微量Zr、Cd对AlSi7Cu2Mg组织和性能的影响

为提高AlSi7Cu2Mg合金的力学性能,研究了Zr、Cd合金元素对AlSi7Cu2Mg合金显微组织和力学性能的影响。对铝液采用精炼,并利用重力铸造,结果表明：Zr、Cd使合金晶粒细化,改善显微组织;Zr、Cd可以提高合金的抗拉强度和伸长率。     

用行波电磁搅拌制备半固态AlSi7Mg合金浆料

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响.结果表明,用该工艺可制备初生α-Al形貌呈小而圆整的球状晶粒,组织分布均匀,较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料.浇注温度合适,短时间弱电磁搅拌(8 S左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状,组织分布比较均匀的浆料组织.浇注温度一定,适当提高搅拌功率可明显改善初生α-Al的形貌,但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善.用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料,从其边部到心部的径向组织初生α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.     

Mg含量对Al-Si-Mg铸造合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了Mg含量分别为0.00wt%、0.35wt%和0.70wt%的Al-7wt%Si-Mg铸造合金的微观组织和力学性能.通过变质处理和改变凝固速率,可观察到不同的微观组织.DSC试验分析了不同Mg含量合金中相的变化.结果表明,在较高Mg含量的合金中,未变质的共晶Si粗化,变质的共晶Si变质不完全.在Al-7wt%Si-0.70wt%Mg合金中,富Fe相是粗大的π相(Al9FeMg3Si5)和少量的针状β相(Al5FeSi).相反,在Al-7wt%Si-0.35wt%Mg合金中,富Fe相是针状的β相(Al5FeSi).随着合金中Mg含量的增加,合金的抗拉强度增大,延伸率却降低.     

3D打印AlSi10Mg合金组织性能研究

3D打印技术(3D printing)是20世纪90年代出现的一种新型快速成型技术,为提升我国与该技术相关的扫描路径、扫描宽度和扫描深度等关键参数的控制水平,本文利用金相显微镜和扫描电镜分析了用进口EOSM280金属粉末激光烧结系统制备的AlSi10Mg合金制品的组织,并检测了制品的力学性能。结果表明:3D打印试样平行构建方向形成典型的鱼鳞状组织,这些鱼鳞状组织是激光扫描熔池凝固后形成的;组织分析结果表明,扫描形成熔池深度约为180μm,扫描间距约为210μm,层与层间的扫描方向互成120°;凝固熔池内形成了典型的柱状晶,其生长方向与传热方向平行;柱状晶内的共晶组织呈"管状",Si颗粒尺寸细小均匀;平行于构建方向样品的抗拉强度和延伸率分别为487.5 MPa和9.0%,垂直于构建方向样品的抗拉强度和延伸率分别为490.0 MPa和7.0%.     

Ti3Al合金中α2相的比例及分布特征对其力学性能的影响

目的 优化Ti3Al合金的塑性,促进此类合金的应用。方法 采用扫描电镜及分离式霍普金森压杆系统对Ti3Al合金中α2相的比例、形状及尺寸等微观组织进行观察及动态力学性能的测试,并分析了组织变化对其动态力学性能的影响及影响机理。结果 经固溶热处理后,Ti-24Al-14Nb合金中初生α2相的相比例从47.5%增加到56.8%,α2相板条逐渐长大、变宽;固溶+时效热处理后,合金中鱼鳞状的初生α2相向板条集束状的α2相转变,粗大的初生α2相板条间析出大量细小的针叶状次生α2相。B2相中Al元素含量的下降,Al元素与B2相的固溶强化作用减弱,导致B2相的强度下降,塑性提高。同时微观组织细化,会增加合金中α2相和B2相在压缩变形过程的变形协调性,使得合金塑性明显提高。结论 固溶时效可以改善和提升Ti3Al合金的塑性。     

半固态AlSi7Mg铝合金的新型流变成形

采用新型流变成形技术,研究了压射比压与压射速度对半固态AlSi7Mg铝合金流变压铸过程的影响．结果表明：将低过热度浇注与短时弱电磁搅拌相结合,能制备出均匀的半固态AlSi7Mg铝合金浆料,适合流变压铸,流变成型参数范围较宽,有利于提高压铸件的质量．试片的壁厚、压射比压和压射速度都对半固态AlSi7Mg合金浆料的充填性有较大的影响．对于10mm的试片,压射比压应〉15MPa,压射速度应≥0．384m／s;而对于5mm的试片,压射比压应≥20MPa,压射速度应≥1．152m／s．     

复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响

研究了Sc和Ti复合微合金化对Al-Mg合金显微组织与拉伸性能的影响.结果表明:Sc和Ti复合微合金化可以显著提高Al-Mg合金的强度,并可细化铸态合金的晶粒组织.微量Sc和Ti的加入可使合金中形成大量细小弥散的球形Al3(Ti,Sc)粒子,这些Al3(Ti,Sc)粒子对位错和亚晶界具有强烈地钉扎作用,因而能强烈抑制合金的再结晶.Sc和Ti复合微合金化的Al-Mg合金的强化作用主要来源于Al3(Ti,Sc)粒子的析出强化和亚结构强化以及细晶强化.     

