激光表面熔凝对铝-硅共晶合金组织与性能的影响

本文利用大功率CO_2连续式激光器,研究了Al-12.7％S_1共晶合金表面快速熔凝处理的组织与性能。试验结果表明,激光功率密度与激光扫描速度,对Al-Si合金表面熔凝层的组织细化具有重要作用。在快速熔凝条件下,其熔凝表层为极细的α+(α+Si)亚共晶组织,次表层为具有方向性分布的柱状树枝晶组织。由于表层组织的细化,使其显微硬度得到明显提高(由HV50→HV90),而耐磨性与未经处理的铸态组织相比、可提高一倍以上。     

激光熔凝表面强化技术及其数值模拟研究进展

综述了激光熔凝表面强化技术机理及工艺参数影响的研究现状,结合实际分析目前该技术存在的技术瓶颈,并探究了其数值模拟方面的研究进展。认为研制高效的激光表面处理涂层和采用数值模拟的方式进行激光表面处理技术的机理研究是该领域的主要发展方向。另外,笔者认为可采用多种表面硬化处理方式共同作用,使材料在多种因素交互作用下发挥最大的硬化潜能,如在激光熔凝表面处理后加渗氮等表面化学处理方法。     

激光熔凝表面强化技术及其数值模拟研究进展

综述了激光熔凝表面强化技术机理及工艺参数影响的研究现状,结合实际分析目前该技术存在的技术瓶颈,并探究了其数值模拟方面的研究进展。认为研制高效的激光表面处理涂层和采用数值模拟的方式进行激光表面处理技术的机理研究是该领域的主要发展方向。另外,笔者认为可采用多种表面硬化处理方式共同作用,使材料在多种因素交互作用下发挥最大的硬化潜能,如在激光熔凝表面处理后加渗氮等表面化学处理方法。     

4Cr5MoV1Si钢激光表面熔凝处理

本文研究了4Cr5MoVlSi钢经连续CO_2激光束辐照后的显微组织特征、显微硬度变化和热稳定性。结果表明,该钢经激光辐照后形成三层不同的组织:熔凝层、淬火层和基体。熔凝层为精细的树枝晶,成分均匀,消除了夹杂物,其组织为马氏体;淬火层为细小的隐针马氏体和碳化物组成。熔凝组织具有高的硬度和较好的热稳定性。     

42CrMo钢激光淬火组织和硬度的研究

采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理,通过金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度计的观察与检测,分析淬硬层组织、硬度、深度及其与激光工艺参数之间的相互关系。结果表明,淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大,随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小,而硬度的变化不大。激光熔凝淬火后表层出现深约0.3 mm的熔化区,其硬度比内侧稍低,淬硬层深度可达2 mm以上,硬度约为660HV,但熔化区域中心会出现不均匀的变形,进行熔凝淬火时需预留0.2 mm的加工余量。     

热处理对挤压AZ80镁合金杯形件组织和性能的影响

采用环形通道转角挤压工艺在350℃下制备AZ80镁合金杯形构件,并通过OM、SEM、拉伸试验等手段研究固溶、时效工艺对构件显微组织和力学性能的影响,确定与该新型挤压工艺相匹配的最佳热处理工艺参数。结果表明:成形过程中材料受强剪切应力作用,晶粒细化明显,杯形件壁部强度明显提升;残留共晶相引起应力集中导致伸长率降低;固溶处理有效促进脆性共晶相回溶,提升合金的伸长率;直接时效处理时,在共晶相周围聚集形成β-Mg17Al12析出带,降低合金的协调变形能力,导致时效强化效果不明显;通过固溶+时效处理,晶粒尺寸均匀,β-Mg17Al12相沿晶界均匀析出,合金的强度和塑性均得到明显提高。环形通道转角挤压成形的AZ80镁合金杯形件最佳热处理工艺参数为415℃×1.5 h固溶+175℃×36 h时效。     

激光表面处理铝-锂合金的组织与性能

本文研究了激光表面处理对一种使用状态的铝-锂合金组织与性能的影响。实际结果表明,与基材的未再结晶+局部再结晶组织不同,在激光重熔区内,邻近基材是细小的等轴晶区;与此层相邻的是平行于热流方向的拉长晶粒区,心部则为粗大等轴晶粒组织。加快激光束扫描速度,可细化重熔区内晶粒而使显微硬度提高。在时效处理时,激光重熔区比基材硬度要高,而两者的断口形貌则差别不大。     

稀土处理及挤压铸造复合工艺对Al-18Si合金组织的影响

本文用光学显微镜及透射电镜仔细地观察了经混合稀土处理及挤压铸造复合工艺对Al-18Si过共晶合金显微组织的影响,描述了加稀土后共晶体的生长机理。提出了稀土的加入及挤压铸造复合工艺对Al-Si过共晶合金有一定的变质作用,为Al-Si系过共晶合金的应用提供了新的途径及理论根据。     

功率超声作用下纳米TiN对A356合金组织的影响

研究了功率超声作用下的纳米TiN颗粒熔体处理对A356合金微观组织的影响。结果表明：由于纳米TiN与A356合金熔体不润湿,单独加入纳米TiN,合金枝晶减少、初始晶粒细化,而共晶Si相的形貌变化不明显;向熔体中加入纳米TiN后进行功率超声处理,不但合金的初始晶粒细化、枝晶减少,而且共晶Si由长针状转变为短棒状。     

