3．5％NaCl溶液中的动电位极化测试表明，软接触电磁连铸可以使镁合金的自腐蚀电压升高，腐蚀电流密度降低，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。     

电磁辅助激光修复Inconel718高温合金的组织及拉伸性能

本文以镍基高温合金Inconel718为研究的修复材料,对损伤V型槽添加不同磁场电流进行了电磁搅拌辅助激光修复试验,研究了不同磁场电流对单道修复形貌和多层修复区组织性能的影响。显微组织表明：优化工艺参数后使激光快速成形的修复区和基体形成了致密的冶金结合,未施加电磁搅拌的修复区组织为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,随着磁场强度的增大,从而加剧液态金属的对流作用,液态金属强烈的对流作用对枝晶间 g+Laves共晶反应有影响,抑制Laves相的生长。电磁搅拌在一定程度下可以提高液态金属的铺展性,未添加磁场时单道的沉积宽度与沉积高度比值为3.26,随着磁场强度(20A、40A、60A)增大,比值分别为3.33、4.14和5.14。对修复件进行了拉伸力学性能测试,未施加磁场时,修复件的抗拉强度最高为487MPa,随着磁场强度(20A、40A、60A)增加,抗拉强度逐渐得到提升,分别为510MPa、673MPa、770MPa。     

铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接

采用Al—Cu合金作为中间层研究了铝基复合材料(Al2O3p／6061Al)瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。研究结果表明，在Al—Cu／A12O3p／6061Al接头中无明显的增强相偏聚区和增强相贫化区，且接头成分分布较为均匀；在Al—C。合金中间层厚度30μm、连接温度600℃、连接时间30min条件下，接头抗剪强度为130～140MPa,较Cu／A12O3p／6061Al接头抗剪强度提高45％。因此，采用Al—Cu中间层是改善铝基复合材料接头力学性能的有效途径。     

磁场对Sn-9Zn钎料组织、显微硬度及电化学腐蚀的影响

运用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学测试系统等研究0.125 T的静态磁场及旋转磁场对Sn-9Zn钎料的组织及性能影响。结果表明:静态磁场及旋转磁场均可促进Sn-9Zn钎料组织细化,其中旋转磁场可使Zn相分布呈旋转状;与未经磁场作用相比,静态磁场和旋转磁场可使Sn-9Zn钎料的显微硬度分别提高7.4%和10.2%,达到18.8 HV和19.3 HV;此外,经静态磁场及旋转磁场作用的钎料的腐蚀电位分别为-1.428和-1.450 V,比Sn-9Zn钎料的有所降低,而腐蚀电流密度分别为1.424×10-8和2.538×10-9 A/m2,相比Sn-9Zn钎料,其腐蚀电流密度明显减小,钎料腐蚀性能得到改善。     

低频磁场对堆焊层组织及耐磨性的影响

通过对低频纵向磁场作用下埋弧堆焊焊缝成形、硬度、耐磨性及微观组织分析,研究了低频磁场对熔敷金属的组织和力学性能的影响规律,探讨了低频磁场改善熔敷金属组织形态、提高堆焊层耐磨性的机理.试验发现,加低频纵向磁场后焊缝的熔宽增加,熔深略有减少;晶粒尺寸由25.6μm降低到10.6 μn,硬度由50.5HRC提高到55.0HR...