ARB制备6063Al/MB2/6063Al复合材料的组织和性能

采用累积复合轧制(ARB)技术制备6063Al/MB2/6063Al多层结构复合材料,利用电子拉伸机、金相显微镜和扫描电镜研究了常温态和热处理后ARB不同变形道次复合材料的组织和性能变化.结果表明,ARB技术能够有效细化MB2层金属组织:ARB 2道次平均晶粒尺寸由16 μm细化到2 μm,随着轧制道次的增加,组织均匀性提高,但晶粒尺寸略有长大:抗拉强度总体呈先升后降的趋势,其中ARB 2道次最高,为192.5 MPa;复合材料伸长率在ARB 1、2道次轧制后变化不大,ARB 3～5道次轧制后复合材料的伸长率逐渐下降.     

等通道转角挤压Zn-22Al合金在NaCl水溶液中的腐蚀行为

研究了等通道转角挤压 (ECAP) 工艺处理对Zn-22Al合金耐腐蚀性能的影响,考察了显微组织演变对Zn-22Al合金在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的失重及电化学腐蚀行为的影响。结果表明：相比铸态Zn-22Al合金,经过ECAP处理后的试样组织明显细化,晶粒尺寸均匀。晶粒细化导致晶界大量增加及应力增大,试样表面缺陷增多,富铝相被优先腐蚀后,导致被富铝相包围的富锌相脱落,腐蚀速率加快,腐蚀失重随着挤压道次的增加而增加。电化学测试结果表明,随着挤压道次的增加,Zn-22Al合金腐蚀电流密度逐渐增加,腐蚀电位逐渐下降,合金的耐腐蚀性能随挤压道次的增加而逐渐降低。     

联合多向锻造与挤压变形TiC纳米颗粒增强Mg-Zn-Ca基复合材料的组织与力学性能（英文）

采用多向锻造(MDF)和挤压(EX)相结合工艺对TiC纳米颗粒增强Mg-4Zn-0.5Ca基纳米复合材料进行变形。与仅单一MDF相比,经MDF+EX变形后纳米复合材料的晶粒尺寸显著减小。当MDF温度为270°C时,随MDF道次的增加,经EX变形后再结晶(DRX)晶粒的平均尺寸逐渐增大;而当MDF温度为310°C时,经EX变形后DRX晶粒的平均尺寸显著减小。经MDF+EX多步变形后纳米复合材料中同时出现细小和粗大的MgZn_2相,这些MgZn_2相的体积分数随EX前MDF道次的增加而逐渐增大。对温度为310°C经3道次MDF后的纳米复合材料进行EX,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别达到～404 MPa,～450.3 MPa和～5.2%。这主要与MDF+EX多步变形后晶粒细化强化及MgZn_2析出相引起的Orowan强化有关。     

热处理对ARB制备6063Al/MB2多层结构复合材料组织和性能的影响

采用累积复合轧制技术制备6063Al/MB2多层结构复合材料,利用电子拉伸机、光学显微镜、扫描电镜研究了热处理对不同轧制道次6063Al/MB2多层结构复合材料的组织、性能和界面的影响。结果表明,ARB技术能够有效细化MB2层金属组织;试样在180℃热处理后,晶粒没有明显变化;320℃热处理后,晶粒明显长大;在220℃以下热处理,复合材料的抗拉强度比未经热处理态略有上升;在220℃以上热处理,抗拉强度随温度的升高而逐渐下降;在低温下退火,复合材料的剪切强度相比轧制后略有增加。随着温度的升高,扩散层厚度增加,有脆性金属间化合物生成,导致剪切强度下降。     

累积叠轧SiC_p/MWCNTs混杂增强镁基纳米复合材料的组织与性能

通过累积叠轧(ARB)成功制备了带有不同混杂比例的nano-SiC_p和MWCNTs纳米颗粒增强镁基纳米复合材料,其中增强相总质量分数为2%,ARB过程共进行14道次。研究结果发现,在混杂增强相添加后,纯镁基体的晶粒尺寸得到明显细化;当SiC_p/MWCNTs质量混杂比为5∶5或7∶3时,混杂增强相在纯镁基体中呈现弥散分布;混杂增强相较两种单一增强相更加强烈地抑制了基体的再结晶。以综合性能作为标准,当SiC_p/MWCNTs的混杂质量比为7∶3时混杂增强复合材料的综合性能表现最优。     

