关于金属型球铁的机械性能

1、绪言在以前的报告中叙述了关于金属型球墨铸铁的机械性能。用JIS4号抗拉试样,作为热处理特性,能得到高抗拉强度的材质。本研究目的是对有关上述机械性能加以详细研究,在各种热处理条件下的组织变化,用差示热分析法、图象解析法来进行实验研究。     

金属型涂料绝热与强度性能的测试与评价

金属型涂料的绝热性能与强度是评价性能的两个重要参数。本文提出了测试这两种性能的实验方法：采用浸入法，测试涂料的传热系数；设计专用试样，测试涂层的抗剪强度。为研制性能优良的金属型涂料，提供了测试与评价手段。     

ZL205A电弧熔丝增材制造堆积体的组织与性能

用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)进行ZL205A铝合金的堆积实验。通过金相、SEM、EDS及拉伸试验,考察堆积体的微观组织和力学性能等,并与金属型铸造试样进行对比。结果发现,堆积体厚度均匀,表面平整,堆积体中元素B和Cd的烧损率分别达到60%和50%。与金属型铸造铸态试样相比较,WAAM直接堆积态晶粒大小更均匀,晶粒尺寸更小,析出相在晶内和晶界上均匀分布。T6热处理后,θ相完全固溶到Al基体中,在晶界上均匀分布着复熔T相,堆积体T6的力学性能达到抗拉强度500Mpa,屈服强度450Mpa,延伸率10%,均高于金属型铸造试样的水平,且试样在横纵两个方向上力学性能一致。     

热变形对A356金属型铸件性能和组织的影响

热变形会改变金属型铸件的力学性能和组织,针对铸件相同部位的不同变形量及不同部位的相同变形量,研究了其热变形前后性能和组织的差异.结果表明,热变形不仅可以有效地消除铸造缺陷,而且使共晶硅颗粒呈有序分布,从而提高了金属型铸件的伸长率,试样同一部位的伸长率从铸态的2.1%提高到热变形态的11.0%;不同部位的试样在经过变形量为20%的热变形后,伸长率分别提高到6.1%、7.86%和8.7%.     

铸造Al-Mg-Mn合金的显微组织及力学性能

研究了Mg含量、冷却速度、固溶处理对Al-6.8Mg-0.3Mn、Al-3.8Mg-0.3Mn两种合金力学性能的影响。结果表明,随着Mg含量提高,晶界相增多。当Mg含量提高到6.8%时,晶界出现网状组织;随着Mg含量升高,合金强度提高,塑性下降;通过砂型铸造空冷、金属型铸造空冷、金属型铸造淬火来实现不同的冷却速度,发现金属型淬火试样的金相组织中,在晶界附近没有析出网絮状或颗粒状第二相,而强度和伸长率要高于其他两种工艺。两种合金经过430℃×60h固溶处理后,合金的综合力学性能得到大幅度提高。Al-6.8Mg-0.3Mn金属型铸造空冷试样固溶后抗拉强度由280MPa提高到335MPa,伸长率由10.4%提高到20%。     

pH值对触变成形和金属型铸造AZ91D镁合金试样应力腐蚀行为的影响

采用静载荷实验和扫描电镜,研究了pH值对触变成形和金属型AZ91D镁合金应力腐蚀行为的影响。通过对试验现象、试样断裂时间及断口形貌的对比分析,结果表明:触变成形AZ91D镁合金的抗应力腐蚀敏感性明显高于金属型AZ91D镁合金的。主要是由于触变成形工艺的优良性,使得镁合金的组织在二次加热等温处理的过程中具有了球状的组织结构,而并非像金属型那样的树枝晶状的组织。同时这种成形工艺也降低了铸件的缩松、气孔和氧化夹杂等缺陷。     

半固态ZA27合金剪切应变特征与显微组织分析

采用静态压力试验方法,在不同的温度和载荷下,对半固态ZA27合金的金属型和砂型试样的静态剪切应变特征曲线进行了测试和比较。发现在半固态温度高于430℃时,金属型试样的应力水平明显低于砂型,而且进入触变成型的时间短。比较481℃变形组织演变过程,发现起初金属型的液相转化速度慢于砂型,而保温15 min后液相较多,且枝晶明显细化。     

