特殊建筑用4045/3004/4045层状铝合金的连铸工艺及性能研究

采用以连续铸造工艺为基础的直接水冷半连续铸造法,通过在新型热顶石墨环结晶器中安装冷却板对4045和3004铝合金进行复合,成功制备出了4045/3004/4045层状铝合金三层铸锭。对该层状铝合金复合材料的宏观、微观形貌,结合界面两侧元素分布以及结合界面抗拉强度进行了研究。结果表明,该铸锭的结合界面平直且没有任何缺陷,界面抗拉强度较高,结合状态良好。     

低频电磁铸造4045铝合金的微观组织

采用低频电磁半连续铸造技术制备4045铝合金铸坯,比较了常规DC法与低频电磁铸造4045铝合金圆锭(直径100mm)微观组织的形貌。重点考察在15Hz～50Hz范围内,不同的磁场频率对电磁铸造4045铝合金圆锭微观组织的影响。结果表明：电磁场频率的改变可显著影响熔体的凝固组织,频率为30Hz时,其组织最为细小和均匀。     

水平连续铸造工艺对3003/4045复层管界面特征的影响

采用水平连续铸造技术制备3003/4045铝合金复层管坯,探讨了铸造速度、外层合金浇注温度和气体保护对复层管界面结合质量的影响,并对结合界面的形貌、元素分布和结合强度进行分析。结果表明,当铸造速度为180 mm/min、外层合金浇注温度为700℃并对内层管坯施加气体保护时,可成功制备出界面实现连续均匀冶金结合的复层管。拉伸剪切实验中变形与断裂发生在界面附近强度较低的3003合金侧,表明界面剪切强度大于3003合金的剪切强度。     

半连续铸造法制备AA4045/AA3003铝合金包覆铸锭的界面组织和性能（英文）

采用直接水冷半连续铸造法制备AA4045/AA3003铝合金包覆铸锭,对合金界面组织、温度分布、成分分布及力学性能进行研究。结果表明,包覆铸锭界面清晰平直,无气孔、夹杂等缺陷,界面处合金元素在596~632℃范围内发生扩散,形成平均厚度的10μm的扩散层。从AA4045铝合金一侧向AA3003铝合金一侧,Si元素含量下降,Mn元素含量上升。包覆铸锭试样的抗拉强度为103.7 MPa,断口位于AA3003合金侧,界面抗剪切强度为91.1 MPa,说明两种合金通过合金元素的互扩散实现了冶金结合。     

电磁场频率对电磁铸造4045合金微观组织的影响

采用低频电磁半连续铸造技术制备4045铝合金铸坯，比较了常规DC法与低频电磁铸造4045铝合金圆锭(直径为φ100mm)微观组织的形貌。重点考察在10～50Hz范围内，不同的频率使电磁铸造4045铝合金圆锭微观组织发生的变化。结果表明：电磁场频率显著影响合金凝固的微观组织，当频率由50Hz降低到15Hz时，微观组织分布趋于均匀，初晶α-Al晶粒尺寸减小，二次枝晶臂减少，共晶Si形貌由条状变为点状，组织得到明显细化。     

低频电磁半连续铸造对4045合金显微组织与性能的影响

采用普通DC铸造和低频电磁半连续铸造工艺,制备了Φ100 mm的4045铝合金锭坯,并利用光学电子显微镜和扫描电镜对铸锭的显微组织进行检测与分析,用显微硬度计和电子拉伸试验机对铸锭的力学性能进行检测。结果表明,采用低频电磁半连续铸造,铸锭的显微组织中的-αAl枝晶组织被明显打碎,成为细小均匀的枝晶组织;共晶Si也较普通DC铸造组织中的共晶Si细小、均匀。在铸锭外表层附近存在富Si区域,但采用低频电磁半连续铸造,富Si区域明显减小。采用低频电磁半连续铸造,初生-αAl中的硅含量增加,达到2.79%,合金的力学性能也得到提高,bσ为225 MPa、ψ为11.4%、硬度为HV 69.5。     

浇注温度对液固铸造复合铝锭界面组织与强度的影响

采用液固铸造法制备4343/3003/4343复合锭,研究了浇注温度对复合锭的界面组织和结合强度的影响,讨论了复合锭的界面结合机理。结果表明,在725~750℃下浇注4343/3003/4343复合锭,复合锭的复合界面表现为冶金结合,由Al-Si固溶体层和Si、Mn元素扩散层构成,Al-Si固溶体层厚薄均匀,Si、Mn元素的扩散距离分别为10μm和32μm,复合界面的结合强度高于3003铝合金的抗拉强度。液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面复合机理为:4343铝合金熔体首先在3003铝合金复合锭表面急冷形成Al-Si固溶体,Al-Si固溶体中的Si和3003铝合金中的Mn再相互扩散,形成冶金结合。     

