退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中,且弥散二次Si粒子也逐渐溶解消失。激光选区熔化成形AlSi10Mg合金经退火后,其延伸率大幅提高,拉伸断口表现出韧性断裂特征。在270～280℃下退火2h,延伸率分别达到15.7%(X/Y向)和12.7%(Z向)以上,且强度保持在一个较高的水平(300MPa),实现了强度/塑性的良好匹配。通过拉伸试样断口分析,认为导致裂纹源萌生的主要原因是未熔粉体、气孔及氧化物等缺陷。     

微量锆元素对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织及性能的影响

采用激光选区熔化技术制备添加不同质量分数(0～0.5％)锆元素的AlSi10Mg合金,并进行了固溶时效处理,研究了锆元素对合金组织及性能的影响.结果表明:热处理前合金均主要由α-Al相和共晶硅相组成,添加锆后合金中生成ZrAlSi相,随着锆添加量的增加,α-Al相和共晶硅相先细化后粗化,在锆质量分数为0.3％时细化效果...     

电磁充型对铸造AlSi7CuMg合金强化性能的影响

通过对自行设计的电磁充型铸造试验装置主要工艺参数的测定试验,确定了电磁泵励磁电流与磁感应强度及电极电流与铝液柱高（泵高）关系。建立电磁充型反重力砂型铸造的加压工艺,进行了电磁充型对铸造AlSi7CuMg合金强化性能的影响试验研究。试验结果表明：在电磁场作用下AlSi7CuMg合金的热处理金相组织中的共晶相均匀弥散、力学性能明显提高。     

热处理对增材制造AlSi10Mg超精密车削特性的影响机理

由于激光选区熔化(增材制造)直接成型的AlSi10Mg合金零件表面相对粗糙,很难满足对表面精度要求高的行业需求。而具有获取纳米级表面精度能力的超精密加工为提高激光选区熔化零件的表面质量提供了有前景的后处理解决方案。采用金刚石刀具分别对直接成型、低温退火、固溶处理以及时效处理后的AlSi10Mg合金的微量切削特性进行研究,讨论微观组织演变与切削参数对AlSi10Mg合金的超精密切削特性的影响机理,揭示热处理状态对切削力、切削表面质量与切屑形貌等的影响规律。以探索快速高效地将成型零件表面质量提高到镜面水平的方法。结果表明：激光选区熔化直接成型的AlSi10Mg合金微观组织以微米级的网格结构为主,其显微维氏硬度和切削力均大于热处理后的样品;切削力同时受到合金的微观组织和力学性能的综合影响;直接成型的样品沟槽表面质量最好,低温退火样品次之,固溶处理样品最差;高温热处理后形成的大块的Si颗粒会增加切屑的脆性,并降低样品的X轴切削力;增加切削深度和切削速度均会导致切削力的增加和表面质量的恶化,且切削深度对切削力和表面质量的影响更大;直接成型样品的镜面加工质量最好,表面粗糙度(Ra)数值可降低到11.2 nm,远低于直接成型样品的～10 µm。本研究为实现激光选区熔化成立铝合金零件的表面质量提升到镜面水平提供了理论和应用参考。     

热处理对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金中共晶硅形貌与分布的影响

通过激光选区熔化(SLM)技术制备AlSi10Mg合金,分析了沉积态合金的显微组织,研究了3种热处理工艺(T6、T2、T6+T2)对共晶硅形貌和分布的影响。结果表明:沉积态合金表面熔池由中心向边界依次为细晶区、粗晶区和重熔区,合金中共晶硅呈短纤维状,尺寸为纳米级;热处理前后,AlSi10Mg合金均由铝、硅以及Mg_2Si相组成;热处理后共晶硅分布更加均匀,组织均匀性提高;沉积态合金依次经T6,T2工艺处理后,其共晶硅的硅元素含量增加,共晶硅纯度提高。     

激光选区熔化制备负泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金性能的数值模拟

将椭圆孔的长/短轴之比、短轴半轴长和初始胞元的边长作为设计参数,提出了一种简化的负泊松比椭圆多孔材料设计方法,通过几何关系建立了材料泊松比与设计参数间的数学模型,基于Gibson-Ashby模型建立了弹性模量与设计参数间的数学模型;通过准静态压缩试验对采用激光选区熔化技术制备的负泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金的泊松比数学模型进行验证,并确定弹性模量数学模型中的常数C。结果表明:采用所建立的泊松比与设计参数数学模型计算得到负泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金的泊松比与试验值相吻合,相对误差在10%~15%;椭圆长/短轴之比、短轴半轴长与泊松比呈负相关,而初始胞元边长与泊松比呈正相关;计算得到泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金弹性模量数学模型中的常数C约为4.123。     