冷却速度变化对12Cr铸铁碳化物的影响

采用砂型、金属型、水冷浇注制备含Cr量为12%的过共晶铸铁。研究冷却速度变化对Cr12铸铁凝固组织中碳化物形成特征及碳化物类型转变的影响,探讨了碳化物类型发生转变的原因。结果表明:冷却速度对碳化物尺寸和碳化物类型有很大影响。在砂型和金属型冷却试样中,凝固组织的组成和初生碳化物的形貌没有明显变化,凝固组织均由块状的M7C3型初生碳化物和菊花状的共晶团(M7C3+奥氏体)所组成。金属型冷却试样的碳化物尺寸和共晶团尺寸比砂型试样的细小。水冷条件下,凝固组织中的碳化物有明显的方向性,碳化物尺寸明显减小,凝固组织中出现了M3C+M7C3混合型碳化物,冷却速度的差异改变了碳化物的类型。     

离心铸造AZ81镁合金的组织结构和力学性能研究

分别采用离心铸造和金属型重力铸造制备了AZ81镁合金试样,并对两种试样的晶粒结构、第二相分布与拉伸性能、硬度等进行了比较。试验结果表明,与金属型重力铸造相比,离心铸造试件的晶粒明显细化,抗拉强度、屈服强度、伸长率有明显提高,显微硬度有所提高。     

铸造镁合金AZ91D金相腐蚀方法研究

对砂型和金属型铸造AZ91D试样进行了铸态下与固溶处理后金相腐蚀研究,对压铸AZ91D试样进行铸态金相腐蚀和EBSD试验研究.结果表明,铸态砂型和金属型试样树枝晶形状显示六重对称性特征,一次枝晶间夹角为60°,固溶处理后晶粒尺寸变大.压铸试样冷却速度快,枝晶不能充分生长,难以显示六重对称性特征,EBSD试验能够准确测量压铸试样的晶粒尺寸和晶粒取向.     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

Tailored blank welding between low carbon steel sheet and STS 304 stainless steel sheet by CO2 laser beam

A basic reseach of tailored blank welding between a low carbon steel sheet and a STS 304 stainless steel sheet was carried out with CO₂ laser beam. The materials used in this work were a low carbon steel sheet with a thickness of 0.9 mm and a STS 304 stainless steel sheet with the same thickness. Experiments were carried out by applying the Taguchi method to obtain optimized conditions in order to apply this tailored blank laser welding method in the practical manufacturing process. In order to compare the laser welding results with the conventional welding process, GTA welding was carried out for the same materials. Optical microscopy, SEM and XRD analyses were performed to observe the microstructures and to analyze the various phases. A tensile test, hardness test and Erichsen test were performed to evaluate the formability of welded specimens. In addition, immersion test was carried to estimate corrosion resistance. A WDS analysis showed that laser welding resulted in almost the same dilution of both low carbon steel and stainless steel in welded metal, meanwhile, GTA welding resulted in more dilution of stainless steel due to its slower heat conductivity. The formability of the laser welded specimen reached 83% of that in base metal. On the other hand, it was 63% in the case of GTA welding. During the tension test, base metal was fractured in the case of a laser welded specimen, meanwhile the welded zone was fractured in the case of the GTA welded specimen. The corrosion test showed that weight loss per unit area was less in the laser welded specimen than that of the GTA welded specimen.     

中心区减薄的十字形试件拉伸性能研究

中心区减薄的十字形试件拉伸,是实现板料双向拉伸变路径条件下,达到大变形以至破裂的可行试验方法,对于复杂加载路径板料屈服行为及成形极限研究,有重要的试验意义。通过标准单向拉伸试验,对比研究了板材减薄前后单向拉伸性能的变化。对于中心区方形减薄的十字形试件,进行了单臂试件和十字形试件的单向拉伸试验,验证了中心区减薄后应力计算的正确性。     

Determination of the flow stress and contact friction of sheet metal in a multi-layered upsetting test

This paper describes the identification of hardening parameters of DC05 sheet metal and contact friction coefficients using a multi-layered upsetting test (MLUT), the modified two specimen method (MTSM) and a finite element based inverse method. The MTSM is adopted in order to identify the friction coefficient between the tools and the stacked circular specimens which are cut from the base material by spark erosion. Next, the hardening behaviour is identified inversely by combining the results of a MLUT and finite element simulations of the test setup. Finally, the results are compared with standard tensile tests and it is shown that the MLUT is a viable alternative for the identification of the local hardening behaviour of sheet metal where standard test specimens cannot be prepared due to size limitations of the specimen.     

