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Ni/Ti多层结构复合材料组织和性能的研究

在室温条件下对退火态的纯Ti、Ni进行了三道次的累积叠轧(ARB)试验,采用扫描电镜、光学显微镜和拉伸试验机研究了不同道次后材料的界面、微观组织和力学性能。结果表明:材料经3道次轧制后,界面平直且结合良好,镍和钛组织均被拉成纤维状;该复合材料的抗拉强度和显微硬度也显著提高,最高达到684 MPa和210 HV;该材料的拉伸断裂方式为韧性断裂。     

累积叠轧1060纯铝微观组织和力学性能的研究

室温条件下对退火态的1060纯铝进行了7道次的累积叠轧（ARB）实验,并通过透射电镜、拉伸、显微硬度实验,研究在多道次的叠轧过程中,1060纯铝内部组织结构的演变和力学性能的变化。结果表明,经过多道次的轧制实验后,由于累积应变的积累和增加能逐渐深入材料的组织内部,晶粒尺寸急剧细化,7道次后超细晶增多,晶粒最小细化到500nm。材料的抗拉强度和显微硬度也显著提高,最高达到197．5MPa和66．2HV。     

累积复合轧制对镁合金组织和力学性能的影响

采用累积复合轧制技术对MB2镁合金进行轧制.采用光学显微镜、透射电镜和电子拉伸机等设备分析变形前及不同道次后MB2镁合金的微观组织和力学性能.结果表明:MB2镁合金经ARB轧制后,材料平均晶粒尺寸由变形前17.8 μm有效细化到1.2 μm:材料的抗拉强度和显微硬度值分别提高到300 MPa和82.1;伸长率在ARB1道次后从24%下降到11.2%,且随着ARB轧制道次的增加,材料组织的均匀程度提高,抗拉强度和硬度值变化平缓,伸长率回升至22.5%.     

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.     

热处理对累积叠轧Ti/Ni叠层复合材料组织与性能的影响

研究了热处理对累积叠轧多层Ti/Ni复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明,钛层与镍层的再结晶温度均在500 ℃左右,并且首先在界面附近的组织发生静态再结晶形核与晶粒长大现象;经200 ℃×8 h退火处理后,复合板的强度与硬度均达到最高值,此时抗拉强度为691.5 MPa,钛、镍层平均硬度分别为198.8 HV0.1和226.5 HV0.1;经500 ℃×2 h退火后,复合板断后伸长率达到最高值59.7 %。     

Ti/Ni多层复合材料界面扩散行为研究

针对累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层结构复合材料试样进行热处理,采用光学显微镜和扫描电镜分析方法,对复合材料的显微组织、界面结构和扩散反应层厚度等进行观察分析,结合动力学理论研究了Ti/Ni界面的扩散行为。结果表明:试样经过累积叠轧5道次轧制后,Ti/Ni界面未发生扩散;在(550～750℃)/(0.5～8 h)热处理后,Ti/Ni界面发生扩散,扩散层厚度与保温时间呈幂函数关系,与加热温度呈指数关系;随着热处理温度的升高,Ti-Ni扩散层的生长方式由650℃以下的体扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制。通过计算和验证得到采用累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层复合材料的Ti/Ni界面固相反应层生长动力学方程为:y=1.7043×10~4 exp(-78202/RT)t~(1.2009-0.0008T)。     

Ti/Ni多层复合材料界面扩散行为的研究

本文针对累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层结构复合材料试样进行热处理,采用光学显微镜和扫描电镜分析方法,对复合材料的显微组织、界面结构和扩散反应层厚度等进行观察分析,结合动力学理论研究了Ti/Ni界面的扩散行为。研究结果表明：试样经过累积叠轧5道次轧制后,Ti/Ni界面未发生扩散;在(550 ℃-750 ℃)×(0.5 h-8 h)热处理后,Ti/Ni界面发生扩散,扩散层厚度与保温时间呈幂函数关系,与加热温度呈指数关系;随着热处理温度的升高,Ti-Ni扩散层的生长方式由650 ℃以下的体扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制。通过计算和验证得到采用累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层复合材料的Ti/Ni界面固相反应层生长动力学方程为：y=1.7043*104*exp(-78202/RT) *t1.2009-0.0008T。     

