Al/Mg双金属等温挤压过程与材料流动特性研究

基于刚粘塑性有限元法,采用Deform-3D有限元软件对Al/Mg双金属等温挤压过程进行了数值模拟。系统地研究了挤压速度、挤压温度、模角等关键工艺参数对双金属棒材尺寸均匀性以及成形载荷的影响。获得了最佳挤压工艺参数,并进行了挤压试验验证。结果表明:受金属流动的影响,在双金属棒材端部出现一部分内层镁合金缺失现象;三种工艺参数对等温挤压过程的影响程度是:模角挤压温度挤压速度;数值模拟的结果与试验数据基本吻合。     

Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

Mg/Al真空扩散焊接头界面的显微组织和力学性能

对Mg/Al异种金属进行真空扩散焊接,采用SEM和XRD等手段分析接头界面微观结构和相成分,研究Mg/Al界面组织结构的演变规律,测试接头的抗弯强度。结果表明:真空扩散焊接能够实现Mg1/Al1060的连接;扩散焊接过程中,界面发生扩散反应生成中间相Mg_2Al_3和Mg_(17)Al_(12),且Mg_2Al_3相生长速率要快于Mg_(17)Al_(12)相;中间相由初始的岛状组织,经纵向长大相互连接,最后形成均匀平直的扩散反应层;接头最高抗弯强度为36.3MPa,断裂发生在扩散反应层,属于准解理断裂。     

Al/Zn双金属复合板的界面研究

采用复合铸造制备了A356/Zn双金属复合板。通过改变两种合金的浇注顺序和A356铝合金浇注温度来改变复合板界面组织和过渡区厚度。通过对复合界面进行SEM+EDS分析,研究了A356/Zn双金属复合板界面组织的形成机制。结果表明,当A356铝合金浇注温度为660℃时,界面实现了良好的冶金结合,形成了发达的树枝晶,过渡区厚度约为2mm,结合界面根据生成相的不同可以分为3个区域;当A356铝合金的浇注温度为620℃时,中间区域的树枝晶有明显减小甚至消失,过渡区的厚度减小到约1mm。     

浇注温度和Ni涂层对消失模铸造Al/Mg双金属界面组织的影响

采用等离子喷涂工艺在A356铝合金表面制备Ni涂层,并使用消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属,通过扫描电镜、能谱仪等手段,研究不同浇注温度和Ni涂层对消失模铸造Al/Mg双金属组织的影响。结果表明,在相同工艺条件下,含Ni涂层的Al/Mg双金属界面厚度比不含Ni涂层的显著变薄,界面相组成也发生改变。浇注温度对含Ni涂层Al/Mg双金属的界面组织与成分也有影响,界面层厚度随浇注温度升高而增加,当浇注温度为730℃时能够获得较优良的界面组织。     

热处理对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响

研究了不同热处理方式对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响,探索适合Al/Mg双金属铸件的热处理新工艺。结果表明,均匀化退火+空冷的热处理方式会使Al/Mg双金属界面层产生裂纹缺陷,主要由于在较快的冷却速度下,基体和界面金属间化合物的膨胀系数不同,界面处应力较大,易开裂;而均匀化退火+炉冷的方式下Al/Mg双金属界面层未产生裂纹缺陷,且在Al基体和Al_3Mg_2+Mg_2Si反应层间产生了一个由Al(Mg)固溶体+Mg_2Si组成的新扩散层。随着均匀化退火时间的增加,新的扩散层厚度不断增加,界面处Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶反应层的δ-Mg晶粒尺寸逐渐增大,镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相不断固溶到初生相中。多级均匀化退火+时效处理相比于单级均匀化退火更能使界面层的组织和成分均匀,并促使镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相呈细小层片状析出。     

AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的组织与力学性能研究

在靠近AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的中心与边缘处分别取样,通过对复合板结合面的金相、扫描电镜、能谱观察,结合拉伸、剪切、弯曲、显微硬度测试以及拉伸断口的扫描观察,研究了AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的组织与力学性能。     

挤压复合铸造7075/6061双金属铸锭的界面组织与性能

采用挤压复合铸造工艺制备出具有半固态组织/枝晶组织分布特征的7075/6061包覆型双金属复合铸锭,并对复合铸锭界面处的组织及硬度进行了分析.结果表明,界面结合良好,为冶金结合,无杂质和氧化皮存在.界面处组织过渡平缓,7075铝合金固相颗粒呈一定规律性分布;除Zn元素浓度呈明显梯度变化外,其它合金元素分布较均匀.界...     