铝合金拉伸试样金属型模具优化

设计了一种采用不同浇注系统的铝合金拉伸试样金属型模具,以减少铸件的缺陷、提升铸件的质量。利用Pro CAST对铸造过程进行模拟,对拉伸试样充型凝固过程中的各物理场进行分析,预测其铸造缺陷和二次枝晶臂间距。确定优化模具的合理性后进行实验验证。实验结果表明:优化模具能够有效阻止前沿含有氧化薄膜的金属熔体进入型腔;优化模具的扇形流道,使充型过程平稳,避免型腔内出现卷气现象;试样能够实现顺序凝固,成功消除试样中的缩松、缩孔缺陷;优化模具试样的二次枝晶臂间距为33. 2μm,抗拉强度为215 N·mm-2,屈服强度为173 N·mm-2,断后伸长率为4. 5%。优化后的模具能有效地减少拉伸试样中的铸造缺陷并减小二次枝晶臂间距,提升了拉伸试样的力学性能。     

芳纶/聚合物基复合材料层间剪切性能研究

按照国内外现行试验方法进行芳纶复合材料层间剪切性能测试,发现试样仅出现大弯曲变形,没有出现层间分层失效模式,推断现有方法无法正确表征和测试芳纶纤维增强聚合物基复合材料的层间剪切强度。通过基于界面元原理的复合材料层合板试验数值仿真,优化了试样的厚度和试验跨厚比。按照优化参数试验,试样出现了层间分层的正确失效模式,获得了真实的层间剪切强度,并与仿真结果吻合较好。由此,建议修订现有试验方法或建立专门的芳纶复合材料层合板层间剪切强度标准试验方法。     

Castability of Cu54Ni6Zr22Ti18 bulk amorphous alloy

Castability, in a narrow sense, means the formability of a particular liquid metal into a desired shape by transformation from liquid to solid. Considering the importance of recycling, the reuse of returned scrap should be related to castability. In addition, glass forming ability should also be studied for bulk amorphous metals, as it is very closely related to crack formation during casting. This paper reports a study on the castability of Cu-base bulk amorphous alloy made by conventional vacuum induction melting. The effects of specimen thickness, number of remeltings, and mold temperature were investigated. A test mold for thin plate specimens was designed in order to evaluate the liquid formability of the alloy. Mold filling was good for 2 mm specimens; however, many cracks were observed after cooling. While the mold cavities were not fully filled for 1 mm specimens, no cracks could be found. The glass forming ability also became worse with increasing number of remeltings; this worsening is believed to be caused by the increase in oxygen content.     

金属拉伸试样断口分析方法

讨论了金属拉伸试验过程中拉伸试样的应力分布情况和断裂过程,分析了影响断口形貌的因素,并将拉伸断口与冲击断口进行比较。提出的金属拉伸试样断口分析方法是可行的。     

表面显微硬度国内外检测标准探析

目的为制定一个更适合我国民航行业的航空材料显微硬度检测标准提供参考。方法显微硬度检测是测试金属涂层硬度的重要方法,国内外对显微硬度的检测都有相应的标准规范,从试验方法(适用范围、试验原理、试验设备、试验程序、试样制备、精度和误差)、硬度计的检验(直接检验、间接检验、周检)以及标准块的标定(标准块的制造、标准机、标定方法)3个方面,对比分析GB/T 4340—1999金属维氏硬度试验标准与ASTM E384—2011在内容上的主要异同。结果 ASTM E384—2011规定的试验力、对角线长度范围更广,试验程序更加具体细致,对误差来源的分析更加全面,但操作较GB/T 4340—1999繁琐;GB/T 4340—1999规定的操作程序简单易懂,且对曲面硬度值也适用,但在试样制备、试验程序、硬度计检验以及标准块标定上不及ASTM E384—2011具体规范。结论在制定我国民航行业显微硬度检测标准时,与GB/T 4340—1999相比,ASTM E384—2011的主要特点是更加精确、规范,实用性高,更符合我国民航行业行情。     

TC4钛合金激光焊对接接头静力拉伸载荷下变形行为特征研究

静载拉伸试验是最基本的、应用最广的材料力学性能试验。本文试图通过对静力拉伸载荷下TC4母材和激光焊缝接头试样红外热像的记录和温度场变化特征的对比分析,来揭示激光焊缝的存在对于试样受力变形行为的影响规律。研究结果表明：宏观抗拉强度、屈服强度以及断裂时间都基本相同的焊缝和母材试样,其红外结果存在相同点,同时也存在明显的差异性。首先,开始出现物理屈服现象的时间以及对应的应力有差异;焊缝和母材试样在物理屈服发生后,其温度分布及演变规律具有很大的差异性,表明了焊缝的存在对试样的塑性变形规律具有较大的影响。