粉末热挤压SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织和力学性能

利用粉末热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料,研究所制备复合材料的挤压态和热处理态的显微组织及力学性能,分析复合材料的断口形貌和断裂类型。结果表明:大部分SiC颗粒和析出的大量细小第二相粒子均匀地分布在基体合金中,部分区域的SiC颗粒存在轻微团聚现象,晶粒沿挤压方向被显著拉长,刚性的SiC颗粒长轴平行于挤压方向分布,形成热加工纤维组织。对复合材料进行T6(490℃固溶75 min+170℃时效8 h)热处理后,复合材料的晶粒比较细小,抗拉强度达470 MPa,主要的析出强化相为S′(Al2CuMg)。挤压比的提高有利于提高SiC颗粒和基体合金的界面结合强度。粉末热挤压法制备的SiCp/2024铝基复合材料热处理后的断裂方式主要有3种:SiC颗粒断裂、SiC颗粒与基体合金的剥离和基体合金的韧性断裂,该复合材料的断裂机制为韧性断裂和脆性断裂共存的混合断裂。     

高强耐磨稀土高锰黄铜的组织与性能

设计一种用于制造同步器齿环的CuZnMnAlSiFeCeB复杂黄铜合金,利用水平连铸,热挤压和快速水冷的工艺制备合金型材.利用金相显微镜和扫描电镜以及能谱分析的手段研究合金的铸态组织,挤压态组织. 合金铸态组织均匀,无气孔和夹杂等缺陷. 挤压淬火态合金组织为β+少量α+均匀分布强化相. 合金挤压淬火后的性能为抗拉强度783 MPa,断后伸长率5.89 %.      

Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al镁合金的均匀化研究

为了提高Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金铸锭的力学性能,对合金进行了均匀化退火处理。通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射、拉伸力学性能测试等手段,研究了均匀化条件对Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金经773K 8h的均匀化处理后,铸态时的网状相完全溶解到基体中,第二相弥散分布在基体中,同时退火态合金的抗拉强度达到了154 MPa,比铸态合金提高了23%。合金最佳的均匀化退火工艺是773K 8h,此时该合金具有较好的综合力学性能。     

挤压比对Al-7.0Si-1.2Fe-0.3Mg合金热挤压组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸力学测试等手段研究挤压比对Al-7.0Si-1.2Fe-0.3Mg合金组织、富铁相形态特征及力学性能的影响。研究结果表明:经过热挤压后,合金中的富铁相和共晶硅由铸造时的狭长板条状转变成均匀的短棒状,圆整度显著提高,但对第二相偏析的改善不明显。随着挤压比的增大,富铁相的破碎、细化效果逐渐增强,其平均等效粒径较铸态合金最大降低58.2%,而圆整度最大提高4.8倍;挤压比对共晶硅粒径影响不显著,但共晶硅的圆整度逐渐提高,最大幅度可达到76.2%。热挤压态合金抗拉强度随挤压比的增加,呈现先增加后降低的趋势,峰值出现在挤压比为40时,抗拉强度与铸态时相近,但延伸率随着挤压比的增大呈近似直线提高,较铸态提高约6倍。热挤压后合金的断裂类型由脆性断裂转变为韧性断裂,其显微硬度分布较为均匀,较铸态降低13.7%～20.6%;随着挤压比的增大,热挤压态合金显微硬度缓慢提高。     

硼化物分散工艺对Mg-Li基复合材料组织与性能的影响

用搅拌铸造法制备原位合成硼化物增强Mg-Li基复合材料,针对复合材料中增强相分布不均的问题,在制备过程中综合采用B_4C粉末沉降分级和B_4C/Li-Mg预合金挤压-重熔的工艺,研究该工艺对预合金和硼化物/Mg-Li基复合材料组织和性能的影响。结果表明:对B_4C粉末进行沉降分级能明显除去粉末中的微细颗粒,减少粉末间的团聚,并降低粉末氧含量。组合使用粉末沉降分级和预合金挤压-重熔工艺能显著提高预合金的密度和伸长率,改善B_4C粉末在预合金中的分散性;用该预合金制备的硼化物增强Mg-Li基复合材料性能最佳,与未采用上述分散工艺制备的复合材料相比,增强相分布的均匀性明显改善,在保持良好抗拉强度的情况下伸长率和抗弯强度分别提高124.47%和7.51%。     

Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr合金均匀化热处理研究

通过OM,SEM及拉伸性能测试,研究了Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金均匀化温度与时间对显微组织的影响,确定该合金合适的均匀化工艺。结果表明:Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金显微组织主要由α-Mg基体相、Mg12(MM)相以及Mg24Y5相组成,晶粒度约为45μm;505,520℃均匀化温度较低,Mg-Y相分解不够完全;经535℃保温18 h均匀化处理后,仅在晶界处残留Mg12(MM)相,延长时间晶粒尺寸没有变化,可见Mg12(MM)相可有效抑制合金晶粒长大;535℃×18 h均匀化处理后合金的力学性能较铸态合金没有明显改变,均匀化态的合金经挤压后,力学性能大幅度提升,σ0.2,σb,δ分别为245,305 MPa和12.5%。均匀化处理后合金断口形貌与铸态合金相似,仅在局部存在少量的韧窝,室温下断裂方式为脆性断裂;挤压后的合金断口形貌呈典型的韧性断裂特征。     

聚碳硅烷对注射成形Fe-2Ni基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用粉末注射成形工艺,以聚碳硅烷(PCS)为先驱材料,制得SiC颗粒增强的Fe-2Ni基复合材料;研究PCS对Fe-2Ni合金的致密度、显微组织、力学性能及断口的影响.结果表明:PCS裂解生成的SiC增强相颗粒细小,在基体材料中分布均匀,加入5%～10%(体积分数)PCS可使材料抗拉强度提高43%～62%,洛氏硬度提高40%～47%,但伸长率下降,由韧性断裂转变成脆性断裂;Fe-2Ni基复合材料的强度和硬度达到了MIM协会的标准,优于SiC颗粒增强的Fe基复合材料.     

挤压过程中剪切间隙对EW 75合金组织及力学性能的影响

通过OM、SEM和拉伸试验研究了剪切间隙对EW 75稀土镁合金挤压排材微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:铸态合金的显微组织为:α-Mg基体,共晶组织。晶粒尺寸大约是80μm。挤压态合金呈现出比铸态更好的力学性能,抗拉强度331 MPa,屈服强度258 MPa,伸长率为10.8%,没有在分界线附近断裂,说明剪切间隙对挤压排材影响较小。     

Mg-Al-Sm系变形镁合金的组织与力学性能

镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域正得到日益广泛的应用,其中变形镁合金呈现出比铸造镁合金更优异的性能,但其强韧性仍有待于提高。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了铸态和挤压态Mg-6.02Al-1.03Sm和Mg-5.95Al-1.01Sm-0.57Zn合金的组织和相组成,并测试了其室温和高温拉伸力学性能。结果表明,上述合金的铸态组织均由α-Mg基体、不连续网状β-Mg17Al12相和小块状化合物Al2Sm组成,后者合金中添加的Zn固溶于α-Mg基体和β-Mg17Al12相中;铸态合金呈现较优异的拉伸力学性能,如室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和伸长率δ分别处于220~235 MPa,118~123 MPa和12.5%~16.0%。经热挤压后,合金组织显著细化,再结晶晶粒的平均尺寸仅为12~14μm,Al2Sm相亦有所破碎;挤压态合金的拉伸力学性能显著提高:室温σb和σ0.2分别提高至300~320MPa和215~230 MPa,423 K时的高温σb,σ0.2和δ分别提高至205~215 MPa,161~166 MPa和42.0%~44.0%。     

热处理对Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及万能拉力试验机等,研究了Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr(%,质量分数,下同)合金在固溶+人工时效情况下,显微组织和力学性能的变化。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和粗大共晶相(α-Mg+Mg_5Gd+Mg_(12)Nd)组成,热处理后,合金组织中的颗粒方块相显著增多且长大,沿着晶界分布;合金组织析出的纳米尺寸颗粒方块相可有效强化合金性能。时效态合金的β'相形态类似纺锤形,彼此相互连接,夹角为120°,且有周期性。不同状态合金的室温抗拉强度分别为:铸态177.9 MPa、固溶态191.4 MPa和时效态247.1 MPa。     

