建筑用常温6063铝合金纵向拉伸研究

以Al-Mg-Si系6063铝合金(T5)为研究对象,用万能试验机在温度为24℃下进行6063铝合金纵向拉伸试验,用扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明:不同纵向拉伸角度试样最小截面上正应力与剪应力分布不同,0°及30°纵向拉伸正应力较大,剪应力几乎不存在,试样由于正应力形成裂纹与扩展;45°纵向拉伸正应力与剪应力均较大,试样由于剪应力形成裂纹;60°及90°纵向拉伸剪应力较大,正应力几乎不存在,试样由于剪应力形成裂纹与扩展。6063铝合金试样屈服强度与断裂强度随拉伸速度增大而增大,断裂应变随拉伸速度增大而减小,抗拉强度不受拉伸速度影响;随着三轴应力度不断降低,断口形貌越来越光滑。45°和90°断口形貌呈相反走势,韧窝轮廓凸向也相反。     

差压铸造ZL205A合金的组织及性能研究

采用差压铸造工艺制备ZL205A合金试样,对其进行力学性能、金相组织和断口形貌等测试分析。结果表明,该试样的抗拉强度495 MPa和伸长率12%均高于用低压铸造和重力铸造法制备的,且合金内部组织细化、无缩孔和疏松等铸造缺陷,拉伸试样断口呈韧性断裂。     

钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

固溶工艺对挤压铸造稀土镁合金组织和性能的影响

采用挤压铸造制备Mg-Nd-Gd-Zr镁合金试样。对该合金分组T6热处理后发现,固溶温度由510℃增至540℃过程中,抗拉强度呈先升后降趋势,伸长率持续下降。530℃固溶温度下固溶时间由8 h延长至20 h,合金晶粒长大明显,但伸长率增加100%。SEM分析表明,不同温度固溶处理后合金拉伸断口有区别,510℃固溶处理后断口由残留相开裂和穿晶解理开裂面构成,530℃固溶处理后断口以准解理穿晶断裂为主。     

连接温度对Cu/Al扩散连接的影响

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接实验,研究连接温度对焊缝微观组织及力学特性的影响。利用SEM对接头剖面的微观组织进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,并对断口形貌进行SEM分析。结果表明：采用真空扩散连接工艺可以实现Cu/Al异种材料的有效连接;随着连接温度的升高,接头的抗拉强度随之提高,当连接温度为540 ℃,接头抗拉强度最高达到185 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂特征。     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。     

新型高密度高强度含钨钢的组织与性能

对新型高密度高强度合金钢进行700～1 100℃不同温度淬火+400℃回火处理,进行硬度、准静态拉伸测试,用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）等研究了淬火温度对合金钢显微组织及力学性能的影响。结果表明：试验钢最佳淬火温度为800℃,后经400℃回火后可获得较好的强韧性匹配,此时抗拉强度为1 907 MPa,屈服强度为1 755 MPa,伸长率达8%。经热处理,试验钢基体析出细小弥散分布的μ相,随淬火温度提高,弥散分布的析出相数量减少,对试验钢产生的沉淀强化作用降低,强度因此降低。     

海水腐蚀对薄壁钢管冲击膨胀断裂行为的影响

利用分离式霍普金森压杆对经模拟海水腐蚀处理后的HR2钢薄壁柱壳进行冲击膨胀冻结回收试验。分析回收样品的宏观形貌、表面形态、显微组织和断口形貌,研究不同NaCl浓度海水和浸泡时间对HR2钢薄壁柱壳冲击膨胀断裂的影响规律及其作用机理。基于Taylor准则,对断裂模式的转变机理进行分析。结果表明:当NaCl浓度较低或浸泡时间较短时,HR2钢薄壁柱壳冲击膨胀断裂主要以拉伸-剪切混合型断裂为主,近外表面呈拉伸断裂,近内表面呈剪切断裂;随浸泡时间和海水中NaCl浓度增大,柱壳的断裂转变为拉伸断裂为主,形成完整的拉伸断口。     

热挤压快速凝固AZ91D镁合金棒材的组织与性能

用单辊快速凝固(RS)薄带在330℃热挤压制备了直径Φ14mm的AZ91D合金棒材,用OM、SEM、TEM和XRD分析热挤压前后组织的变化,研究了热挤压对其组织与性能的影响。研究发现,热挤压后RS薄带之间焊合良好,挤压态棒材的抗拉强度较普通凝固铸态高55.9%;屈服强度高77.6%;伸长率与铸态相当;维氏硬度和布氏硬度均有较大提高。热处理后,快速凝固挤压棒材的抗拉强度和屈服强度均没有明显变化,伸长率却提高了5.6倍。在RS薄带的挤压过程中过饱和的á-Mg单相固溶体中有少量β-Mg17Al12相脱溶析出,而热处理后有较多细小的β-Mg17Al12相析出,室温拉伸断口呈塑性断裂特征。RS薄带挤压材料的抗拉强度不仅依赖于其本身的微细组织,而且和挤压加工过程密切相关。     