SiCp颗粒含量对SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料组织与性能的影响（英文）

通过搅拌铸造法制备了3种不同体积分数(2%,5%,10%)的SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料,并在673 K下进行了热挤压。铸态复合材料中,少量SiCp颗粒的加入就能破坏Al2Ca相沿基体合金晶界分布并有效细化Al_2Ca相析出尺寸。随着Si Cp体积分数的增高,Al_2Ca相尺寸有所减小,但不明显。经过热挤压后,Al2Ca相破碎并沿挤压方向排布,基体合金晶粒得到细化。晶粒尺寸以及Al2Ca相尺寸随着Si Cp体积分数的增高呈微小减小。与单组元基体合金相比较,挤压态Si Cp/Mg-5Al-2Ca复合材料的屈服强度和加工硬化率随着Si Cp体积分数的增高而逐渐增高,而延伸率则逐渐下降;抗拉强度最大值则出现在Si Cp体积分数为5%时。复合材料中Si Cp颗粒以及Al2Ca相的脱粘以及开裂是导致复合材料断裂的主要原因。     

等通道转角挤压对Mg-12Al-0.7Si合金组织与性能的影响(英文)EI北大核心CSCD

研究了Mg-12Al-0.7Si镁合金在等通道转角挤压过程中微观组织与力学性能随着挤压道次的变化行为。结果表明,随着挤压道次的增加,基体晶粒不断细化。6道次细化效果最佳,从铸态约90μm细化至约8μm,连续网状分布的β-Mg17Al12相被挤碎至约4μm,汉字状Mg2Si相破碎且趋于均匀分布,8道次挤压后平均尺寸为2～3μm。室温抗拉强度和伸长率在6道次和8道次挤压后达到最高,分别为293 MPa和5.1%。高温抗拉强度和伸长率在2道次和6道次挤压后最佳,分别为204 MPa和34.4%。基面(0002)晶面取向随挤压道次增加而逐渐增强,形成基面变形织构。     

搅拌摩擦加工铸态铝铁合金的显微组织

采用普通熔铸法制备含铁3%(质量分数)的铝铁二元合金,研究多道次往复搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP)对合金显微组织的影响。结果表明:进行1~3道次往复FSP后,各道次加工区组织不均匀;随着加工道次的增加,组织均匀细化程度增大。合金铸态组织由α-Al和粗大针状Al3Fe相组成,经3道次FSP后,搅拌区组织明显细化。原始铸态组织转变为细小等轴的再结晶晶粒,尺寸为2~5μm,并且部分晶粒中出现层错;粗大的Al3Fe针状相被破碎成长度小于1μm的细小粒状,弥散分布在铝基体晶界和晶粒内部,细化的Al3Fe粒子呈现孪晶结构。     

TiB2含量对B4C-TiB2-Al复合材料组织与力学性能的影响

通过在B4C-TiB2预烧体中真空熔渗Al制备了B4C-TiB2-Al复合材料,研究了TiB2含量对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明: B4C-TiB2-Al复合材料主要由B4C,TiB2,Al和Al3BC等相组成;随着TiB2含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当TiB2含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.32%,80.3,559.4 MPa和7.83 MPa·m1/2;延性Al的加入,裂纹的偏转和分叉、B4C和TiB2晶粒的细化以及B4C基体和TiB2晶粒热膨胀的不匹配,是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.     

热轧道次对纳米SiC颗粒增强Mg-9Al复合材料薄板显微组织和力学性能的影响

采用粉末热压法制备了纳米SiC质量分数为7. 5%的SiC_p/Mg-9Al复合材料薄板。通过对复合材料进行小压下量的多道次热轧,研究了热轧道次对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着轧制道次的增加,晶粒尺寸越来越细小; SiC颗粒的分布也变得更加均匀,同时部分SiC颗粒嵌入原始镁颗粒中,硬度较高的SiC颗粒阻碍了相对较软的镁颗粒的移动,使得SiC颗粒-基体界面附近的位错密度增大和SiC颗粒和镁基体之间的结合增强。复合材料的抗拉强度和屈服强度也随着轧制道次的增加而增加,当轧制道次进行到6道次时,总变形量约为50%,获得相对最优的综合力学性能,抗拉强度为292. 5 N/mm2,屈服强度为252 N/mm2,伸长率为3%。复合材料的强度主要取决于晶粒尺寸、SiC颗粒的分布以及增强相和基体的结合程度。     

