γ—TiAl基合金的表面激光处理及超塑性扩散连接

较系统地研究了AiAl基合金激光快速熔凝组织细化特征及该类组织的超塑连接规律。结果表明,激光处理后试样表面熔凝区的组织主要为胞状枝晶组织,经后续热处理后转变为细小的等轴晶粒组织,并形成了良好的超塑连接条件。利用该表面组织对试样进行超塑扩散连接,探讨了连接温度,压力和时间对连接效果的影响。表面细化组织试样与整体细化组织试样的超塑连接具有基本相同的连接规律,在连接温度900℃,连接压力60MPa,连接时间1h条件下,可以实现试样的超塑扩散连接。     

合金激光表面熔凝组织的超塑扩散连接机理

研究了合金激光表面熔凝组织在超塑扩散连接中的细晶超塑变形和扩散机。对金属高温力学行为和晶界滑移微观机制的分析表明，激光表面改性获得的细晶组织，在连接过程中发生超塑变形，加速了空隙闭合；激光表面熔凝组织超塑扩散连接中出现了以晶界扩散为主的扩散模式，晶粒细化带来的晶界体积百分数的增加，提高了扩散速率；非平衡组织扩散性能以及非平衡晶界迁移加速了界面区空位、位错消除和再结晶过程。     

超塑性LC4 Al合金的扩散焊接

采用电化学机械处理加有机溶液保护膜的表面处理方法,在Gleeble 1500试验机上进行了超塑状态LC4 Al合金的扩散焊接。焊接工艺条件为:温度490—530℃,压力1.0—3.0MPa,时间30—180min,真空度1×10~(-3)Pa。获得了与基体一致的接头强度和接头显微组织。讨论了合金的超塑处理对焊接过程的影响,提出超塑状态下扩散焊接的微观机制为原子扩散和晶粒生长造成的原始界面的迁移。作为比较,文中还给出了该合金淬火时效状态试样的焊接结果。     

γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

快速凝固Fe—C—Sn合金的显微组织

研究了经激光表面熔化处理的Fe-4％C-10％Sn合金的显微组织,发现在激光熔化区上部存在一种非晶相,而在其底部存在由α-Fe和一种bct相组成的显微组织,在熔化区其它区域存在含细小孪晶的马氏体。     

激光焊接对块体非晶合金Zr45Cu48Al7 晶化行为的影响

采用激光焊接技术连接块体非晶合金Zr45Cu48Al7(摩尔分数,%).结果表明:在焊接热循环作用下,熔化区和热影响区的晶粒形貌和组织具有很大的差异;焊接速率为2m/min时,熔化区主要生成τ5(Zr38Cu36Al26)、ZrCu和一未知相,热影响区主要生成ZrCu相;焊接速率为4 m/min时,熔化区保持了非晶特性,热影响区部分晶化,其主要生成相为ZrCu相;热影响区的晶化行为与非晶合金热处理过程的晶化行为有一定的区别,其主要原因是激光焊接时的高速加热及冷却过程对各晶化相生长速率影响程度不同.     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。     

超塑成形对GH4169合金激光焊接组织的影响

采用激光连接/超塑成形组合技术制造了GH4169合金三层板结构件,研究了超塑成形(温度965℃,成形时间130min)对GH4169高温合金激光焊接组织的影响.试验结果表明:GH4169高温合金激光焊接组织主要由树枝晶构成,枝晶间中有Nb元素偏聚现象,即形成了一种金属间化合物Laves相;焊接组织在超塑成形后,焊缝中心出现了粗大的等轴晶粒,熔合线附近的柱状晶粒变得粗大,成形后大部分Laves相转变为δ相,但仍有少部分Laves相保留了下来;成形后焊缝的维氏硬度明显提高,由成形前的331.63HV0.1提高到391.74HV0.1,接近成形后母材的硬度415.63.超塑成形对GH4169高温合金激光焊接组织有明显的改善作用.     

功率密度对Cr12MoV激光熔覆层组织及耐磨性的影响

以Cr12MoV冷模具钢为研究对象,采用不同的激光功率密度在Cr12MoV表面熔覆WC质量分数为40%的Ni60WC40复合涂层。随后对熔覆后试样的涂层熔覆界面、熔覆表面微观组织和成分的形成进行探讨,并通过摩擦磨损实验研究各熔覆层的耐磨损性能。结果表明:随着激光熔覆功率密度的提高,熔覆层厚度逐渐增大,熔覆区纵向组织从尚未完全熔化的团絮状及棒状晶逐渐向晶粒更为细小的花瓣晶转变;熔覆区横向组织从长短不一的花瓣晶及鱼骨状树枝晶逐渐向晶粒尺寸更为细小的长条形枝晶转变;CrNiC、CrFeNi等铬碳化合物和WN、CoN等金属固溶体的产生增强涂层的细晶强化作用。在激光功率密度为111.30W/mm~2时,试样表现出相对最优的耐磨性能。     

激光选区熔化成形Cu-Al-Mn-La形状记忆合金

采用激光选区熔化技术成形Cu-Al-Mn-La合金,成形过程中合金粉末逐层叠加并经历快速熔化凝固的过程,使得合金的组织与铸造中不同,性能得到了改善。通过对微观组织分析,试样在熔敷道中心至边界依次分布着细晶区、过渡区和等轴晶区,同时存在马氏体结构;物相分析可知试样中含有β1母相和马氏体相,纳米压痕分析显示试样的纳米硬度为(4.33±0.17)GPa,杨氏模量为(122±8)GPa。     