热处理对累积叠轧制备Al/Mg/Al复合板材微观组织演变及力学性能的影响

利用累积复合轧制法制备出叠轧2道次的Al/Mg/Al复合板,然后在250℃真空环境下对复合板材板分别进行了保温时间10、60、120 min的退火处理,进一步利用金相显微镜和扫描电镜研究了其微观组织的演变过程,并且分析退火处理对力学性能的影响。结果表明,在叠轧过程中Al层和Mg层复合界面上会形成由Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17)组成的中间相。随着退火保温时间的延长,中间相的厚度逐渐增加,平均厚度由13.1μm增加到15μm。在退火过程中Al层和Mg层发生了不连续再结晶。随保温时间的增加,复合板材的硬度先下降后增加。     

Cf+SiCp/Al复合材料的微观组织与力学性能

采用挤压铸造法制备了SiC颗粒混杂增强T700/Al和M40/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能.结果表明,复合材料组织致密,纤维分布均匀.铸造态复合材料存在界面反应,透射电镜和XRD分析表明M40/Al的界面反应物尺寸和数量均小于T700/Al,M40Cf与铝具有较好的化学相容性.拉伸试验表明,M40/Al的抗拉强度高于T700/Al,这是由于界面反应物的数量改变了复合材料的断裂机制.     

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构

采用旋转摩擦挤压法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,通过高分辨透射电镜观察MWCNTs/Al复合材料的界面结构,并对界面反应进行研究。结果表明:在MWCNTs/Al复合材料中Al-C之间发生界面反应,两者之间的反应产物为Al4C3,其晶面间距为0.827nm,为(003)晶面;Al基体的(111)晶面与MWCNTs的(002)晶面及Al4C3的(003)晶面的界面结合良好,界面存在MWCNTs(002)∥Al4C3(003)的晶体学位相关系。     

退火工艺对Al/Mg/Al复合板组织及界面扩散的影响

通过累积叠轧法制备出Al/Mg/Al三明治复合板,采用超景深光学显微镜、扫描电镜和能谱仪研究了退火工艺对Al/Mg/Al复合板组织和界面扩散动力学的影响。结果表明:退火处理后,Mg层中的剪切带和变形组织消失,晶粒明显长大,且Mg/Al界面原子间的扩散加剧。随着退火温度的升高,扩散层厚度逐渐增加,产生了金属间化合物Al_3Mg_2和Mg_(17)Al_(12)。扩散层厚度受到退火温度和时间的共同影响,退火过程中Mg/Al界面的扩散机制为扩散层厚度以抛物线状的方式生长。     

低温ECAP挤压Cu-Zn合金微观组织与力学性能研究

采用金相显微镜、透射电镜、X射线衍射及拉伸测试方法,研究了低温等通道(ECAP-LT)变形Cu-Zn合金微观组织与力学性能的变化规律。结果表明:Cu-Zn合金经低温ECAP挤压后,形成了纳米孪晶。随着层错能的降低,平均晶粒尺寸逐渐减小(~200 nm),纳米孪晶密度增大;显微硬度、屈服强度和抗拉强度逐渐提高,均匀伸长率呈现增大趋势。屈服强度与晶粒尺寸的关系符合典型的Hall-Petch方程。     

6061铝合金复合挤压成形微观组织与力学性能的研究

对6061铝合金进行了内孔双面凸台复合挤压成形,分析了变形前后试样的显微组织及力学性能变化。结果表明,随着变形程度的增加,试样的径向以及轴向的抗拉强度和硬度增加,但伸长率下降;同一变形下轴向的抗拉强度和硬度高于径向,但伸长率低于径向。在变形前后,6061铝合金各部分的金属流线由直线变成了圆弧状,各部分的晶粒明显细化,且凸台部分的晶粒尺寸相对于径向部分小。复合挤压成形结束后,两侧凸台部分的晶粒形态以及力学性能几乎相同。     