累积叠轧制备Ti/Ni多层复合材料的组织演变与力学性能

以工业纯Ti、纯Ni板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)制备出Ti/Ni多层复合板材料。利用扫描电镜、透射电镜、万能材料试验机、显微硬度仪对复合材料的组织、界面结构和力学性能进行观察和测试分析。结果表明:随着轧制道次的增加,复合材料中Ti层和Ni层显微组织细化明显,均匀程度提高,ARB 5道次后,Ti、Ni层的平均晶粒尺寸分别为200和300 nm;复合材料的抗拉强度、显微硬度显著提高;ARB 5道次后抗拉强度达到810 MPa,延伸率为24.4%,Ti、Ni层平均HV显微硬度分别为2.33和2.29 GPa。在ARB 0~5道次轧制变形过程中,界面处无明显的原子扩散现象发生。     

累积叠轧制备Ti/Ni多层复合材料的组织演变与力学性能研究

本文以工业纯Ti、纯Ni板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)制备出Ti/Ni多层复合板材料。利用扫描电镜、透射电镜、万能试验机、显微硬度仪对复合材料的组织、界面结构和力学性能进行观察和测试分析。结果表明：随着轧制道次的增加,复合材料中Ti层和Ni层显微组织细化明显,均匀程度提高,ARB5道次后,Ti、Ni层的平均晶粒尺寸分别为200 nm和300 nm;复合材料的抗拉强度、显微硬度和界面结合强度显著提高,ARB5道次后抗拉强度达到810 MPa,延伸率为24.4%,Ti、Ni层平均显微硬度分别为233 HV和229 HV。在ARB1-5道次轧制变形过程中,界面处无明显的原子扩散现象发生。     

铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律

为解决2219铝合金微观组织粗大、第二相分布不均的问题,开展了对铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律的研究。研究结果表明,经热压缩变形后,铸态2219铝合金组织中粗大的晶粒及连续网状分布的残余结晶相被打碎,经热处理后形成了均匀的再结晶组织。随着变形温度的升高,晶粒组织粗化,但Al2Cu相的分布更细小、均匀;随着变形量的增大,晶粒组织逐渐细化,晶粒大小分布也更均匀,且Al2Cu相也随变形量的增加破碎得更充分,分布更细小、均匀。在大直径铸锭锻造开坯过程中,为了获得Al2Cu相细化分布的组织,变形温度应控制在420℃以上,单次变形量不应低于50%。延长锻后保温时间不会显著影响材料的显微组织,因此,在锻造开坯过程中,为了保证合理的变形温度区间,可以采用回炉加热多火次锻造的方式。     

Mg-9Al-1Si-1SiC复合材料ECAP变形组织及力学性能研究

利用半固态搅拌辅助超声处理复合法成功制备了Mg-9Al-1Si-1SiC(wt%)复合材料,并在350℃以Bc路径对其进行等通道转角挤压(ECAP),研究了ECAP变形道次对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:1道次ECAP变形能够显著细化复合材料的基体晶粒,但是第二相未明显碎化。随变形道次增加到2和3次,第二相碎化程度增加,但仍然聚集,基体局部区域晶粒长大,出现粗晶和细晶两个区域;变形达到4道次后,复合材料的基体晶粒又变得均匀,β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si相均得到有效的碎化并且在基体中的分布趋于均匀。复合材料的抗拉强度随变形道次增加逐渐增加,伸长率先减小后增加。变形4道次后,复合材料力学性能最大:抗拉强度和伸长率分别达到283 MPa和14.79%,与铸态相比,抗拉强度和伸长率分别提高66.5%和127.5%。     

Bc路径等径角挤压7090／SICp的显微组织及性能

采用Bc路径对超高强铝合金基复合材料7090/SICp进行等径角挤压加工.采用金相显微镜、力学性能测试及扫描电镜,分析该复合材料的显微组织和力学性能.结果表明:经过4个道次的等径角挤压加工,该复合材料的晶粒逐渐被细化,第三道次后晶粒尺寸达到1um以下;继续进行等径角挤压时,晶粒未发生明显变化.室温拉伸结果显示:晶粒的抗拉强度逐渐增大,在第三道次下道次间抗拉强度的增加幅度最大,达到14.3%,此时其抗拉强度及伸长率分别为338.57 MPa及15%;SiC颗粒在大的剪切力作用下被破碎细化,在基体中的分布也更加均匀.     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。     