搅拌摩擦加工铸态L2纯铝组织与性能研究

对铸态L2纯铝进行搅拌摩擦加工(FSP)处理,研究L2纯铝加工前后的显微组织,力学性能及微观断裂机理。结果表明,剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成细小且均匀分布的再结晶组织。搅拌摩擦加工后,L2纯铝的显微硬度提高9HV,抗拉强度和延伸率分别提高34 MPa和17%;试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。细晶强化对材料力学性能的提高起主要作用。     

激光硬化处理对 34CrNiMo 钢疲劳强度的影响

测试了激光相变硬化处理后的３４ＣｒＮｉＭｏ钢疲劳强度，采用光学金相显微镜、透射电镜和Ｘ射线应力分析，研究了疲劳强度得以提高的原因。与表面感应加热淬火处理相比，激光硬化处理的疲劳强度提高不大，是与激光硬化层深度较浅以及残余压应力分布的范围较小有关。     

激光修复PCrNi3MoVE钢组织与力学性能研究

针对PCrNi3MoVE钢制炮用受损零部件的高性能修复需求,研究用30CrNi2MoVA钢粉末激光修复PCrNi3MoVE钢的组织演化与力学性能。结果表明:激光修复PCrNi3MoVE钢沉积态的显微组织从基材区到修复区,顶部存在显著变化,组织明显不均匀。修复试样的抗拉强度达(1 085±9)MPa,冲击韧性为(56±10)J/cm³,均高于PCrNi3MoVE钢基材锻件标准,伸长率为7.5%±1.5%,略低于锻件。修复试样的断裂方式为韧性断裂,冲击断裂方式为准解理断裂。     

16MnR钢的动态拉伸力学性能实验研究

在自制的冲击摆杆-杆型冲击拉伸试验机上,以16MnR钢为研究对象,进行了3个应变率的冲击拉伸实验,得到16MnR钢在不同应变率下的应力-应变曲线。测试结果表明:随着应变率的提高,材料的动态极限强度随之增大,表现出明显的应变率强化效应;通过对冲击拉伸试样断口扫描电镜分析可见,材料断口出现了比较均匀的韧窝,其断裂是韧性断裂;应变率对断口的影响不明显。     

30CrNiMo4.4V钢的回火工艺研究

研究了不同回火条件对30CrNiMo4.4V钢力学性能的影响。实验结果表明,经900℃淬火的30CrNiMo4.4V钢在500-600℃温度回火时,该钢的强韧性可以达到良好的匹配。     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

AZ31B镁合金FSW接头与MIG接头性能对比研究

采用FSW和MIG焊接方法对AZ31B变形镁合金进行焊接试验。结果表明:FSW接头的焊核区受摩擦热、机械搅拌和热塑流动的综合作用,形成粒度细小、晶界明显的等轴再结晶晶粒,平均直径约为5μm;MIG接头的焊缝区在电弧的高温热作用和急速冷却作用下,形成晶界明显的等轴晶,平均尺寸约为20μm;FSW焊接接头力学特性优于MIG,平均抗拉强度达到249.8 MPa,为母材抗拉强度的96.1%,平均伸长率为11.6%;两种接头的断裂面与拉伸方向的夹角约为45°,FSW接头断裂位置在热影响区,断面上有尺寸相差很大的韧窝,而MIG多出现在焊缝区,断面上有韧窝和撕裂棱。     

低温下1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能和断口形貌研究

采用精密多功能低温静载材料实验机和扫描电子显微镜,系统研究了低温条件下1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能和断口微观形貌,分析讨论了温度对1Cr18Ni9Ti钢焊接接头拉伸性能的影响规律。研究结果表明:温度对1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能具有显著影响。低温下,1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的强度均比室温高,但接头的延伸率均比室温下低很多。拉伸试样断口形貌分析结果显示,1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸试样断口均为韧窝和撕裂棱混合型韧性断口,韧窝随温度的降低而变得细小、均匀。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

试验速率对连续屈服材料拉伸性能的影响

在电子万能试验机上对连续屈服材料实施不同速率和不同控制模式的拉伸试验,获得不同试验条件下的拉伸性能和曲线。试验结果表明：对于连续屈服材料,规定塑性延伸强度Rp0.2随应变速率增加而增大,且有加速增大的趋势;但对材料抗拉强度Rm的影响因材料强化机理不同而不同;对断后伸长率A影响较小。试验速率控制方式对规定塑性延伸强度Rp0.2无明显影响,不同控制方式在合适时间切换对抗拉强度Rm和断后伸长率A也无明显影响。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。