挤压Mg-6xZn-xY合金微观组织与力学性能

定量研究了大挤压比(81:1)条件下Mg-6xZn-xY合金的微观组织和力学性能。结果表明:随着Zn、Y含量的增加,准晶相含量逐渐增加,α-Mg基体平均晶粒尺寸先减小后增大,Mg-6Zn-1Y合金中的α-Mg平均晶粒尺寸最小为2.9μm,且尺寸分布最均匀,其标准差也达到最小,为0.77μm。随着Zn、Y含量的增加,Mg-Zn-Y合金的屈服强度和抗拉强度逐渐增大,延伸率逐渐降低。相比于α-Mg基体晶粒细化,细小准晶相含量的增加对提高Mg-6xZn-xY合金强度的作用更明显。     

退火温度对1060Al/TA2/CCSB爆炸复合板结合界面 微观组织与力学性能的影响

研究了1060Al/TA2/CCSB爆炸复合板结合界面在不同退火温度下的显微组织、力学性能。结果表明,复合板在其界面处呈现连续均匀分布的波状结合,界面处存在漩涡、熔化块、表面微裂纹和绝热剪切带等缺陷。对复合板进行拉脱测试和剪切测试,拉脱断裂发生在1060Al/TA2界面,1060Al/TA2界面的剪切强度低于TA2/CCSB界面。复合板波状界面的存在,阻碍了拉伸过程中的颈缩过程,使复合板塑性提高。随着退火温度升高到400℃,结合界面发生回复,消除了加工硬化效应,使得界面硬度降低;ASB消失并转变为等轴α晶粒,缺陷减少;界面处的熔化块发生溶解,使复合板结合界面组织结构更加均匀,获得良好的综合性能。     

挤压铸造不同Fe含量Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和力学性能

通过力学性能测试、金相和扫描电镜分析等手段,研究了不同Fe含量挤压铸造Al-7.8Zn-2.5Mg-1.6Cu合金的微观组织和力学性能。结果表明,挤压压力由0增大到75 MPa时,0.4%Fe含量合金的力学性能逐渐接近0.1%Fe含量合金的力学性能。同时,随着挤压压力的增大,富Fe相的分布形态由晶界处的聚集分布逐渐变为离散的短杆状均匀分布,增大挤压压力明显降低Fe对材料力学性能的有害影响。     

Si对Cu/Al冷轧复合界面组织与力学性能的影响

通过铝层Si合金化手段,制备了Cu/Al-Si合金冷轧复合带。利用金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机等仪器,研究了不同Si含量对Cu/Al-Si合金冷轧复合带界面扩散层厚度、界面结合强度、界面和基体处的显微硬度以及再结晶组织等的影响规律。结果表明,铝层中一定量的硅合金化可以起到阻碍铜铝原子互扩散、抑制铜铝金属间化合物的生长、提高铝侧基体显微硬度以及细化晶粒等作用,但是在高温、长时间热处理条件下,硅会降低界面的结合强度。     

55%SiCp/2024Al复合材料时效过程的微观组织与力学性能

选用粒径为12 μm的SiC颗粒和19 μm的2024铝合金粉末,采用热等静压工艺制备体积分数为55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究固溶时效处理对SiC_p/2024Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,真空热等静压法制备的复合材料组织致密,SiC颗粒与铝合金结合良好。时效过程中SiC_p/2024Al复合材料呈现出双峰时效行为,与铝合金相比,复合材料提前达到峰时效状态,此时基体中主要强化相为θ″相与S″相。与烧结态相比,复合材料硬度从255 HBW提高到281 HBW,抗弯强度从633 MPa提高到747 MPa。     

浸镀Ni对Al/Cu双金属材料界面显微组织及力学性能的影响(英文)

采用浸镀的方法在纯铝基体上浸镀镍基镀层,然后在450~550℃温度范围内用扩散复合的方法制备Al/Cu双金属材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对Al/Cu结合体的界面显微组织以及断裂表面进行表征。用拉伸剪切测试及显微硬度测试对Al/Cu双金属材料的力学性能进行测量。结果表明,Ni中间层可以有效地消除Al—Cu金属间化合物的形成。Al/Ni界面由Al_3Ni和Al_3Ni_2两相组成,而在Ni/Cu界面处则是Ni—Cu固溶体。Ni中间层的加入提高了复层材料的拉伸剪切强度。在500℃制备的添加Ni中间层的试样表现出最大的拉伸剪切值,为34.7 MPa。