等通道挤压对Mg-12Al-0.7Si-0.09Sr镁合金组织与性能的影响

研究了Mg-12Al-0.7Si-0.09Sr镁合金在等通道挤压过程中微观组织与力学性能随着挤压道次的变化行为.结果表明,随着挤压道次的增加,基体晶粒不断细化.6道次细化效果最佳,从铸态约80μm细化至约6μ m,连续网状分布的β-Mg17Al12相被挤碎至约3μm,Mg2Si相破碎至约2μm;8道次挤压后平均尺寸约为2μm.室温抗拉强度和伸长率分别为6道次和8道次挤压后达到最高,数值分别为316MPa和5.48％,高温(200℃)抗拉强度和伸长率则为2道次和6道次挤压后最佳,数值分别为223MPa和46.1％.     

SiCp颗粒含量对SiCp/ Mg–5Al–2Ca复合材料组织与性能的影响

本研究通过搅拌铸造法制备了三种不同体积分数(2%,5%, 10%)的SiCp/Mg–5Al–2Ca复合材料,并在673 K下进行了热挤压。铸态复合材料中,少量SiCp颗粒的加入就能破坏了Al₂Ca相沿基体合金晶界分布并有效细化Al₂Ca相析出尺寸。随着SiCp体积分数的增高,Al₂Ca相尺寸有所降低,但不明显。经过热挤压后,Al₂Ca相破碎并沿挤压方向排布,基体合金晶粒得到细化。晶粒尺寸以及Al₂Ca相尺寸随着SiCp体积分数的增高呈微小降低。与单组元基体合金相比较,挤压态SiCp/Mg–5Al–2Ca复合材料的屈服强度和加工硬化率随着SiCp体积分数的增高而逐渐增高,而延伸率则逐渐下降;抗拉强度最大值则出现在SiCp体积分数为5%时。复合材料中SiCp颗粒以及Al₂Ca相的脱粘以及开裂是导致复合材料断裂的主要原因。     

加工道次对FSP制备高熵合金增强铝基复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工制备了以AlCoCrFeNi_2.1高熵合金为增强相的6061铝合金复合材料(AlCoCrFeNi_2.1/6061Al),重点研究了加工道次对复合材料组织均匀性、界面结合以及力学性能的影响。结果表明,随搅拌摩擦加工道次的增加,AlCoCrFeNi_2.1/6061Al复合材料组织均匀性及力学性能均得到明显改善.复合材料中基体与增强相界面结合良好,界面处扩散层厚度随加工道次增加而增大。相较于不添加增强相的6道次搅拌摩擦加工铝合金,AlCoCrFeNi_2.1增强相颗粒的引入可进一步细化晶粒并提高抗拉强度,且随着加工道次增加,复合材料抗拉强度及断后伸长率均显著升高。2,4道次下的断口存在明显的颗粒聚集区,而6道次下断口表面颗粒分布均匀且呈现大量韧窝,为典型的韧性断裂。该现象主要归因于载荷传递效应、弥散强化和细晶强化3大强化机制。     

脱溶析出对累积复合轧制Al/Zn层状复合材料组织及性能的影响

在400 ℃条件下采用累积复合轧制(ARB)工艺制备Al/Zn层状复合材料。采用SEM,TEM等设备对第二轧制周期试样及第三轧制周期的试样进行显微组织观察,结果表明：在轧制过程中,Al/Zn层间界面不同成分发生相互扩散,形成扩散层;随着轧制周期的结束,扩散层中过饱和的Zn原子随温度的降低而脱溶析出,在消除晶粒边界及内部位错的同时细化晶粒。在试样内部,因为扩散层中Zn原子存在浓度梯度,过饱和的Al基体中析出的富Zn相存在不同典型的组织形态。采用万能拉伸试验机对第一、第二、第三轧制周期试样进行力学性能测试,结果显示,随着轧制周期的增加,Al/Zn层状复合材料的抗拉强度和伸长率均有大幅度提升,抗拉强度由第一轧制周期的128.81MPa增加至第三轧制周期的351.54MPa,提升了173%,同时伸长率由6.66%提升至11.08%。采用SEM对试样断口进行观察后发现,断口表现出明显的复合材料强界面裂纹偏转现象。采用累积复合轧制（ARB）工艺制备Al/Zn层状复合材料,因为存在复合材料强界面裂纹偏转作用以及晶粒的细化作用,表现出良好的综合力学性能。