CA法研究超声频率对激光熔覆凝固组织的影响

综合考虑超声的空化作用和声流效应,通过元胞自动机将超声振动作用模型耦合到激光熔覆凝固过程的晶粒形核模型中,研究超声频率对激光熔覆TiC/FeAl凝固组织的影响,并采用直线截点法定量分析凝固组织随超声频率的变化规律,同时采用自行设计的超声振动工作台制备超声辅助激光熔覆TiC/FeAl复合涂层。结果表明:超声的空化作用及声流效应促使激光熔覆TiC/FeAl凝固组织细化,组织及TiC颗粒分布较为均匀;凝固组织随超声频率的增大先细化后粗化,且振动频率为20 k Hz时晶粒细化效果最佳,达到16.7%。模拟计算结果与试验结果一致。     

功率超声作用下纳米TiN对A356合金组织的影响

研究了功率超声作用下的纳米TiN颗粒熔体处理对A356合金微观组织的影响。结果表明:由于纳米TiN与A356合金熔体不润湿,单独加入纳米TiN,合金枝晶减少、初始晶粒细化,而共晶Si相的形貌变化不明显;向熔体中加入纳米TiN后进行功率超声处理,不但合金的初始晶粒细化、枝晶减少,而且共晶Si由长针状转变为短棒状。     

多向锻造及时效对Mg-Gd-Y-Zr组织和力学性能的影响

利用光学显微观察(OM)、透射电子显微分析(TEM)、维氏硬度及力学性能测试等手段,研究多向锻造及时效对Mg-Gd-Y-Zr合金组织及力学性能的影响。结果表明:在1~6道次锻造变形中,随着变形道次的增加,晶粒不断细化;在6道次变形(∑ε=4.2)后样品获得最细的晶粒组织,其平均晶粒尺寸约为7.5μm;对6道次变形样品进行200℃×42 h的峰值时效处理,在晶粒内部分解出细小致密的β′相;样品经锻造后,综合力学性能较均匀化态有显著提高,且随变形道次的增加而不断增加;时效处理使材料的强度获得进一步提升,而伸长率则有所下降;其中,6道次变形样品的变形态、时效态的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为213、312 MPa,10.9%,327、435 MPa,3.0%。变形态样品综合力学性能的逐步提高主要归功于晶粒的不断细化,而时效态样品强度的提升以及伸长率的下降则与β′相的产生密切相关。     

稀土对高铬白口铸铁组织和性能的影响

为了改善高铬白口铸铁的韧性,加入适量稀土合金进行变质处理。结果表明,稀土能使共晶碳化物形态及分布明显改善,并使基体组织显著细化。经热处理后,稀土高铬白口铸铁的冲击韧性值稳定在８～１５Ｊ／ｃｍ２,取得了令人满意的试验结果     

自然时效对AZ31B电场扩散焊接头组织与性能的影响

采用中间添加铝粉的电场辅助扩散技术成功连接AZ31B镁合金。通过OM、SEM、XRD以及剪切实验等方法对比分析焊态和焊后自然时效处理状态下接头焊缝区的显微组织、元素分布、相组成和力学性能,探讨自然时效对镁合金电场辅助扩散焊接头组织和性能的影响规律。结果表明:在焊缝区形成一层与母材基体呈波浪状结合界面的镁-铝共晶反应层,反应产物主要由α-Mg、Al12Mg17和Al3Mg2金属间化合物组成;焊缝区显微硬度明显高于母材;经自然时效处理后接头的抗剪强度最大达60.3 MPa,比焊态下接头的最大抗剪强度(35 MPa)提高约72.3%。     

强激光作用下金属表面的凝固特征研究

研究了将Ｌ－６０５钴基高温合金粉末和Ｔ１５超硬高速钢粉末涂覆在２０Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢表面，经激光熔凝处理后的涂层表面的凝固特征。结果表明：激光熔凝的涂层表面既有以波纹状形式向前推进的，如涂覆有Ｔ１５粉末的凝固表面，也有以直线状枝晶形式为其表面凝固特征的，如涂覆有Ｌ－６０５钴基粉末的凝固表面。这表明材料的表页熔体流动特征及材料的热物理性能参数，将明显地影响凝固表面的特征。     

过共晶铝硅合金缸体/缸套工作面加工技术及应用

综述了低过共晶铝硅合金、中过共晶铝硅合金以及高过共晶铝硅合金缸体/缸套材料的研究及进展情况,详细叙述了缸体孔/缸套工作面激光合金化、激光刻蚀、珩磨加工、等离子体涂覆、化学腐蚀等加工技术,对存在的问题进行分析总结,并提出解决方法。     

过共晶铝硅合金缸体/缸套工作面加工技术及应用

综述了低过共晶铝硅合金、中过共晶铝硅合金以及高过共晶铝硅合金缸体/缸套材料的研究及进展情况,详细叙述了缸体孔/缸套工作面激光合金化、激光刻蚀、珩磨加工、等离子体涂覆、化学腐蚀等加工技术,对存在的问题进行分析总结,并提出解决方法。     

电子束合金化处理对铝硅合金组织性能的影响

采用电子束表面合金化技术对ZL109铝硅合金进行表面强化处理,并进行合金化层的硬度测试、组织特征和相结构分析以及耐磨性试验。研究结果表明,铝硅合金经电子束表面合金化处理后,组织高度细化,并形成具有网状骨骼的亚共晶组织,同时生成许多金属间化合物等强化相而使材料表面硬度大幅度提高,耐磨性能优于高镍铸铁。     

生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

激光处理对灰铸铁表面组织与耐磨性的影响

本文借助光学显微镜、透射电镜(TEM)分析了HT20-40灰铸铁经激光处理后硬化带中显微组织的特征,并进行了快速磨损试验,探讨显微组织与耐磨性的关系。实验结果表明,HT20-40经激光熔化处理后表层组织为树枝状马氏体(M)、残余奥氏体(A′)+树枝间变态菜氏体(M+A′+Fe_3C);经激光不熔化处理后表层组织为马氏体针团+A′+G(石墨)。激光处理后耐磨性显著提高。