石墨烯含量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响

低温球磨分散结合真空热压烧结工艺制备了石墨烯增强的Al-15Si-4Cu-Mg基复合材料.采用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析和透射电镜表征了复合材料微观结构,通过抗拉强度和硬度测试,研究了石墨烯添加量对石墨烯/Al-15Si-4CuMg复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明:当石墨烯质量分数分别为0. 4%和0. 8%,石墨烯沿基体晶界均匀分布,钉扎晶界,石墨烯与Al-15Si-4Cu-Mg基体界面结合良好,初晶β-Si、Mg_2Si和Al_2Cu相弥散分布于基体中.当石墨烯质量分数上升至1%,石墨烯分散困难,过量石墨烯富集于晶粒边界处,诱发脆性鱼骨状Al_4Cu_2Mg_8Si_7相沿晶界析出.当石墨烯质量分数为0. 8%时,石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的拉伸强度和硬度分别达到321 MPa和HV 98,相比纯Al-15Si-4Cu-Mg复合材料分别提高了19. 3%和46. 2%;当石墨烯质量分数为0. 4%时,复合材料的屈服强度高达221 MPa,硬度和塑性亦获得明显改善.     

包套热挤压Al-25Si-4Cu-Mg合金粉末的微观组织和力学性能

研究了包套热挤压技术制备的Al-25Si-4Cu-Mg合金棒材的微观组织和力学性能,粉末材料来自于喷射成形过程中形成的过喷粉末。研究结果表明,包套热挤压技术可以制备出组织均匀细小、性能优异的Al-25Si-4Cu-Mg合金棒材,有效解决喷射成形所产生的粉末副产品的利用问题。此外,棒材经T6处理后硬度达到92.5 HRB,抗拉强度达到445 MPa。     

石墨烯增强TC4复合材料的微观组织及力学性能

采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。     

Al-5Ti-B细化剂对ZA4-1合金微观组织和力学性能的影响

用离心铸造方法制备ZA4-1合金铸件,借助扫描电镜、金相显微镜和万能试验机研究Al-5Ti-B细化剂含量对ZA4-1合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:ZA4-1合金中加入含量为0.01%~0.04%的Al-5Ti-B细化剂能够有效细化晶粒,随着细化剂含量增加,细化效果下降。本实验中获得Al-5Ti-B细化剂最佳含量为0.02%。当Al-5Ti-B细化剂含量为0.02%时,合金组织出现等轴晶粒,延伸率提高至3%,但抗拉强度降低了28%,在拉伸实验过程中,试件几乎没有出现颈缩现象,而是直接发生脆性解理断裂。相比未加入细化剂的合金,解理面变小,解理台阶增多,出现较多的撕裂岭和裂纹,还出现了部分小的韧窝,提高了合金的塑韧性;当Al-5Ti-B细化剂含量增加到0.04%时,晶粒的大小又有增大的趋势,合金晶粒细化效果降低,抗拉强度有小幅增加,金相显微镜观察到晶界处有较多的共晶组织析出,共晶组织的出现降低了ZA4-1合金的强度,并且出现脆性相富集于晶界处,形成缺陷,使合金的塑性降低。     

石墨烯/Ti60复合材料组织与力学性能研究

石墨烯与Ti60合金粉末经过球磨混合后,采用放电等离子烧结法(SPS)制备出石墨烯/Ti60复合材料,并在900℃对其进行热轧加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜和万能试验机对烧结态与轧制态Ti60合金、石墨烯/Ti60复合材料的微观组织和力学性能进行分析。结果表明：添加质量分数为0.1%的石墨烯能够减小复合材料原始β相尺寸,增大α相尺寸。经热轧加工后,石墨烯/Ti60复合材料在室温、600℃和700℃的抗拉强度分别为1353.0、746.6和391.7 MPa,相比Ti60合金分别提高了9.24%、9.46%和2.99%。     