过滤净化对Al—Zn—Mg—Cu合金时效过程的影响

叙述了在工业生产条件下获得的过滤和未过滤的Al-Zn-Mg-Cu合金(LC_4合金)铸锭,进行多方向锻造后,考察时效时间对过滤前后合金硬度变化规律的影响;进而用透射电子显微镜观察了曾否过滤研究的LC_4合金时效处理过程的微观组织变化,过滤净化对合金时效过程的影响。结果表明:过滤净化可以减少合金非均质生核(异常析出)的倾向,有利于获得比较弥散和细小的沉淀、弥散相。因此过滤净化提高了LC_4合金时效后的硬度、延长了过时效的时间。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg合金的铺粉厚度

基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10-5 g/(s·mm2),孔隙率在0.05%以下,抗拉强度高于440 MPa,成形的测试试样尺寸误差均在±0.1 mm以内。试样上表面的表面粗糙度Ra在4 μm以下,侧表面的表面粗糙度Ra在5 μm以下。铺粉厚度30 μm的试样表面质量最优。     

间断直流磁场对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金凝固组织和性能的影响

对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金的凝固过程施加不同直流电压(0～300 V)和放电频率(0～20 Hz)以及占空比为30%的间断直流磁场,研究了间断直流磁场对其凝固组织及力学性能的影响。结果表明：间断直流磁场有效细化了合金的凝固组织,初生α-Al相由无磁场时的粗大枝晶变为细小的蔷薇状晶粒,第二相由粗大而连续的网格状结构变为细小而断续分布结构。随着直流电压的增加,合金的晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均减小,抗压强度和断裂应变均先升后降;随着放电频率的增加,晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均先减小后增大,抗压强度和断裂应变均先升后降。施加间断直流磁场后,合金的拉伸性能提高,断口中的准解理面减少,撕裂棱增多。当直流电压为200 V、放电频率为5 Hz时,合金的抗压强度和断裂应变最大,与无磁场时相比分别提高了31.6%和43%,抗拉强度和断后伸长率则分别提高了79.71%和83.3%。     

热处理对高真空压铸AlSi10MnMg合金拉伸性能的影响

分别对高真空压铸AlSi10MnMg合金进行T5(180℃×2 h)、T6(515℃×1 h空冷+175℃×2 h)和T7(460℃×1 h水冷+175℃×2.5 h)热处理,研究了不同热处理条件下该合金的显微组织和拉伸性能。结果表明：经过T5热处理后的铸态试验合金铝基体相长大,圆整度较高,晶粒尺寸主要集中在20～80μm,硅相仍呈细长状,与铸态试验合金相比,试验合金的抗拉强度提高了8.9%,断后伸长率降低了9.1%;经过T6和T7热处理后,铝基体相形状不规则程度降低,晶粒尺寸分别为2～50,2～30μm,组织更均匀致密,硅相由铸态时的细长状演变为规则的圆形,试验合金的抗拉强度分别降低了26.0%和23.9%,断后伸长率分别提高了54.5%和72.7%;铸态和T5态试验合金的拉伸断裂方式均为韧脆混合断裂,T6和T7态试验合金的断裂方式则以韧性断裂为主,其中T7态试验合金拉伸断口中的韧窝细密且深,塑性更好。     

GO/AlSi10Mg激光熔化沉积组织性能研究

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别打印AlSi10Mg成形件和GO/AlSi10Mg成形件,对比分析两种LMD成形件的微观组织和力学性能,探究GO调控AlSi10Mg合金成形件强韧性的机理。结果表明,添加0.1%GO的LMD成形复合材料抗拉强度提升了10.3%,延伸率提高了170%,硬度提高了5.8%,拉伸断口从脆性断裂特征转变成韧性断裂特征。GO在高能激光的作用下发生还原反应生成石墨烯,石墨烯对复合材料起到了晶粒细化的效果。拉伸试验过程中位错在石墨烯附近聚集并缠结,石墨烯在铝基体中的钉扎作用阻碍了位错的移动、促进了位错增殖,而且石墨烯与Al基体有较强界面结合,起到载荷转移和桥接作用。由于晶粒细化、位错强化、载荷转移强化以及桥接作用,提出的GO/AlSi10Mg激光熔化沉积技术提高了铝合金成形件的强韧性,为铝合金激光熔化沉积技术的应用和发展提供了...     

