合金元素对铝基钎料组织和性能的影响

采用正交试验法设计低熔点Al-Si-Cu-Mg系钎料成分,通过金相、硬度、铺展及差热等方法,分析钎料的显微组织及性能。结果表明:钎料的组织主要由基体相α-Al、粒状相Mg2Si、骨骼状相Al2Cu(θ相),以及θ相和Mg2Si的复杂共晶组成;合金元素对显微硬度及熔化特性的影响由主到次的顺序为Cu、Si、Mg;受金属间化合物Al2Cu和Mg2Si以及初晶Si析出的影响,当Cu、Si含量达到一定值(10%Cu、7.5%Si)后,钎料铺展面积变化不大,试验配方中Al-7.5Si-20Cu-0.4Mg熔点529℃时,铺展面积大,综合性能良好。     

船用5A01铝合金焊接接头组织与性能研究

通过拉伸、硬度测试、扫描以及电子背散射衍射分析(EBSD)等方法对5A01铝合金熔化极氩弧焊(MIG)焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明,采用5B01焊丝焊接5A01铝合金时,焊接接头具有较好的抗拉性能,焊接强度系数约为85%。焊接接头硬度值在84～104HV之间,其中焊缝中心硬度最低。焊缝区主要由α(Al)基体和Al6(Mn,Fe)、Al3Zr两种不同相组成,焊接高温使得Mg出现挥发损失,相比焊丝焊缝中心的Mg含量下降了1.66%。焊缝中心大部分晶粒的取向主要集中在[001]方向,具有明显的择优取向,且小角晶界比例要高于热影响区和熔合区。     

异种钢材的超塑性扩散连接工艺研究

探讨了利用微细晶超塑性实现Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢和４５钢的扩散连接的可行性及影响因素。通过电镜分析以及界面处显微硬度等的测试,对超塑性连接接头及其界面组织和显微硬度的变化进行了观察与分析。实验表明：超细化处理后的Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢在超塑性变形温度及应变速率范围内经短时间超塑性压接即可实现接头性能达到与母材（４５钢）相同的扩散连接接头。     

退火温度对共晶和单相Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金显微组织及硬度的影响

采用电弧熔炼法制备了4个铸态为FCC+B2共晶组织和B2单相的Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金,分析了其相变点,并研究了600,800,1000℃下真空退火10 d对这些合金显微组织及硬度的影响.研究表明:AlCoCrFeNi2.1和Al0.75 Co1.25 CrFeNi合金的共晶反应温度分别为1344℃和1359℃.600～1000℃退火10 d对AlCoCrFeNi2.1高熵合金的显微组织无明显影响;而随着退火温度的增加,Al0.75Co1.25CrFeNi合金中共晶组织的两相层片间距增加.随着Al含量的增加,AlxCo2-xCrFeNi合金的B2相稳定性增加,合金的固相线温度明显升高,显微硬度也明显增加.铸态为B2单相的AlCoCrFeNi合金加热到605.7℃以上会转变为组织细小的FCC+B2+σ三相;继续加热到906.8℃以上,σ相消失,FCC相呈大块状分布.而Al1.75Co0.25CrF-eNi合金需要加热到982.4℃以上才会分解为两种不同成分的B2相.实验发现:退火温度越高,合金的显微硬度越低,这些合金在800℃以下都具有较高的硬度.     

Al对Mg-5Gd镁合金铸态显微组织和相组成的影响

高性能镁稀土合金中常常含有较多的贵重金属Y和Zr,研究用便宜的元素代替贵重元素而不影响力学性能具有重要的意义.利用OM,SEM-EDS,TEM-EDX研究了质量分数为0～1%的Al对Mg-5Gd合金显微组织、相组成的影响.结果表明:少量的Al能显著细化α-Mg枝晶,Gd与Mg形成Mg5Gd化合物,在晶界和晶内均匀分布.Al与合金中的Gd形成高熔点、硬质的、短棒状Al3Gd分布于晶界,并随着Al含量的增加,Al3Gd的数量增加.当Al含量超过0.8%后,Al与合金中的Mg形成脆性的Al12Mg17相,严重降低材料的塑性.     

S355钢/6005A铝合金瞬间液相扩散连接接头组织与性能

采用纯Cu箔作中间层,将S355钢与6005A铝合金异种金属进行了瞬间液相(TLP)扩散连接。运用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及万能试验机对接头进行了系统地分析。结果表明:连接条件为580°C和15min时,接头界面出现分层结构;随着保温时间的延长和加热温度的升高,接头界面扩散区宽度逐渐变大,分层现象不明显,但在近钢侧的Fe-Al金属间化合物层会有裂纹出现。近钢侧Fe-Al金属间化合物层的显微硬度可达439HV。当连接条件为580°C和30min时,接头拉剪强度最高,为77 MPa。添加中间层Cu箔,连接初期产生共晶液相润湿钢和铝的表面,连接后期阻碍Fe元素和Al元素之间的互扩散,从而保证了接头的质量。     