Gd含量及热处理对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)等手段,研究了不同Gd含量(1%,2%,3%,原子分数)与不同热处理状态(铸态,固溶态,时效态)对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态组织中,Gd元素富集在晶界,随Gd含量增加,共晶组织增多,并逐渐呈网状分布,合金的晶粒逐渐变小。经过535℃,24 h固溶处理,共晶组织分解,残留相主要为富Gd的方块相,数量随Gd含量升高增加,晶粒尺寸比铸态组织长大。再经过220℃,24 h时效处理,合金中析出第二相,晶粒尺寸与固溶态差别不大。合金的抗拉强度,屈服强度和硬度(R_m,R_(p0.2),HB)随Gd含量增加呈上升趋势,断后伸长率随Gd含量升高呈降低趋势。经过535℃,24 h固溶处理,消除了铸造应力,且使合金晶粒长大,降低了合金强度。时效处理后,合金中析出第二相,合金强度升高,且Gd含量越高析出第二相越多,强化效果越明显。拉伸断裂后,铸态合金呈解理断裂,固溶态合金呈穿晶断裂,时效态合金呈沿晶断裂。     

热挤压石墨烯/Al基复合材料的组织及性能研究

随着科技的不断发展，为满足军工、航空航天、汽车、电子工业等对铝合金的性能提出的更高的性能、功能及结构等需求，Al基复合材料具有高比强度、高比刚度、低密度、低热膨胀系数、高耐磨性，由于其优异的力学性能及良好的可加工性成为该领域的关键新型材料。实验采用粉末冶金技术制备了石墨烯质量分数为1%的石墨烯/Al基复合材料，通过扫描电镜（SEM），高分辨透射电镜（HRTEM）和拉伸试验机表征了烧结态和挤压态石墨烯/Al基复合材料的微观组织，拉伸性能和断口形貌，系统性研究了热挤压前和热挤压后Al基复合材料中石墨烯纳米片的分布状态，进而探明了热挤压工艺对石墨烯/Al基复合材料组织和性能的影响。结果表明：挤压态石墨烯/Al基复合材料的组织均匀致密，缺陷和孔洞数量明显较烧结态大幅降低。超声分散和热挤压工艺有效抑制了石墨烯与Al基体的有害界面反应。挤压态石墨烯/Al基复合材料的抗拉强度和伸长率为161.34 MPa和23.57%，较烧结态（124.41 MPa, 20.78%）分别提高29.7%和13.5%。断口形貌显示烧结态石墨烯/Al基复合材料的断口韧窝小并且浅，撕裂棱光亮，而挤压态石墨烯/Al基复合材料...     

Cu含量对7003铝合金挤压材组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机,研究了Cu含量对7003铝合金挤压材显微组织与力学性能的影响。结果表明:7003铝合金铸态组织由α-Al枝晶和晶间非平衡共晶相组成,经均匀化处理和挤压后,共晶相弥散分布在铝基体上。随着Cu含量的增加,7003铝合金挤压材的抗拉强度逐渐升高,伸长率先升高再下降。当Cu含量为0.6%时,7003铝合金挤压材的抗拉强度为439.4MPa,伸长率为15.9%,与未添加Cu元素相比,挤压材的抗拉强度和伸长率分别提高了13.5%和9.7%。     

热挤压对SiC/2024Al复合材料性能的影响

采用冷压烧结工艺制备35%Si C/2024Al基(质量分数)复合材料,对烧结后的试样进行热挤压二次成形。利用金相显微镜、透射电镜(TEM)观察热挤压前后材料的微观组织,检测复合材料的物理和力学性能,研究热挤压前后Si C颗粒的分布特征、基体晶粒变化情况以及复合材料的强化机理。结果表明:挤压后的Si C颗粒偏聚现象减少,分布更加均匀,具有一定的"流向"性;挤压后的基体晶粒发生明显的细化;复合材料的致密度和抗拉强度得到明显的提高。     

Sn对铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机,研究了不同Sn含量对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织、力学性能以及拉伸断口形貌的影响。结果表明,铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金主要由基体α-Mg、Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅相组成,Sn的添加能够细化合金组织,在合金中生成新相Sn₃Y₅,促进合金中第二相的析出。Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-0.5Sn合金中第二相呈现出分布均匀的颗粒状,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.0Sn合金中部分区域出现了长条状第二相,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.5Sn合金中部分区域出现了方块状第二相。在本文研究范围内,随着Sn含量的增加,合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度都呈现出先上升后下降的趋势。Sn含量为0.5%时,铸态合金综合性能最好,此时合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别为177 MPa、6.87%和57.47 HBW,与无Sn合金相比分别提高了5.36%、12.25%和11.96%。     

退火温度对轧制态钨合金组织及性能的影响

本文对变形态95WNiFe合金进行了退火试验研究,退火温度分别为800℃、1000℃、1200℃和1450℃.通过对显微组织、抗拉强度和伸长率的分析测试,对比了不同退火温度对合金组织及性能的影响.结果表明:在1200℃时,钨颗粒开始出现再结晶现象,合金的抗拉强度由轧制态的1215 MPa降低到1050 MPa,伸长率由3％升高到8％;当温度达到1450℃时,显微组织形貌与烧结态相似,合金的抗拉强度和伸长率已经接近烧结态的水平;通过不同温度退火试验研究,确定了轧制态合金的最佳退火温度为800～1100℃.     

