喷射沉积Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg热变形行为研究

亚共晶铝硅合金因具有轻质、耐腐蚀、高的比强度和优异力学性能等优点,被广泛应用于航空、航天、军事及汽车工业领域。利用喷射沉积技术制备亚共晶Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg合金,通过高温压缩试验结合微观组织分析,研究温度和应变速率对沉积态亚共晶铝硅合金热变形行为的影响规律,最终确定沉积态合金优化的致密化工艺参数。研究发现,采用双曲线正弦函数建立的沉积态合金的本构方程,能够准确描述沉积态合金的流变行为。喷射沉积合金主要由Al相、Si相、Al_2Cu相和Mg_2Si相组成,硅相平均尺寸为8.5μm。当温度为300℃,随着应变速率由1s~(-1)减小至0.001s~(-1),合金的压缩应力由112.19 MPa减小至61.26 MPa。在应变速率为0.001s~(-1)下,随着变形温度由300℃升高至450℃,合金压缩流变应力由61.26 MPa减小至21.35 MPa。合金在低应变速率(0.001s~(-1))和相对较高的温度(450℃)下变形时,由于相对充足的变形时间和铝基体较高的软化程度,导致组织中硅相尺寸增大,不利于合金性能的提高。沉积态合金最佳的变形参数为变形温度400℃,应变速率0.01s~(-1)。     

喷射成形7075合金回归再时效处理的组织和抗应力腐蚀性能

喷射成形7075铝合金是典型的时效强化合金,通过T6处理可得高强度,但其抗应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking, SCC)等性能较差;T7处理虽可改善抗SCC性能,但合金的强度却损失严重。为此,采用常温拉伸测试、电导率测试和透射电镜观察等手段,研究4种回归再时效(Retrogression and re-ageing, RRA)处理对喷射成形7075铝合金显微组织及抗SCC性能变化的影响,分析探讨RRA处理与合金性能变化之间的关系。结果表明,合金经200/10 min 回归和再时效处理,抗拉强度和电导率均较好,分别是748 MPa和22.8 MS/m;随着回归处理的进行,基体中的GP区和η′相逐渐回溶,当200 ℃回归处理超过10 min,合金晶粒内再次析出η相,使合金强度小幅上升;回归过程中η相先回溶再析出,因此不同回归状态下RRA处理后的合金晶内组织形貌差异较大。RRA处理后晶内大量再析出的η相与晶界处粗化并断开的η相可以在保持合金高强度的基础上显著改善其抗SCC性能。     

喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金的力学和摩擦磨损性能

在ZA35合金基础上添加适量的合金元素锰,采用喷射沉积 热挤压的成形方法获得试验材料,对试验材料的力学性能和摩擦磨损性能进行了测试,用扫描电镜观察了其组织和磨损形貌,用X射线衍射仪测定了物相.结果表明:喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金与金属型铸造相同成分合金相比,前者组织均匀,晶粒细小,抗拉强度明显提高,达到484.2 MPa;喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金中的合金元素锰形成了硬质相作为承载相,使其耐磨损性能提高.     

新型铝锌镁铜系高强韧铝合金型材的双级时效工艺

通过时效处理和拉伸性能测试等方法得到了适用于一种新型铝锌镁铜系高强韧铝合金挤压型材的双级时效工艺。结果表明:在双级时效处理后该合金的析出相主要为η′相和少量的η相,随着二级时效时间的延长,η相数量增加,沉淀相尺寸增大;试验合金的硬度随着时效时间的延长先增大后减小,强度随二级时效时间的延长而下降,伸长率则增大;得到合适的时效工艺为120℃×4h+165℃×6h,经该时效工艺处理后试验合金的抗拉强度为566 MPa,屈服强度为540 MPa,伸长率为10.9%,电导率为40.8%IACS,优于T74态7050铝合金的。     

应力控制下7075-T651铝合金的疲劳断裂行为

在不同应力幅下(60%σ_s,70%σ_s,80%σ_s,90%σ_s,σ_s为试验合金屈服强度)对7075-T651铝合金进行了应力控制下的疲劳试验,研究了其循环应变响应,观察了疲劳断口形貌、表面损伤形貌以及显微组织,分析了疲劳裂纹的萌生及扩展机制。结果表明:试验合金中析出了微米级的Al7Cu2Fe颗粒、纳米级的η′(MgZn2)相和尺寸较大的η(MgZn2)相,此外,还存在尺寸为3~10nm的细小球状GP区;在较高应力幅(80%σ_s,90%σ_s)控制下,试验合金表现出先软化后硬化直至断裂的疲劳行为,而在较低应力幅(60%σ_s,70%σ_s)下则先软化后明显硬化并趋于稳定;试验合金主要发生微孔聚集韧窝型断裂,在较高应力幅下,裂纹源位于粗大夹杂物Al7Cu2Fe和第二相MgZn2处,位错大量缠结,而在低应力幅下,裂纹源位于基体轻微撕裂处,位错形态为分散的短或长直位错线。     