Mg/Al合金粉末热压烧结中相变扩散过程研究

利用OLYMPUS GX71金相显微镜及EDS对Al-15%Mg热压烧结样品进行金相显微组织观察与成分分析,探讨烧结过程中组织演变过程。实验结果表明:热压烧结过程中两种粉体发生互扩散,首先在Mg颗粒边缘形成γ(Al12Mg17)相,而后随扩散的进行γ相转变为β(Al3Mg2)相,Mg颗粒由外向内不断的形成γ相,而后不断的转变为β相,直到全部生成β相。随温度的降低,β相会以极其细小的颗粒形式析出;利用真空热压烧结方法在420℃,150Mpa下保压3-4h进行固相烧结获得密度低于2.5g/cm3致密度达98%以上的Al-15%Mg合金。     

固溶时效处理对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响

为了明确热处理工艺对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响规律,进行了固溶时效处理工艺(T6)优化设计,确定了焊接接头的最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,固溶处理可以提高焊接接头的抗拉强度与塑性;T6处理使其显微硬度提高,塑性下降,但焊接接头的综合力学性能得到提高.AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,其抗拉强度为283.22 MPa;最佳时效工艺条件为200℃×10 h,其抗拉强度为300.92 MPa.     

45钢堆焊金属组织及显微硬度研究

分别采用D237和D207两种堆焊焊条,以焊条电弧焊工艺在基体材料45钢上进行堆焊,对在相同焊接条件下获得的堆焊金属的显微组织和显微硬度进行了分析,并讨论了合金元素对堆焊层显微组织及显微硬度的影响.结果表明:堆焊层金属的显微组织及显微硬度与焊接线能量有关,与焊条的合金成分及含量有关,与其硬质相的类型、性能及分布等有关;合金元素钼、钒对堆焊金属品粒的细化作用效果明显.     

焊接电流对AZ31镁合金接头的影响

为了研究AZ31镁合金的焊接性,对AZ31镁合金板进行交流钨极氩弧（TIG）焊.试验采用x 射线衍射仪、扫描电子显微镜、光学金相显微镜对试样的焊缝显微组织进行分析,并对不同焊接电流下的试样进行抗拉强度和硬度测试.研究发现：随焊接电流的增加,焊缝成形变差,晶粒逐渐粗化,同时易产生气孔和裂纹等缺陷,使接头性能降低;焊缝区由基体α Mg和附集于晶界的β Al12 Mg17两相组成.结果表明：焊接电流对AZ31镁合金接头的熔池形状及焊接质量有显著的影响.     

Mg-Al合金非平衡凝固共晶组织及形成机理

为了研究Mg-Al合金非平衡凝固组织,利用扫描电镜(SEM)、x-射线衍射仪以及拉伸性能测试,分析了金属型铸造Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织.结果表明,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织由α固溶体、沿晶界分布共晶组织及其附近的次生相所组成,共晶组织以β-Mg₁₇Al₁₂为基且其上分布着粒状α相,次生β相与α固溶体以片层相间的形式出现.采用金属型铸造,实验合金的冷却速度较快,先形成离异共晶的β-Mg₁₇Al₁₂相,后形成以β-Mg₁₇Al₁₂为基的共晶组织.该组织为类似于铁碳合金中莱氏体的非规则共晶体,强度和塑性很低,因此,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的力学性能普遍较低.     

Nb对Cu基非晶合金热加工及力学性能的影响

为了提高Cu基非晶合金的热加工性能和力学性能,采用铜模铸造法制备了直径为2 mm的Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金.分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热计和电子万能试验机对Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的相组成、显微组织、热力学参数和力学性能进行了研究.结果表明,适量的Nb元素可以提高Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的热加工和力学性能.Cu47Zr47Al6非晶合金的过冷液相区和断裂强度分别为53.5 K和1 528 MPa.当Nb元素的原子分数为2%时,Cu47Zr45Al6Nb2非晶合金具有最大的过冷液相区和断裂强度,且可以分别达到69.0 K和1 830 MPa.     

T4处理后AZ91镁合金焊接接头组织演变规律

为了明确固溶(T4)处理工艺参数对AZ91镁合金焊接接头组织演变规律的影响,需要进行T4处理优化设计,确定最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,T4处理可以改变接头的组织形态,影响第二相β-Mg17Al12的位置,增大晶粒尺寸,特别是粗晶区;较为合理的T4参数可以提高抗拉强度,提高塑性,降低硬度;AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,抗拉强度为274.28 MPa.     