铸造1060/Mg-2.0Mn-0.6Ca包铝镁合金的界面结构与显微组织

为探索和改善轧制包铝镁合金板的界面结合状况,用气体保护铸造法制备1060/Mg-2.0Mn-0.6Ca包铝镁合金锭。用OM,SEM,EDS和XRD等对复合铸锭基体及界面的显微组织和相结构进行观察和分析。结果表明:Mg-2.0Mn-0.6Ca合金的铸态组织由α-Mg基体相,弥散分布的粒状β-Mn相以及少量沿晶界分布的片层状α-Mg+Mg2Ca共晶体组成。铸造包铝镁合金锭界面形成扩散溶解层,扩散溶解层由α-Mg固溶体、α-Mg+β-Mg17Al12共晶层、β-Mg17Al12及AlMg化合物层组成,并在共晶层组织中弥散分布有短杆状Al9Mn相。铸造Mg-2.0Mn-0.6Ca合金界面附近扩散溶解层形成是微区"熔池"重结晶的过程,而在Al1060界面附近,扩散层形成是扩散型固态相变的过程。     

高钒高速钢/35CrMo复合轧辊界面组织和性能研究

采用电磁半连续复合铸造法制成高钒高速钢35CrMo复合轧辊，研究了复合界面组织形貌特征和微区成分分布，测试了结合界面的力学性能。结果表明：界面上有厚度为40μm左右扩散层，层内显微组织为珠光体；邻接扩散层的合金钢侧组织为铁素体和珠光体，高速钢侧为马氏体基体上分布着VC颗粒。高速钢和舍金钢的显微硬度值分别为700HV和250HV，扩散层介于两者之间硬度值为350HV；冲击韧度值可达到100J／cm^2。该方法制备的复合轧辊界面具有良好的组织特征和力学性能，是冶金结合和扩散结合共同作用的结果。高钒高速钢35CrMo复合界面存在明显扩散层，且界面两侧发生成分扩散。结合区两侧显微硬度差别很大，但在界面处无突变。界面冲击韧度随高钒高速钢面积比的增加快速下降。     

4045/3003铝合金包覆铸造工艺的数值模拟研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究了φ140 mm×φ110 mm的4045/3003铝合金包覆铸造过程中分流方式、铸造温度、铸造速度对温度场、流场及凝固过程的影响规律。结果表明:密集不均匀分流方式可最大化的使芯材支撑层四周温度分布和熔体流速趋于均匀一致,复合面上边缘温差在5℃内;3003铝合金铸造温度从720℃提高到760℃对整个温度场几乎没有影响,但在适当的温度范围较高的浇注温度有利于提高支撑层表面光滑度和铸锭表面质量;铸造速度过慢会出现卡锭现象,铸造速度过快会导致漏铝,因此铸造速度应保持在100 mm/min左右,以保证试验顺利进行。模拟结果可为进一步优化包覆铸造工艺和工业化提供理论基础。     

挤压复合铸造7075/6061双金属铸锭的界面组织与性能

采用挤压复合铸造工艺制备出具有“半固态组织/枝晶组织”分布特征的7075/6061包覆型双金属复合铸锭,并对复合铸锭界面处的组织及硬度进行了分析。结果表明,界面结合良好,为冶金结合,无杂质和氧化皮存在。界面处组织过渡平缓,7075铝合金固相颗粒呈一定规律性分布;除Zn元素浓度呈明显梯度变化外,其它合金元素分布较均匀。界面大部分由较细小等轴晶组成,且有大量合金元素沉积在晶界处,致使界面处硬度高于两侧金属,硬度最高达63.3 HRB。     

工艺参数对WC颗粒增强表层复合材料与钢基界面组织的影响

以45钢为基材,通过放电等离子烧结和铸造工艺成功制备了WC颗粒增强表层复合材料,研究不同浇铸工艺参数对表层WC/Fe复合材料与基材之间的界面结合及微观组织的影响。结果表明:随着浇铸量的增加,锭模的数值模拟温度可达1493 ℃,高温停留时间约734 s,为实现钢液与WC/Fe复合材料冶金结合提供有利条件,但是过高的浇铸量使WC/Fe复合材料的组织发生明显的变化,几乎观察不到WC增强相,组织出现大量鱼骨状碳化物Fe₃W₃C。当浇铸量控制在锭模体积的2/5时,可得到良好的WC/Fe复合材料与基材的宏观界面,界面反应产物Fe₃W₃C增加,但是增强颗粒仍保留了浇铸前的原始形貌。     