喷射成形S390高速钢的组织和性能

研究了喷射成形S390高速钢组织和性能,结果表明:喷射成形S390高速钢沉积坯具有低的氧含量,仅为18ppm,组织无宏观偏析,主要有M6C和MC两种碳化物相,碳化物呈均匀弥散分布在晶界和晶内。经过热处理后,喷射成形S390合金的抗弯强度可达4044MPa,合金硬度随淬火温度呈上升趋势,在1250℃淬火后,硬度达到了HRC69.3。     

T651态7075铝合金的显微组织与拉伸断裂机制

对7075铝合金进行了T651热处理,研究了其显微组织、静载拉伸性能及断口形貌,分析了其显微组织与断裂机制的关系。结果表明:T651态7075铝合金具有较高的屈强比,抗拉强度和屈服强度分别为529,450 MPa;该合金中存在大量细小的MgZn2析出相,同时还存在粗大的Al7Cu2Fe夹杂物和富含硅的硬脆相;在拉伸应力的作用下,MgZn2析出相则倾向于沿界面脱粘形成微孔,Al7Cu2Fe等夹杂物易引发局部应力集中使夹杂物颗粒开裂,最终使合金以微孔聚合型方式断裂。     

铜和锶对铝-镁-硅基合金板材显微组织及力学性能的影响

采用DSC、XRD、SEM及TEM等分析手段,研究了铜和锶对铝-镁-硅基铝合金汽车车身板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：铜的加入,可以使合金形成强化的四元相-Q相,随着铜含量的增加,合金板材的力学性能明显增加,当铜含量为0．86％（质量分数）时,合金的巩达到333MPa,σ0．2达到182MPa;加入锶,可明显细化晶粒,促进时效相的析出,并将β（Al5FeSi）相转变为α（AlsFe2Si）相,提高合金板材的力学性能;在不同铜含量的合金中加入0．033％锶后,可使其抗拉强度提高10～20MPa。     

铸态和喷射成形态ZA35-3.5Mn合金在沸水中的腐蚀行为

采用喷射成形技术和普通铸造方法制备了含3.5%Mn的ZA35合金,在沸水中研究两种形态合金的腐蚀行为。结果表明:喷射成形态合金腐蚀动力学曲线为抛物线型,其速率常数为2.14×10-3mg2.cm-4.s-1,腐蚀速率远远低于符合直线动力学规律的铸态合金;铸态合金腐蚀产物中含有MnO相,而喷射成形态合金的腐蚀产物中未出现MnO相;铸态合金中MnAl6多存在于晶界,η相和MnAl6为阴极,α相为阳极优先溶解;喷射成形态合金无MnAl6相析出,组织均匀细小,α相作为阳极溶解时,腐蚀产物Al(OH)3很容易在作为短路扩散的细小晶界上产物阻挡,阻止侵蚀性介质的进入,从而减缓腐蚀。     

喷射成形高速钢的组织和性能

研究了喷射成形工艺对高合金化高速钢组织和性能,结果表明:喷射成形工艺制备了直径300mm高合金化高速钢沉积坯,表面质量良好,可以满足直接锻造要求。喷射成形高速钢组织无宏观偏析,碳化物呈现均匀弥散分布在晶界和晶内,主要有M6C和MC两种碳化物相,氧含量只有约20ppm左右。经过热处理后,喷射成形T15合金的抗弯强度平均达到4800MPa。硬度随着淬火温度的提高逐渐升高,喷射成形T15M合金在1250℃淬火后,硬度达到了69.3HRC。     

热处理对铝合金表面化学镀镍镀层性能影响

针对铝合金表面化学镀镍层结合力和耐蚀性差的问题,采用热处理方法提高镀层结合力和耐蚀性.高低温试验后用划痕法检测结合力强度,运用盐雾试验检测耐蚀性.通过对比试验和结果分析表明：热处理温度和时间对镀层性能存在交互作用;经过150℃、1.5h热处理,镀层与基体结合力最好,80h高、低温试验（高温105℃,低温-55℃）后,镀层结合力强度为48.7MPa;镀层经过150℃、1h热处理,镀层耐蚀性最好,96h盐雾试验后,外观无白斑、起泡、脱皮等腐蚀现象.     

10Ni3MoVD锻件焊接裂纹敏感性试验研究

采用多种试验方法对抗拉强度级别为610MPa的-50℃低温高强钢锻件10Ni3MoVD焊接冷裂纹和再热裂纹敏感性进行试验和综合评定,为该锻件焊接和焊后热处理工艺的制订提供了可靠的依据。     