能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律,并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法,统计了试样内部缺陷的类型和尺寸,分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因,得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明,合适的激光能量输入是获得高致密度的关键,当激光能量密度处于47.62～50.00 J/mm3区间时,试样致密度最高,此时试样中夹杂缺陷消失,孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样,其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上,优于铸造AlSi10Mg合金。     

Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金显微组织及力学性能研究

采用挤压结合固溶时效方法,对铸态Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金进行了处理。利用扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计等,研究该本合金在不同的热处理工艺下的显微组织及力学性能。试验结果表明,在铸态下,本合金的显微组织由α-Mg基体、大量颗粒状的第二相Mg2Sn、少量的针状YMg—Sn相组成。经过挤压和固溶后,微观组织中出现纤维状条纹,获得最佳力学性能的时效时间是66h（〈180℃）。拉伸试验表明,最大延伸率8为7％,抗拉强度约为230MPa。断口分析发现,合金的断裂方式主要为准解理断裂。     

Ca对Mg-6Al合金微观组织和力学性能的影响

通过采用合金制备、组织分析、力学性能测试等手段,研究了Ca的加入对Mg-6Al合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,适量Ca的加入能够细化合金组织,随着Ca加入量的增加,β-Mg17Al12相逐渐消失,并沿晶界析出了高熔点的Al2Ca相。同时,Ca的加入使得相形貌从细骨骼状逐渐演变为连续网状。3种工作温度的力学性能检测结果表明,随Ca的加入,试验合金的拉伸性能先增加后降低,且在Ca含量为0.5%、1%时,分别获得最佳室温和高温性能,但Ca的加入降低了整体的合金塑性。     

焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响

轻质化的需求使得人们把关注的焦点集中于轻质材料,高强铝合金作为钢结构材料的最佳替代品,受到越来越广泛的关注,利用电子束焊接高强铝合金,为获得性能优良的2A14高强铝合金电子束焊接接头,采用焊后热处理,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、维氏硬度测试、接头拉伸性能测试等方法研究焊后热处理对2A14电子束焊接接头显微组织和性能的影响。结果表明,通过焊后热处理,焊缝中心原晶界分布的网状共晶组织回溶于基体组织中消失,焊缝内部析出大量弥散强化项,基体强化效果增强,显微硬度显著升高,由焊态下低于母材硬度直接升高至超过母材硬度。接头抗拉强度由原来的355MPa提高到465 MPa,超过了母材强度。接头断裂均发生在焊缝,由断口分析发现热处理后接头韧性增强,韧窝深度增加,且有第二相质点出现。     

稀土钇对Zn-25Al铸态组织及力学性能的影响

以Zn-25Al合金为基体材料,通过常规铸造方法制备了不同稀土含量的锌铝合金。采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、硬度计等分析研究了稀土Y对试验合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,添加稀土钇后,在锌铝合金中,其与Al、Zn等元素形成硬度高、热硬性好的复杂成分化合物且分散于晶界和枝晶中,细化了组织,有效地阻碍了高温时基体的变形和晶界移动。随着钇含量的增加,在室温、100℃和180℃3个温度下合金的抗拉强度和硬度基本上呈先升后降的趋势。当钇含量为0.6%时合金的综合性能最好,高温强度和硬度提高显著。180℃时的抗拉强度比不加Y时提高33.3%,硬度提高64.9%。当钇含量超过0.6%时力学性能下降。     

Mg-6Al-3Zn-2Ca-xNd合金微观组织及性能研究

研究了添加不同含量的稀土元素Nd对AZC632镁合金显微组织和力学性能的影响,结果表明,在AZC632镁合金中添加适量的Nd元素,能使合金基体组织均匀、晶粒细化,第2相β-Mg17Al12分离变细变少,由连续网状分布转变为离散断续的条状及点状分布,同时也出现了针状的新相。随着Nd元素含量的增加,AZC632镁合金的抗拉强度、伸长率及硬度也都得到了明显的改变。