轧制复合板及焊接接头组织与力学性能

为了能够更好的指导复合材料焊接工艺的制定，采用自熔等离子弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊3种焊接方法进行组合焊接。焊后通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析方法，分析了轧制复合板及其接头的微观组织、界面元素分布、显微硬度及拉伸性能。结果表明，基材和覆材（复合材料的耐腐蚀层）界面元素扩散层厚度约10μm，由于增碳层和脱碳层的存在，显微硬度值随之升高和降低，抗拉强度达665 MPa，断口形貌呈韧脆混合断裂特征。焊接后，基材与过渡层焊缝界面扩散层厚度约5μm，基材与覆层焊缝界面扩散层厚度约3μm；第一道覆层焊缝由于受到多道焊缝焊接热的作用，铁素体体积分数含量达65%，平均显微硬度约380 HV0.2；接头抗拉强度与复合板相比降低约11%，断口韧窝大小、深度明显减小，断裂在焊缝处。     

高温轧制Al-TiB_2/TiC原位复合材料的显微组织及力学性能（英文）

在铝熔体中利用纯Ti与Al-B-C合金的原位反应成功制备出一种原位自生颗粒增强的Al-TiB_2/TiC复合材料,随后采用高温轧制改善其增强颗粒在基体中的分布与复合材料的力学性能。利用场发射扫描电镜表征复合材料在轧制变形过程中的显微组织演变过程,并通过拉伸和显微硬度试验测定复合材料的力学性能变化。结果表明:随着轧制压下量的增加,复合材料的显微组织得到明显改善,颗粒分布更加均匀;当压下量达到90%时,复合材料的抗拉强度提高到185.9 MPa,显微硬度达到HV 59.8,与铸态样品相比分别提高了140%和35%。另外,基于拉伸样品的断口形貌分析了复合材料的强化机理。     

Evaluation of mechanical properties and structure of multilayered Al/Ni composites produced by accumulative roll bonding (ARB) process

Multilayered Al/Ni composites were produced by accumulative roll bonding (ARB) process using Al 1060 and commercial Ni foils. In this process it was observed that nickel layers necked and fractured as accumulative roll bonding passes increased. After six ARB passes, a multilayered Al/Ni composite with homogeneously distributed fragmented nickel layers in aluminum matrix was produced. Structure and mechanical properties of these multilayer composites were evaluated at different passes of ARB process. During ARB, it was observed that as the strain increased with the number of passes, the strength, microhardness and elongation of produced composites increased as well. In addition, enhancement of the strength was shown to be higher than the tensile strength of Al/Al and Al/Cu multilayered composites produced by ARB process in the previous works by the same authors.     

累积叠轧焊多层铜基复合材料的强度预测

评价用累积叠轧焊(ARB)制备纳米结构Cu/Al/Ag多层复合材料的可行性,分析该复合材料的拉伸性能和电导率.利用强化机制和从X射线衍射获取的结构参数建立理论模型预测复合材料的抗拉强度.结果表明,随着ARB的进行,实验和计算得到的抗拉强度均有所提高,在第5个ARB循环时达到最大值,分别为450 MPa和510 MPa....     

