堆焊快速成形低碳钢件的裂纹形成机理

采用SEM观察了堆焊快速成形低碳钢件的裂纹微观形貌.结果表明,裂纹萌生于成形件的初始沉积层,沿沉积高度方向扩展,终止于成形件表面之下.采用OM和EDS分析了成形件中的偏析与夹杂物成分,利用XRD分析了成形件中的残余奥氏体含量,成形件中的裂纹为液化热裂纹,在多层多道连续堆焊成形过程中,Mn,Si的氧化物、Mo的碳化物以及Ni金属间化合物的偏析是裂纹形成的内因,拉应力是裂纹形成的外因.通过合理匹配Mn,Ni,Si元素的含量,添加稀土元素Ce净化焊缝金属,采用层层正交的路径沉积,延长层间隔时间,可以消除堆焊快速成形低碳钢件的裂纹.     

电子束熔丝沉积快速成形2319铝合金的微观组织与力学性能EI北大核心CSCD

选用直径2 mm的2319铝合金丝材进行电子束熔丝沉积快速成形,制备出尺寸为150 mm×35 mm×52 mm的打印样品。研究了样品在不同方向上的微观组织与力学性能。结果表明,通过控制电子束增材制造的参数,可获得致密无宏观缺陷的块体材料,其致密度可达到99.3%。打印态2319铝合金的平均晶粒尺寸小于10 mm,并含有初晶Al2Cu相、细小析出相和粗大杂质相。样品中存在少量的微小孔洞,其尺寸为5～15 mm。样品在长、宽、高3个方向的拉伸强度分别约为161、174和167 MPa。经T6处理后,粗大相基本熔解,析出尺寸更细小、分布更均匀的沉淀强化相,孔洞尺寸有所增大。由于沉淀强化起了主导作用,T6处理后样品力学性能显著提高,3个方向的拉伸强度分别提高到约423、495和421 MPa。     

IN718镍基高温合金激光快速成形件组织和力学性能研究

利用IN718镍基高温合金粉末进行激光快速成形,得到激光快速成形件,然后进行热处理,讨论了经过激光快速成形所得到的沉积态和热处理后的组织特征。结果表明,沉积态的室温拉伸屈服强度和抗拉强度明显比热处理后的低,但塑性比热处理后的高。     

温度对低碳钢微观组织与高温力学性能的影响

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe₃C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主要因素。与室温拉伸性能相比,提高加热温度,抗拉强度明显下降,伸长率显著增加。在高温下,随着温度的提高,抗拉强度线性下降,而伸长率先降低而后趋于稳定。在520 ℃拉伸过程中,低碳钢中产生了大量的滑移带,诱发了动态回复。提高温度至720 ℃时,珠光体组织发生球化,形变铁素体晶粒内出现等轴状小晶粒,即发生了动态再结晶;经EBSD分析,形变铁素体晶粒间取向差较大,而其发生再结晶的等轴小晶粒间取向差较小。     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

低碳Fe基Nb-Ti-V微合金化堆焊层的显微组织与性能

针对焊接快速成形耐磨功能零部件的需求,采用Nb-Ti-V微合金化的方法制备了一种低碳Fe基金属芯焊丝作为焊接成形材料,采用基于熔化极气体保护焊的焊接快速成形技术制备堆焊层试样,对其显微组织和性能进行了研究.显微组织分析表明:堆焊层金属无气孔和裂纹缺陷,主要组织是铁素体和板条马氏体,沿堆积高度方向上,马氏体的板条由粗大变为细小.堆焊层的硬度测试表明:显微硬度平均值为422.7 HV,具有一定的机加工性.干摩擦磨损试验表明:堆焊层的耐磨性是45钢的2.41倍.     

喷射成形超高碳钢的组织与力学性能研究

研究了热轧及热轧后立即等温退火的控制轧制工艺对喷射成形超高碳钢的组织及室温力学性能的影响,分析了超高碳钢不同组织结构与其力学性能之间的关系。结果表明,采用热轧后立即进行等温退火的控制轧制工艺,可得到层片珠光体与碳化物颗粒的有序混合组织,大大提高了喷射成形超高碳钢的室温综合力学性能,且工艺相对简单;同时采用热轧处理后,产生的片层状珠光体组织能够有效提高超高碳的加工硬化率,进一步通过减小片间距,可以获得更高的强度。     

喷射成形与铸态ZL108合金的微观组织及力学性能研究

采用喷射成形和铸造两种方法制备了ZL108合金,分析了两种合金的微观组织,测量了其力学性能.结果表明,喷射成形工艺制备的合金具有细小均匀的微观组织;大量孔洞,尤其是带有尖角的孔洞的存在是影响喷射成形ZL108合金强度的重要因素;喷射成形ZL108合金的断后延伸率比铸态ZL108高.     