二元Al-Si合金的力学性能与微结构的关系

研究了二元Al-Si合金的力学性能、氢含量和原子密度并分析了它们这间的关系,结果表明,Al-Si合金的力学性能在共晶点附近达到最佳值,其溶氢能力随Si含量的增加呈V形变化在共晶点附近达到最小值,而原子密度则呈倒V形变化。Al-Si合金力学性能的变化是其液、固态微观结构演化综合作用的结果。近共晶成分的Al-Si合金有良好的综合性能。     

添加Sc、Zr和退火对Al-Si合金铸态力学性能的影响

使用OM、TEM、SEM、显微硬度和室温拉伸等手段研究了Sc和Zr的复合添加对Al-5.5Si合金铸态的组织和性能的影响,以及在不同温度退火后其性能的变化规律。结果表明,Sc、Zr的添加使Al-5.5Si合金的硬度提高了33%、抗拉强度提高了38%、屈服强度提高了52%、延伸率基本上不变。在Al-5.5Si合金中复合添加Sc、Zr使α-Al的平均晶粒尺寸从203 μm减小到130 μm,在α-Al基体中析出大量的Al₃(Sc_1-xZr_x)纳米粒子(10~15 nm),并使共晶Si内的层错或微孪晶的密度显著提高。退火温度对铸态合金的性能有较大的影响：在较低温度(低于160℃)退火时合金的硬度呈上升趋势,而在较高温度(高于280℃)退火时合金的硬度呈显著下降趋势。这些结果与二次析出的纳米Si相密切相关。     

退火态激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织与力学性能

AlSi10Mg合金具有高比强度、高耐磨性等优良特点。由于其成分接近共晶点,成形性能良好,被广泛应用于激光选区熔化技术。然而其热处理制度仍然沿用传统铸态合金的热处理规范,影响了其性能的充分发挥。本工作采用激光选区熔化技术制备了AlSi10Mg合金,并研究了沉积态和后续热处理过程中组织演化规律及其对室温力学性能的影响机制。研究发现：沉积态组织由沿沉积方向生长的α-Al柱状枝晶及枝晶间网状Al-Si共晶组成,具有强烈的〈100〉方向织构,沉积层由三部分组成,分别是细晶区、粗晶区及热影响区,抗拉强度389.5 MPa,伸长率4%。退火过程中,共晶Si破碎、球化,基体中过饱和Si不断析出长大。当退火温度从200 ℃提高到500 ℃时,Si颗粒发生Ostwald熟化,平均尺寸增长了23倍。经过300 ℃和500 ℃退火处理后,试样抗拉强度分别为287.0 MPa和268.0 MPa,但伸长率分别提高到10.3%和17.2%。     

微量Sc和Zr对Al—Az—Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-6.2Zn-2.0Mg-0.25Zr和Al-6.2Zn-2.0Mg合金,测试不同处理态的拉伸力学性能。利用金相显微镜和透射电子显微镜研究其不同处理态的显微组织,结果表明：添加微量Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,并显著提高Al-Zn-Mg合金的力学性能,其作用机理主要为Al3(Sc,Zr)造成的细晶强化,亚结构强化和弥散强化。     

C含量对Ti-V-Cr系阻燃钛合金微观组织和力学性能的影响

用真空自耗熔炼制备了不同C含量的三种阻燃钛合金铸锭(直径120 mm),其名义成分分别为Ti-35V-15Cr、Ti-35V-15Cr-0.075C和Ti-35V-15Cr-0.15C。将铸锭包套挤压成直径为25 mm的棒材,观察了铸锭和挤压棒材的微观组织,测试并分析了挤压棒材的室温拉伸性能、高温拉伸性能、热稳定性能、高温蠕变以及持久性能。结果表明：添加C使阻燃钛合金热挤压后的晶粒显著细化,使其室温和高温拉伸塑性提高;由于碳化物的吸氧作用,添加C的合金热稳定性能显著提高;添加适量的C可提高阻燃钛合金的高温蠕变和持久性能。     

钛网添加对镁/铝复合板微观组织和力学性能影响研究

目的 有效抑制镁/铝复合板界面处金属间化合物的形成。以钛网为中间金属夹层,研究它对镁/铝复合板微观组织和力学性能的影响。方法 利用复合轧制技术制备以钛网为中间金属夹层的镁/铝-钛复合板,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机等对复合板退火前后的微观组织和力学性能进行表征和分析,系统研究中间层钛网对轧制态和退火态复合板微观组织、织构、拉伸性能、界面结合强度的影响规律。结果 中间层钛网均匀分布在镁/铝-钛复合板界面处,钛网的添加能有效抑制复合板退火过程中镁-铝金属间化合物的连续生长,减少金属间化合物的数量。与镁/铝复合板相比,钛网的添加对轧制态和退火态复合板中镁层和铝层的平均晶粒尺寸和织构类型的影响较小。与镁/铝复合板相比,钛网的添加降低了轧制态复合板的界面剪切强度和延伸率,但极大提升了退火态复合板的界面剪切强度、拉伸强度和延伸率。结论 中间层钛网的添加可有效减少复合板界面处金属间化合物的数量,提升退火态复合板的综合力学性能。     