热处理对选区激光熔化Ti-6Al-4V组织及力学性能的影响

通过研究选区激光熔化Ti-6Al-4V合金件不同热处理制度下组织结构转变规律,揭示其热处理工艺—组织结构—力学性能内在联系。结果表明:在600～700℃范围内,合金中α^′马氏体未完全分解,形成α′和α+β混合组织,合金的强度较高,延伸率偏低;温度升高至800～900℃时,α′马氏体完全转变为稳定的α+β层片组织结构;热等静压后,合金亚稳α′马氏体完全转变为α+β层,局部区域出现粗化;随着热处理温度的升高,相对于沉积态,合金的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,断后延伸率逐渐增加;结合微观组织晶粒的长大行为,沉积钛合金退火温度、时间选择800℃、2 h为宜。     

Mg含量对Al-4.8Cu-xMg-1.0Ag合金组织与力学性能的影响

通过对显微硬度与疲劳裂纹扩展速率的测试以及扫描电镜和透射电镜观察等实验手段,研究Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出过程与力学性能的影响.结果表明:随着Mg含量的上升,合金的时效响应速率加快,而硬度则先上升后下降,在Cu/Mg质量比接近6时,合金硬度最高;Mg含量的提高可为主要析出相Ω相提供更多的形核位置,使得...     

粉末粒度对热压Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

以4种不同粒径的球形Ti-6Al-4V粉末为原料,采用真空热压法进行成形固结。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机分别分析粉末Ti-6Al-4V合金的物相组成、微观组织、断口形貌以及力学性能,研究粉末粒度及其组成对烧结体微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:热压烧结Ti-6Al-4V样品致密度均可达到98%以上。不同粒度粉末烧结后的合金均为网篮排列层片状组织。合金塑性主要受原始粉末粒度影响,随原始粉末粒度增大,烧结样品的晶粒尺寸增大,从而导致合金的塑性降低。粉末粗细搭配相比于原始粗粉,有助于提高合金的塑性,从而有效降低粉末钛合金的成本。     

氧化镧掺杂Mo-12Si-8.5B合金的微观组织与力学性能

采用液-液掺杂法和等离子体活化烧结法(Plasma Activated Sintering,PAS)制备了含不同氧化镧质量分数的Mo-12Si-8.5B合金。通过XRD和金相显微镜对不同成分的Mo-12Si-8.5B合金进行了物相分析和微观组织观察,并对其力学性能进行了测试和研究。结果表明,所制备合金均主要由-αMo,Mo3Si和Mo5SiB2三相组成,且随着氧化镧掺杂量的增加,合金的微观组织更加细化,抗压强度得到提高。     

原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

以铝粉、硅粉、石墨粉为原料, 通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构, 研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响, 分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明: 复合材料的基体相为Al相, 第二相为Si相和SiC相; 原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中, 其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm, 具有亚微米、微米级的多尺度特性; 随着SiC质量分数的不断增加, 复合材料的显微硬度增大, 同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm, 但仍均匀分布, 正是这种尺寸稳定性, 使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si; 当SiC质量分数为30%时, 材料的显微硬度最高, 达到HV 134, 相较于Al-18Si提高了88%。     

Solidification and Microstructural Evolution of Hypereutectic Al-15Si-4Cu-Mg Alloys with High Magnesium Contents

The low coefficient of thermal expansion and good wear resistance of hypereutectic Al-Si-Mg alloys with high Mg contents, together with the increasing demand for lightweight materials in engine applications have generated an increasing interest in these materials in the automotive industry. In the interests of pursuing the development of new wear-resistant alloys, the current study was undertaken to investigate the effects of Mg additions ranging from 6 to 15 pct on the solidification behavior of hypereutectic Al-15Si-4Cu-Mg alloy using thermodynamic calculations, thermal analysis, and extensive microstructural examination. The Mg level strongly influenced the microstructural evolution of the primary Mg₂Si phase as well as the solidification behavior. Thermodynamic predictions using ThermoCalc software reported the occurrence of six reactions, comprising the formation of primary Mg₂Si; two pre-eutectic binary reactions, forming either Mg₂Si + Si or Mg₂Si + α-Al phases; the main ternary eutectic reaction forming Mg₂Si + Si + α-Al; and two post-eutectic reactions resulting in the precipitation of the Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆ and θ-Al₂Cu phases, respectively. Microstructures of the four alloys studied confirmed the presence of these phases, in addition to that of the π-Al₈Mg₃FeSi₆ (π-Fe) phase. The presence of the π-Fe phase was also confirmed by thermal analysis. The morphology of the primary Mg₂Si phase changed from an octahedral to a dendrite form at 12.52 pct Mg. Any further Mg addition only coarsened the dendrites. Image analysis measurements revealed a close correlation between the measured and calculated phase fractions of the primary Mg₂Si and Si phases. ThermoCalc and Scheil calculations show good agreement with the experimental results obtained from microstructural and thermal analyses.     