Interface morphology and mechanical properties of Al-Cu-Al laminated composites fabricated by explosive welding and subsequent rolling process

Explosive welding is a well-known solid state method for joining similar and dissimilar materials. In the present study, tri-layered Al-Cu-Al laminated composites with different interface morphologies were fabricated by explosive welding and subsequent rolling. Effects of explosive ratio and rolling thickness reduction on the morphology of interface and mechanical properties were evaluated through optical/scanning electron microscopy, micro-hardness, tensile and tensile-shear tests. Results showed that by increasing the thickness reduction, bonding strength of specimens including straight and wavy interfaces increases. However, bonding strength of the specimens with melted layer interface decreases up to a threshold thickness reduction, then rapidly increases by raising the reduction. Hardness Values of welded specimens were higher than those of original material especially near the interface and a more uniform hardness profile was obtained after rolling process.     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

HVOF喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备了3种镍基涂层，并对涂层的性能进行测试。结果表明：烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度达44．6MPa、显微硬度963．8HV，均明显优于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层；Ni包C涂层孔隙率最高，达5．4％，并含有许多的未熔软质相；涂层中的镍起粘结作用，能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度。     

焊后热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢焊接接头组织和性能的影响

通过钨极氩弧焊方法,对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢实施焊接,并对焊接接头整体进行焊后热处理。采用OM、SEM对2Cr13与1Cr18Ni9Ti钢热处理前后的焊接接头组织进行分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢焊接接头热处理前焊缝组织为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+残留奥氏体+碳化物;热处理后焊缝组织为回火索氏体,而且碳化物析出量也明显增多。拉伸时,热处理前后焊接接头断裂的部位都发生在奥氏体不锈钢热影响区一侧,热处理前后焊接接头的抗拉强度分别约为635.56、649.44 MPa;焊缝区的显微硬度分别约为276、222 HV0.5,热处理后焊接接头的整体显微硬度比热处理前的明显降低。     

电场激活Ti/Ni扩散偶连接界面相变规律与力学性能的研究

本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、Ni Ti2、Ni Ti。当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930~1200 A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa。     

铝合金氩弧表面合金化层的组织和性能研究

利用氩弧作为热源，将高熔点的镍、铬直接熔入铸造铝合金表面，获得组织均匀的合金化层。显微组织结构分析表明，合金化层由Ni3Al、NiAl等金属间化合物组成，其硬度可达到130HV0.1左右，大约是基体材料的1．6倍；耐磨性大约是基体的1.4倍左右。     

Core-rim microstructure and properties of WC/Ni composites

WC/Ni55 composites were prepared by vacuum sintering. The dissolution of WC in Ni55 was analyzed by SEM and XRD, and the effect of WC dissolution on the microstructure and micro-hardness of the composites was researched. The results show that the edge of the WC particles in WC/Ni55 composites dissolves partially, and a core-rim structure of the WC particles was formed. A metallurgical interface with good bonding was formed between WC particles and the matrix. The stable size of rim has no obvious correspondence with the original size of WC particles. M6C and other hard phases were precipitated at the interface, which significantly improved the micro-hardness of the matrix. The new precipitate also improved the scratch resistance of the composites in some case.     

Diffusion bonding of Ti-6Al-4V to ZQSn10-10 in vacuum

The experimental investigation of the direct diffusion bonding of Ti-6Al-4V to ZQSn10-10 was carried out in vacuum. The microstructure of bonded joint was studied by scanning electron microscopy （SEM）, energy dispersive spectroscopy （ EDS ） and the mechanical properties were detected by the tensile experiments. The microstructure and tensile strength of the joint mainly depend on the bonding temperature and bonding time. A satisfying diffusion bonded interface with a tensile strength of 73.9 MPa can be obtained under the condition of bonding temperature 850℃ for 30 rain. Three kinds of reaction products were observed in the bonded interface, namely β-Ti, CoaTi and CuSn3Ti5. And the brittle Cu3Ti and CuSn3 Ti5 are mainly responsible for lowering the strength of the bonded joint. The diffusion distances of Sn , Cu and Ti and square root of bonding time are approximately linear relationship. And diffusion velocity of Sn, Cu and Ti in the diffusion reaction layer are 0. 013 9,0. 069 7 and 0. 056 4 mm^2/s.