低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响

为了研究低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响,对经过固溶处理后的该合金在150 ℃下进行不同时间的时效处理,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及硬度测试等技术,分析了经过不同时间时效后合金的显微组织和力学性能,并用金属学理论分析了合金组织和性能变化的原因.结果表明,合金在低温时效时,β-Mg₁₇Al₁₂相以连续和非连续两种方式析出,两种β-Mg₁₇Al₁₂相形貌不同.分析认为,β相的析出方式及形貌与其形核长大机理有关.在实验范围内,合金硬度随着时效时间的延长而逐渐增大.     

Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相分析

为了确定Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相的形态和物相组成,分别在150、200、250和300 ℃对挤压态Mg-13Gd-4Y-0.4Zr合金进行不同时间的时效处理.采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析(EDS)等技术检测并分析了不同温度时效后的析出相形态和物相组成,用扩散理论分析了时效温度对析出相的影响.结果表明,合金经不同温度时效后析出相是白色块状的Mg₂(Gd,Y)、Mg₃(Gd,Y)和片状的Mg₅(Gd,Y).分析认为,时效温度决定了Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相的形态.     

类激光熔覆Stellite合金沉积层的组织及磨损性能

为了进一步提高316不锈钢的表面性能,采用类激光熔覆技术在316不锈钢表面制备了Stellite合金沉积层.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计与销盘磨损试验机,研究了Stellite合金沉积层的微观组织、化学成分、显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明,Stellite合金沉积层主要由γ-Co和M_(23)C_6相组成.沉积层组织依附于316不锈钢基体的界面呈外延生长,由界面至表面依次呈平面晶、柱状晶和胞状树枝晶形态,且越靠近表面组织越细小.Stellite合金沉积层的最高硬度可达650 HV.在摩擦磨损过程中摩擦系数随着法向载荷的增大而减小,磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损.     

Mg-Zn-Ca非晶合金对酸性红偶氮颜料的降解能力

为了有效降低酸性红偶氮颜料废水对环境的危害,研究了Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力与非晶条带的循环使用次数对废水的降解速率和脱色率的影响.结果表明,当x不大于4时,M g71+xZn24-xCa5合金可以形成非晶条带.降解速率和脱色率随非晶条带中Mg含量的增加而提高,Mg71Zn24Ca5、Mg73Zn22Ca5和Mg75Zn20Ca5合金与废水作用1 h后的脱色率分别达到83.56%、85.75%和87.18%.脱色反应前后非晶条带的结构基本不变,表明非晶合金具有循环使用特征.非晶合金中Ca元素可以优先富集形成矿化物质,从而造成Mg元素在合金表面的富集,这成为非晶合金的降解能力并未显著降低的主要原因.     

稀土镨对金属间化合物Mg2Si组织的影响

为了改善金属间化合物Mg₂Si在常温下的组织形态与分布,采用在Al₃₀Mg₂Si合金中添加不同量稀土元素镨（Pr）的办法,研究Pr对该合金中Mg₂Si变质的影响.结果表明：适量的稀土元素Pr能够明显细化Mg₂Si晶粒,改善其形态及其分布.当Pr加入0.2%时能够抑制Mg₂Si树枝晶生长,且能使Mg₂Si相均匀分布.当Pr加入0.6%~0.8%时,Mg₂Si相呈规则多边体形态,且分布更加均匀,组织更加细小,可认为该含量时Mg₂Si组织最完善,稀土Pr变质效果最好.当Pr增加到1.7%时,Mg₂Si相再次呈不规则状,且分布不均匀.     

Bi对Al-30% Mg_2Si复合材料组织和性能的影响

为了研究铋(Bi)对Al-30%Mg2Si复合材料显微组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-30%Mg2Si复合材料,并加入不同量的Bi对其细化变质.利用扫描电镜进行显微组织观察,并利用布氏硬度计和液压式万能试验机进行力学性能测试.试验结果显示,稀土Bi的质量分数由0%增加至5%时,初生相Mg2Si的平均晶粒尺寸先减小后变大,而抗拉强度、硬度和伸长率则先提高后减小;当Bi加入量约为3%时,初生相Mg2Si显微组织细化效果最为明显,综合力学性能最好.     

Sr对Mg-1.7Si合金中初生和共晶Mg_2Si相的变质作用

为了获得性能优良的耐热镁合金,研究了Sr对初生和共晶Mg_2Si相的变质作用,并利用扫描电子显微镜观察了Mg_2Si相的形貌特征与Mg-1.7Si-x Sr合金的微观组织.结果表明,当Sr的质量分数处于1.0%~1.5%范围内时,可对初生和共晶Mg_2Si相进行有效变质.Sr的吸附作用可以诱发孪晶沟槽、旋转晶界等原子扩展台阶的出现,引起原子堆砌方式和晶体生长方向的改变,因而Sr可对初生Mg_2Si相起到变质作用.Sr的添加还可将Mg+Mg_2Si共晶的长大方式由合作长大模式变为以重新形核为主兼有合作长大的混合模式,使得Mg_2Si相的生长形态产生改变,因而Sr可对共晶Mg_2Si起到变质作用.