搅拌铸造SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用搅拌铸造?热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料板材,研究该复合材料铸态、热挤压态和热处理态的显微组织及力学性能。结果表明:SiC颗粒较均匀地分布于铸锭中,大部分SiC颗粒沿晶界分布,少数颗粒分布于晶内,晶界粗大的第二相呈非连续状分布;复合材料经热挤压变形后,显微孔洞等铸造缺陷明显消除,破碎的晶界第二相及SiC颗粒沿热挤压方向呈流线分布,复合材料的强度和塑性显著提高;对热挤压板材进行(495℃,1h)固溶处理+(177℃,8h)时效处理后,其抗拉强度达430MPa,此时的主要析出强化相为S′(Al2CuMg);热挤压变形有利于改善SiC颗粒与基体合金的界面结合,热处理SiCp/2024铝基复合材料的主要断裂方式为基体合金的延性断裂、SiC颗粒断裂和SiC/Al的界面脱粘。     

铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料

对Al-Ti-C体系进行热力学分析,在氩气保护下进行热爆反应试验.采用铸造反应合成技术在铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料.研究热爆产物及表面复合材料的物相、组织和界面形貌,并对其形成机理进行探讨.结果表明:采用热爆工艺使Al-Ti-C体系发生反应,生成纯净的TiC/Al3Ti复合产物.在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出纯净的TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料.表面复合材料组织致密,与铁基体界面为良好的冶金结合.当TiC含量较少时,颗粒呈条状;随着TiC含量的提高,颗粒尺寸逐渐减小,由长条状向粒状及细粒状转化.     

C/CF/Cu复合材料界面和抗拉强度研究

采用树脂碳化方法制备了碳/碳纤维(C/CF)先驱丝,用压力浸渗凝固成型方法制备了碳/碳纤维/铜(C/CF/Cu)复合材料,借助抗拉强度测试及扫描电镜下复合材料界面和相组成物分布观察,探讨了C、CF和Cu三组元复合界面特性以及碳纤维丝类型和C/CF先驱丝体积分数对C/CF/Cu复合材料抗拉强度的影响.结果表明,C/CF/Cu复合材料的微观界面是碳纤维单丝-树脂碳化碳-铜双复合界面,此界面属于无化学反应的弱复合界面,铜对C/CF先驱丝的机械锁紧力是提高界面强度和复合材料强度的关键因素.当凝固成型压力为28.5MPa时,1k碳纤维丝的C/CF先驱丝体积分数为25%和3k碳纤维丝的C/CF先驱丝体积分数为44.7%的复合材料的抗拉强度达到较高值,分别为595MPa和587MPa,均为纯铜抗拉强度的3倍以上.3k丝制成的一次C/CF先驱丝内碳纤维丝的数量较多,影响复合材料的界面强度,而选用1k碳纤维丝比较有利.     

Microstructure of interaction interface between Al-Si, Zn-Al alloys and Al2O3p／6061Al composite

Interaction behaviors between Al-Si, Zn-Al alloys and Al2O3p/6061Al composite at different heating temperatures were investigated. It is found that Al2O3p/6061Al composite can be wetted well by AlSi-1, AlSi-4 and Zn-Al alloys and an interaction layer forms between the alloy and composite during interaction. Little Al-Si alloys remain on the surface when they fully wet the composite and Si element in Al-Si alloy diffuses into composite entirely and assembles in the composite near the interface of Al-Si alloy/composite to form a Si-rich zone. The mierostrueture in interaction layer with Si penetration is still dense. Much more residual Zn-Al alloy exists on the surface of composite when it wets the composite, and porosities appear at the interface of Zn-Al alloy/composite. The penetration of elements Zn, Cu of Zn-Al alloy into composite leads to the generation of shrinkage cavities in the interaction layer and makes the microstructure of Al2O3p/6061Al composite loose.     

Preparation and Interface Structures of Metal-encased SiC Composite Armors with Interpenetrating Structure

基于宏观有序多孔SiC陶瓷板的制备和对其进行金属铸造的复合技术制备了一种具有三明治互穿结构的新型金属封装SiC陶瓷复合装甲.采用SEM和EDS手段对3种复合装甲中金属(钢和钛合金)/陶瓷界面的显微结构和元素组成或分布进行了分析.相对优良的界面结合的获得与界面相互作用和铸造冷却过程中陶瓷主要受压应力的状态密切相关.界面结构取决于采用的金属材料(包括主体金属元素及其存在状态)和铸造工艺.     

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。