锻造对TiC颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行锻造,通过金相显微镜(OPM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究锻造后材料的显微组织及拉伸断口形貌,利用CETR UMT-3多功能微摩擦磨损测试仪测定材料的摩擦磨损行为。结果表明:锻造后钛基复合材料的组织缺陷得到消除,晶粒明显细化,抗拉强度由1 126 MPa提高到1 309 MPa;材料拉伸断口为TiC解理断裂与基体局部延性断裂相结合的混合型断口。随载荷不断增加,TiC粒子首先断裂,裂纹在基体中迅速扩展,导致复合材料失效。在摩擦实验初期,材料的摩擦因数较小且较稳定,而后期摩擦因数变化幅度较大;随时间延长,磨损面上的TiC颗粒发生破碎,失去承载作用,导致磨损量变大;摩擦磨损过程中材料表面Ti发生氧化,形成氧化磨损;锻造后材料的磨损量及摩擦因数都减小。     

稀土氧化物对羟基磷灰石力学性能和显微结构的影响

采用XRD,SEM及力学性能测试等方法研究添加稀土氧化物Y2O3、CeO2和(Y2O3+CeO2)对羟基磷灰石基复合材料的烧结温度、力学性能和显微结构的影响。结果表明,添加2%的稀土氧化物,可以降低烧结温度,改善显微结构,提高抗弯强度。尤其是添加2%的复合稀土氧化物(Y2O3+CeO2)后,羟基磷灰石基复合材料的抗弯强度达110 MPa,是未添加稀土氧化物的试样的1.29倍。其强度提高的主要原因是稀土元素的细晶强化和固溶强化等对基体的作用。     

Effect of phosphorus modification on the microstructure and mechanical properties of DC cast Al-17.5Si-4.5Cu-1Zn-0.7Mg-0.5Ni alloy

Direct chill (DC) casting of an Al-17.5Si-4.5Cu-1Zn-0.7Mg-0.5Ni alloy with minor additions of Zr, V and Ti was performed and the effect of phosphorus modification on the solidification microstructure and mechanical properties were investigated. The results show that the addition of phosphorus refines the primary Si crystals remarkably but coarsens the eutectic Si in the DC cast billets. In the samples taken in 1/2 radius region of the billets of 100 mm in diameter, the average size of the primary Si particles in the unmodified alloy is 38 μm, while that in the modified alloys range from 13 to 26 μm, depending on the melt treatment time. The AlP particles as heterogeneous nucleation sites for the primary Si crystals were observed in the center of the primary Si particles. In the modified alloy, the achieved ultimate tensile strength is 320MPa and 433MPa respectively in the as-cast state and T6 state. The size of the primary Si particles is critical for the improvement of the mechanical properties of the alloy.     

Influence of calcium on the microstructure and properties of an Al-7Si-0.3Mg-xFe alloy

The effect of Ca addition on the microstructure, physical characteristics (density/porosity), and mechanical properties (tensile and impact strength) has been investigated in an Al-7Si-0.3Mg-xFe (x=0.2, 0.4, and 0.7) alloy. The size of Al-Fe intermetallic platelets (β-Al₅FeSi) increased with increasing Fe content. The addition of Ca modified the eutectic microstructure and also reduced the size of intermetallic Fe-platelets, causing improved elongation and impact strengths. A low level of Ca addition (39 ppm) reduced the proosity of the alloys. The tensile strength was decreased marginally with Ca addition. However, Ca addition improved the ductility of the alloy by 18.3, 16.7, and 44 pct and the impact strength by 44, 48, and 15.8 pct for Fe contents of 0.2, 0.4, and 0.7 pct, respectively.