选区激光熔化AlSi10Mg蜂窝夹层管制备及其力学性能研究

目的 研究SLM工艺参数对蜂窝夹层管残余应力、变形以及力学性能的影响。方法 采用正交试验法研究了不同工艺参数对选区激光熔化成形零件残余应力和变形的影响。通过有限元模拟的方法,仿真AlSi10Mg蜂窝夹层管的3D打印过程,得到成形管件的残余应力分布及变形程度。制备蜂窝夹层管3D打印试样,将实心管作为对照组,对比测试管件在轴向压缩、径向压缩及三点弯曲条件下的力学性能。结果 激光功率对残余应力和变形的影响最大。采用最优参数组合打印的管件微观形貌中不同熔池之间呈现出相互交错的结构,致密度达99.78%。轴向压缩中实心管的承载极限为497 MPa,蜂窝夹层管的最大承载极限为390 MPa。在径向压缩条件下,蜂窝夹层管承载能力是实心管的86.62%。在三点弯曲试验中蜂窝夹层管出现2次波峰,承载极限为52 MPa,与实心管的承载极限非常接近。结论 确定最优参数组合为:激光功率200 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距100 μm,蜂窝隔板厚度0.6 mm、蜂窝孔对边距离5 mm。相同尺寸的蜂窝夹层管相较于实心管质量可以降低22.68%,其力学性能降低并不明显。     

微量B元素对铸造Ti2AlNb合金组织与力学性能的影响

目的 研究微量B元素对铸造Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响,优选出适合铸造工艺的Ti2AlNb合金成分,为推进铸造Ti2AlNb合金的应用提供理论和数据支撑。方法 以Ti–22Al–25Nb(原子数分数,下同)、Ti–22Al–24Nb–0.1B、Ti–22Al–24Nb–0.2B合金为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜研究不同B含量合金铸态、热等静压态的宏、微观组织及析出相形态。采用XRD分析合金的物相组成,室温拉伸性能测试评价力学性能,通过扫描电镜观察拉伸断口,分析微量B元素对力学性能产生影响的原因。结果 添加微量B元素可以明显细化Ti–22Al–25Nb合金的晶粒尺寸,随着B元素原子数分数增加至0.2%,晶粒尺寸由958 μm减小至548 μm。B元素在合金中主要以固溶态、TiB和TiB2针片状析出相形式存在,随着B含量的增加,硼化物长度和厚度尺寸略微增加、体积分数由0.3%增加至0.8%。0.1B合金的室温屈服强度、抗拉强度和伸长率与原合金水平相当,0.2B合金的屈服强度提升,但其抗拉强度和伸长率均降低。断口分析显示,0.2B合金塑性降低是硼化物增多、集中分布引起脆性断裂所致。结论 综合B元素对流动性的改善效果,优选出适合铸造工艺的合金成分为Ti–22Al–24Nb–0.1B。     

Y对Mg-8Al-2Sr镁合金高温力学性能的影响

制备不同Y含量的Mg-8A1-2Sr-xY镁合金,用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、高分辨电子显微镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）以及力学性能测试等手段观测合金的显微组织和高温力学性,研究了Y对合金高温力学性能的影响。结果表明:适量的Y能明显细化Mg-8Al-2Sr镁合金的显微组织,改变合金的相组成,有效抑制β-Mg₁₇Al₁₂相的出现,在晶界上生成新的高温耐热相Al₂Y,促进Al₂Sr的生成,因此使合金的高温力学性能显著提高。但是,过多的Y导致合金的成分和组织不均匀,从而使合金的性能降低。     

Al-7Si-0.3Mg铸造合金的旋转弯曲疲劳性能研究

研究了M-7Si-0.3Mg铸造铝合金的室温旋转弯曲疲劳性能。结果表明,A1-7Si-0.3Mg铸造铝合金在10~7次疲劳寿命下的极限应力为88 MPa;结合对疲劳试样断口的分析发现,在高应力低寿命区,A1-7Si-0.3Mg合金试样的表面划痕和缺陷造成了材料的表面破坏模式;而在低应力高寿命区,试样内部近表面区的铸造孔洞则是引起材料疲劳破坏的主要原因。使用Paris公式推导出孔洞尺寸和疲劳寿命之间的关系,并计算出不同应力水平条件下的临界孔洞尺寸。     

轧制温度和累积应变对累积叠轧焊AZ31镁合金板材组织和性能的影响

通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和力学性能检测,研究了AZ31镁合金在不同温度和累积应变条件下累积叠轧后的微观组织和力学性能。结果表明：晶粒尺寸随累积叠轧温度降低和累积应变增加而减小;经过3道次的ARB变形后,晶粒细化不再显著,但是组织均匀性得到改善。300℃以上的ARB变形对AZ31板材的强度和延性均有一定...