马氏体组织Ti-6Al-4V钛合金多向等温锻造组织演变及力学性能强化研究

将铸态Ti-6Al-4V钛合金经过β相区热处理水淬之后获得马氏体组织,经过两步多向等温锻造之后获得了平均晶粒尺寸为1.5 μm的均匀等轴细晶组织,其室温拉伸屈服强度为906 MPa,抗拉强度为954 MPa,伸长率为16.7%,相比铸态Ti-6Al-4V钛合金,其室温力学性能得到了极大提升。研究表明,获得马氏体组织对钛合金晶粒细化有着巨大促进作用。第一步等温锻造之后的钛合金坯料组织并不均匀,存在变形区和“变形死区”,在变形区域内,心部位置应变量最大,组织细化最为明显,从心部到两端应变量逐渐减小,片层组织变形量相应减小;经过90°换向后的第二步等温锻造之后,钛合金坯料组织内的片层组织基本全部细化,形成了均匀的等轴晶组织,从心部到两端,随着应变量的减小,晶粒取向变化相应减小。     

锰基高强度高塑性高阻尼形状记忆合金研究

用磁悬浮熔炼、测定试样形状记忆效应（SME）、金相法、DSC、断口SEM和自由震动波衰减曲线等研究了高强度高塑性高阻尼的Mn基形状记忆合金的记忆特性,Cu、Ni、Fe、Cr、Ti、N等合金元素的作用。结果表明,Cu溶入愈多,合金的形状记忆效愈高;适当的时效热处理强化合金,提高SME;含Ti、N元素的合金Mn3有最好的SME,回复率达73％。所研究的合金都有明显的双程形状记忆效应,合金Mn3的双程形状记忆效应达21％,比较少见。淬火状态的合金有高的塑性,延伸率达25％,表示有极高的加工工艺性并有良好的阻尼抗震能力。淬火时效状态的合金有高的强度极限,尤其是高的屈服极限（σs=320—475MPa）,适当的塑性（δ=4．2—5％以上）,预示合金有较高的断裂韧性K1c,断裂前会有明显变形预示,提高构件工作安全性。合金元素还能提高所研究合金的抗氧化和抗腐蚀能力。     

多向锻造及时效处理强韧化变形铝合金

利用多向锻造及时效处理技术加工变形铝合金,使铝合金具有高强度和良好的塑性.研究结果表明,试样组织显著细化且超细的第二相微粒弥散分布,抗拉强度和硬度大幅度增加且塑性良好,抗拉强度和延伸率分别为396.3 MPa和11.08％.锻件强度的大幅度提高,是由于组织显著细化且超细的第二相微粒弥散分布;经多次累积应变和时效处理改善晶界状态,同时,时效处理也减少锻造应力,使锻件的塑性增强.     

喷射成形工艺对高速钢组织和性能的影响

研究了喷射成形工艺对高合金化高速钢组织和性能的影响,结果表明:喷射成形工艺制备T15高速钢沉积坯件,坯件经过热加工后,致密度都达到99%以上,无宏观偏析,碳化物呈现均匀弥散分布在晶界和晶内,主要有M6C和MC两种碳化物相,经过热处理后,合金的抗弯强度平均达到4673MPa。在1250℃淬火后,最高硬度可达67.6HRC。     

多级时效对新型高强铸造铝合金组织和性能的影响

本文主要讨论多级时效工艺对新型高强铸造铝合金微观组织和力学性能的影响。试验结果表明：在100℃×10 h＋120℃×10 h＋140℃×25 h多级时效条件下,该新型合金的性能相当稳定,平均抗拉强度σb=485 MPa、延伸率5δ=8.4%。     

等温锻造对TC6钛合金组织和性能的影响

为确定（α＋β）两相区内等温锻造工艺参数对TC6钛合金组织和性能的影响,分别在不同温度和速度条件下对TC6钛合金进行了等温锻造。研究结果表明,在所选择的参数范围内,得到的组织均为双态组织;组织性能对锻造温度较为敏感;锻造速度和温度对TC6钛合金室温力学性能影响较小。     

混流式转轮内部为有旋流动的准三维设计

以速度矩及叶片厚度分布为已知条件，基于两类流面理论，建立了流面反问题计算的混流式转轮准三维设计模型。该模型可计入叶片流道内周向参数分布不均匀对叶片设计的影响。研究了叶片边界条件对叶片性能、叶片形状及设计计算的收敛性的影响，为转轮设计提出了新的思想。按本文模型设计的叶片，其速度矩分布与给定值基本吻合。     

Al-Zn-Mg-Cu合金高压扭转变形微观组织及力学性能

以Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,在不同变形工艺条件（扭转圈数、变形温度）下对其进行高压扭转试验,利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射技术（XRD）以及硬度测试等手段分析变形工艺参数对合金微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明：原始铸态组织呈等轴状,分布不均匀,粗大的第二相粒子（Al2Cu、MgZn2）沿晶界呈链状分布;高压扭转变形过程中,随着变形温度的升高、扭转圈数的增多,基体组织中粗大的第二相粒子数量明显减少,分布更加均匀,第二相粒子回溶进Al基体,获得过饱和固溶体;高压扭转变形后的Al-Zn-Mg-Cu合金位错密度显著上升,并且扭转圈数越多,变形温度越高,位错密度增加幅度也越大,微晶尺寸则随着扭转圈数的增大和变形温度的升高而减小;高压扭转变形后Al-Zn-Mg-Cu合金显微硬度值总体上随扭转圈数增大和变形温度升高而增大。