选区激光熔化成形Inconel 625合金的激光焊接头组织及高温蠕变性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对选区激光熔化 (SLM) 成形Inconel 625合金的激光焊接头组织特征及高温蠕变性能进行研究分析. 结果表明,SLM成形Inconel 625合金的激光焊接头质量良好,无明显的制造缺陷存在. SLM成形Inconel 625合金激光焊焊接试样的组织主要由母材区的等轴奥氏体组织以及焊缝区的柱状枝晶组成. 高温蠕变试验结果显示,试样的蠕变时间随着应力的增大急剧下降. 较高的应力水平（200 MPa）对合金在同一温度下的蠕变性能影响很大,会导致蠕变变形直接进入蠕变第三阶段——加速阶段,引发试样较早发生断裂. 断口分析表明,所有试样断裂均发生在母材区或近热影响区,母材区观测有大量二次裂纹,熔覆区未观察到明显裂纹. 蠕变断口形貌呈冰糖块状特征,表明断裂模式主要为沿晶断裂. 高温下晶界滑移引发的形变位移是晶界空洞形核的主要机制.     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。     

后处理对选区激光熔化成形K536合金显微组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化技术成形K536合金并对其进行后处理,分别分析了沉积态、退火态、退火+固溶态、退火+固溶+热等静压态合金试样的显微组织和力学性能。结果表明:沉积态试样横、纵向截面均产生微裂纹;退火态试样的横向截面组织为等轴晶,纵向晶粒形态为柱状晶,且晶粒尺寸波动较大,形成了交替分布的细晶区和粗晶区;退火+固溶态试样发生部分再结晶,在再结晶部分可以观察到孪晶的存在,且出现明显的等轴晶组织,晶粒大小不均匀,晶界析出物呈长条状形态;经热等静压处理后试样的晶粒明显增大,沉积态产生的裂纹基本愈合,且高温持久性能指标达到ASTM标准要求,其晶内析出的碳化物分布均匀,晶界处的碳化物呈链状分布。     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

激光选区熔化成形Ti_(50)Ni_(20)Cu_(25)Sn_5钛基非晶合金组织与力学性能研究

采用激光选区熔化技术成形Ti_(50)Ni_(20)Cu_(25)Sn_5非晶合金,并对其致密化原理、显微组织及微观力学性能进行研究。发现随着激光能量密度的增加,试样的致密度逐渐提高,孔隙逐渐减少,但微裂纹难以消除。原粉末材料中Ti、Ni、Cu等各元素经激光熔化后相互发生反应生成金属间化合物而完全晶化。成形试样金相组织中熔池边界明晰可见并呈鱼鳞状排列,由于激光的往复作用,其显微组织可分为细晶区、粗晶区及热影响区3个区域,熔池内部元素分布均匀。在高能量密度激光作用下,样品内部的高残余应力水平既不至于导致样品的开裂,又能保证样品的硬度及刚度,试样显微硬度和杨氏模量均随激光能量密度的增加而增加。     

Ni—Fe—Cr—B—Si涂层超塑扩散焊接的强化效应及耐磨性

研究了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金涂层超塑性扩散焊接及焊接后的强化效应。通过对涂层的组织结构分析、硬度及耐磨性能的测试表明，当基材（５ＣｒＭｎＭｏ钢）与涂层产生协调超塑变形时，涂层原颗粒间、涂层与基材结合界面完全焊合。超塑焊合后的涂层比高频重熔及火焰重熔涂层硬度（ＨＶ）提高１００－１５０，耐摩擦磨损性能提高３０％。指出，沉淀强化、细晶强化及晶内位错密度增加是引起涂层强化效应和提高耐磨性的主要因素。     

Zr67.8Cu24.7Al3.43Ni4.07非晶合金激光焊接晶化控制及组织性能分析

对Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金进行激光焊接,研究激光功率和焊接速度变化对接头不同区域微观组织的影响,阐述非晶合金激光焊接接头晶化控制的工艺调控规律,并分析接头不同区域的微观结构特征与其硬度之间的关系.结果表明,采用高焊速及高能量密度的激光焊接有利于使Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金接头的熔化区保持非晶态结构,同时伴随少量纳米晶产生.热影响区的晶化现象明显,激光功率对接头完全焊透具有较大影响,通过降低激光功率或提高焊接速度以减小热输入,热影响区的晶化程度得到有效控制.焊后接头的熔化区硬度略高于母材,而热影响区的硬度相比于母材显著降低.     

预处理对铁基非晶合金晶化过程的影响

试验用不同预处理温度对Fe67.5Ni1Al5Ga2P9.65C6.75B4.6Si3Sn0.5试样在晶化处理之前进行热处理,并利用XRD、DSC等对其进行结构和热力学分析。通过分析发现,在较低温度的预退火处理之后,合金内部原子间相互扩散,异种原子之间的原子相互结合,形成原子团簇或是原子集团。经过预处理的非晶试样进行部分晶化后,其晶粒尺寸减小,析出相的分布也更均匀,晶化处理之后的晶化面积较大,晶化相的种类更多,非晶合金的内部结构和状态发生了改变。在一定范围内,随着预退火温度的提高,非晶合金的晶化面积也随着增加,晶体的生长速度更快。     

Ni－Fe－Cr－B－Si涂层超塑扩散焊接的强化效应及耐磨性

研究了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金涂层超塑性扩散焊接及焊接后的强化效应。通过对涂层的组织结构分析、硬度及耐磨性能的测试表明，当基材（５ＣｒＭｎＭｏ钢）与涂层产生协调超塑变形时，涂层原颗粒间、涂层与基材结合界面完全焊合。超塑焊合后的涂层比高频重熔及火焰重熔涂层硬度（ＨＶ）提高１００－１５０，耐摩擦磨损性能提高３０％。指出，沉淀强化、细晶强化及晶内位错密度增加是引起涂层强化效应和提高耐磨性的主要因素。