四种状态下Mg-10Gd合金微观组织及力学性能研究

采用OM、SEM、TEM、EBSD、XRD和万能材料试验机等手段研究了铸态、退火态、热变形+时效态、固溶态等四种状态下Mg-10Gd稀土镁合金的微观组织和力学性能。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和晶界处的不连续Mg_5Gd共晶相组成;退火态合金组织为α-Mg固溶体;热变形+时效态合金主要由动态再结晶组织和弥散分布在晶粒内部的β′-Mg_7Gd相组成;固溶态合金组织为α-Mg固溶体,β′相完全溶解。由于β′相的析出强化作用,四种状态合金中热变形+时效态合金具有最高的抗拉强度为371MPa。铸态合金的断口处伴随着晶界共晶相的破裂,其主要断裂形式为准解理断裂。热变形+时效态合金拉伸断裂形式为撕裂棱和微孔聚合复合作用形成的准解理断裂。退火态和固溶态的断裂形式是以撕裂棱为主的准解理断裂。     

低成本TiH2粉末制备Ti/(TiB+TiC)复合材料的组织与性能

使用低成本的TiH₂粉末代替纯钛粉,通过添加B₄C原位生成TiB和TiC两种增强相,经过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的Ti/(TiB+TiC)钛基复合材料,分析了制备工艺和增强相对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiH₂粉末具有较好的烧结活性,脱氢烧结样品的相对密度可达97.7%;经热挤压工艺,相对密度进一步提升到99.9%,接近于全致密。增强相TiB为短纤维状,TiC为颗粒状,均匀分布在等轴α-Ti基体中,能抑制等轴晶的长大,细化晶粒。热挤压工艺能进一步细化晶粒,使组织更加均匀致密,挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配。TiH₂+4%B₄C(体积分数)挤压态复合材料维氏硬度Hv0.3 310,屈服强度683 MPa,抗拉强度851 MPa,断后伸长率15.1%。     

Cu-Cr-In合金形变热处理过程的组织与性能演变研究

对Cu-0.70Cr-0.15In合金在形变热处理过程中的显微组织及电导率、抗拉强度等演变规律进行了研究。合金铸态组织中,在α相周围不连续分布着(α+Cr)共晶体,In均匀分布于α基体相中;合金在低于500℃时效,依然能清晰保持着时效前冷变形组织形貌,550℃时效120 min后可观察到少量的再结晶组织。结果表明,在经过1000℃×60 min的固溶处理及应变ε为80%的冷变形工艺后,合金在450℃×60min时效后具有最优的电导率和抗拉强度综合性能,其电导率和抗拉强度分别达到81.41%IACS和544 MPa,延伸率δ为13%。合金时效后再经过45%的冷变形,其抗拉强度得到迅速提升,达到641 MPa,电导率和延伸率分别仍可维持在81.2%IACS和4.5%。软化温度测试结果表明,合金时效态和"时效+冷变形"态的软化温度分别为525和440℃。     

固溶温度及SiC含量对粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料组织与性能的影响

以SiC颗粒为增强体,Al-Mg-Cu-Fe-Sn合金作为基体合金,采用真空热压再热挤压的方法制备SiC/Al-Mg基复合材料,然后进行固溶和时效热处理,通过扫描电镜观察热压与挤压态材料的形貌,测试时效态材料的维氏硬度、拉伸性能,并进行电化学腐蚀实验,研究固溶温度及SiC颗粒含量(体积分数,下同)对该复合材料的显微组织与性能的影响。结果表明:随SiC颗粒含量增加,SiC/Al-Mg其复合材料的抗拉强度明显提高,材料在拉伸过程中的Serration现象减弱,10%SiC/Al-Mg基复合材料的屈服强度从基体合金的57 MPa提高到246 MPa,而伸长率从23.5%降低到6.0%。随固溶处理温度从400℃升高到570℃,材料的硬度先升高后降低,在固溶温度为500℃时,10%SiC/Al-Mg基复合材料的硬度HV达到92。粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料的腐蚀行为除了受SiC含量影响外,还与固溶温度有关。