喷射成形7475铝合金的显微组织与力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了大规格7475铝合金锭坯。研究工业规格喷射成形7475铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,喷射成形7475铝合金锭坯规格可达Ф360mm×1200mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在30～40μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到97%。喷射成形锭坯经小挤压比变形后达到全致密,T6态(480℃×4h+135℃×16h)合金性能最优,σb为625～635MPa,δ为12%～12.6%,表明控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越。     

喷射成形高强度AZ91镁合金的组织与力学性能

在保护气氛中采用喷射成形制备技术制备了形状完整的AZ91镁合金沉积圆柱坯.对沉积坯进行显微组织分析,结果表明:喷射沉积AZ91镁合金具有均匀、细小的等轴晶组织,平均晶粒尺寸约17 μm,有效地改善了离异共晶β-Mg17Al12相在晶界的偏析;挤压变形过程引发的动态再结晶使喷射成形AZ91镁合金的组织进一步细化;经175 ℃时效时,析出相中多数为不连续析出,连续析出所占比例很小;后期阶段时效过程加快,长时间时效未见片状及针状析出物球化现象.喷射成形AZ91 镁合金经挤压变形和T6处理后,抗拉强度和屈服强度分别达到435和360 MPa,伸长率为9.2%,实现了强度和韧性的同步大幅度提高.     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金挤压态的组织和力学性能

研究了利用喷射成形辅以挤压制备Al-5.72Zn-2.36Mg-1.66Cu合金后优化的组织结构特征和力学性能。结果表明,合金基体组织均匀细化,晶粒形貌趋于圆整,平均晶粒大小达到10 μm左右。当合金的冷却条件通过快速凝固技术改变时,会产生不同程度的固溶强化效果和第二相弥散强化效果,从而改善了合金的整体性能。合金的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了20%左右,且伸长率也略有提高。     

激光成形TC17钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能

立足航空发动机整体叶盘叶片发生损伤后采用线性摩擦焊进行修复的背景需求,针对航空发动机常用的TC17钛合金,开展激光成形制备一侧焊接台后再线性摩擦焊的典型接头组织分析、力学性能测试以及断口分析,重点分析了接头中激光沉积区组织在线性摩擦焊前后演变特征及与力学性能影响关系,结果表明,缩短量的大小决定了接头中含有的激光成形区组织多少,参与焊接过程的激光成形沉积区组织发生了明显的再结晶,原始的粗大晶粒破碎,晶粒内部析出细小α相,三种典型接头的拉伸性能均与母材相当,当焊缝中挤出去除沉积区组织时,接头高周疲劳强度可达到母材的90%以上.     

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯.通过显微组织分析和力学性能测试,研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响.结果表明,喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d 260 mm×1600 mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在20～30 μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到98.2 %.喷射成形态材料的T6态σb为500～543 MPa,显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越.喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密,大规格产品的T6态纵向σb提高到745 MPa,δ为12.8 %.     

电子束熔丝成形Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金的组织与力学性能

试验采用电子束熔丝快速成形方法(EBRM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金试样,研究了EBRM Ti6321合金化学成分、显微组织、力学性能及冲击韧性. 结果表明,该合金在熔丝成形中Al元素烧损1.0%左右,且合金内部没有元素偏析. EBRM Ti6321合金显微组织为沿沉积高度方向生长、晶贯穿多个沉积层的粗大柱状晶,柱状晶内部以α片层为主. EBRM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度各项异性系数为2.6%,断裂方式均为韧性断裂. x向和z向冲击韧性均不低于80 J,各向异性系数为3.1%;冲击断口有大量的韧窝,为典型的韧性断裂.     

Al-Cu-Ce合金的微观组织与力学性能

采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸性能测试等方法,研究3种成分Al-Cu-Ce合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Al-14Cu-7Ce合金由α-Al+Al8CeCu4片状共晶组成,而Al-10Cu-5Ce、Al-18Cu-9Ce合金中除含有α-Al+Al8CeCu4共晶组织外,还分别含有α-Al和Al8CeCu4初生相。铸态Al-14Cu-7Ce合金具有优良耐热性能,即使550℃×3 h退火后仍能保持约360 MPa的抗拉强度,退火导致合金强度下降的主要原因是高温下共晶Al8CeCu4相的球化。经充分球化退火后,Al-Cu-Ce合金能获得良好的热轧、冷轧变形能力,并且变形态合金也具有良好的耐热性能,因而Al-Cu-Ce合金有望成为一种兼具铸造和变形两用的新型耐热铝合金。     

CH化合物和Ni60A对激光快速成形试件组织与力学性能的影响

采用5 kW横流CO₂激光器在Q235基材上快速成形三种不同成分的304不锈钢粉末,分别为标准304不锈钢粉末,添加CH化合物的304不锈钢粉末,添加CH化合物以及Ni60A的304不锈钢粉末,通过试验方法观察三种不同成分的304不锈钢激光快速成形试件的的显微组织,研究其综合力学性能. 结果表明,在304不锈钢粉末内添加CH化合物能显著提高激光快速成型试件的显微硬度,抗拉强度和断后伸长率,显微组织得到细化;而同时添加CH化合物及Ni60A的试件的抗拉强度及显微硬度得到更大的提高,但断后伸长率却有一定程度的降低.     

Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由Nb_SS+Nb₃Si转变为初生Nb_SS+（Nb_SS/Nb₃Si）共晶,硅含量为18%时,呈Nb_SS/Nb₃Si全共晶组织,硅含量提高至25%,合金中出现初生β-Nb₅Si₃相,并仍存在Nb_SS/Nb₃Si共晶组织.铌和硅粉末在激光作用下原位反应并快速凝固,显著细化了Nb-Si合金的显微组织.随硅含量增加,硅化物含量逐渐增加,合金显微硬度由746 HV增至1 342 HV.