水下搅拌摩擦加工Mg-Y-Nd合金的生物腐蚀性能

为研究细晶镁合金的生物腐蚀性能,本研究采用水下搅拌摩擦加工技术(SFSP)制备了晶粒尺寸约为1.3μm、细小第二相颗粒弥散分布的细晶Mg-Y-Nd合金。通过质量损失测试研究其在模拟体液中的生物腐蚀性能,通过拉伸性能测试研究其腐蚀后的力学性能变化,利用扫描电镜观察其腐蚀后的表面及拉伸断口形貌。结果表明:SFSP技术有助于提高镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能;由于微观组织的细化和均匀化,细晶Mg-Y-Nd合金在模拟体液中呈现的是均匀腐蚀行为,在浸泡12 d后还保持了一定的承载强度。     

水下搅拌摩擦加工对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织和力学性能的影响

在空气及水介质中对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行搅拌摩擦加工(FSP),分析了加工区的组织形貌特征,并研究了加工过程中不同冷却介质对加工区组织性能的影响。结果表明,空气中和水下FSP试样的平均晶粒尺寸分别为4和2μm。在空气中及水下FSP过程中,试样的大角度晶界比例提高,织构显著弱化。温度曲线表明：空气中FSP试样的持续热输入时间和冷却速率分别为49 s和8.5℃·s^-1,水下FSP试样为23 s和30.7℃·s^-1。由于水下FSP试样热输入的减少对再结晶过程的影响,其试样组织中的亚结构比例高于空气中FSP试样。同时,水下FSP试样保留了更多均匀分布的LPSO相。空气中FSP试样的屈服强度和抗拉强度分别为213和315 MPa,水下FSP试样分别为334和393 MPa。此外,所有FSP试样无力学性能各向异性。     

铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀性能研究进展

综述了铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀性能的研究进展,总结和评价了接头耐蚀性的常用研究方法。介绍了铝合金搅拌摩擦焊接头应力腐蚀开裂敏感性和常规试验方法,并提出要对搅拌摩擦焊接头腐蚀寿命进行预估,最后列举了改善接头耐蚀性的处理方法。     

相同速度比搅拌摩擦加工对Al-Mg-Si合金搅拌区微观组织演变、力学性能和腐蚀行为的影响

采用搅拌摩擦加工技术对2 mm厚Al-Mg-Si（6061-T6）合金板材进行加工。研究了具有相同速度比的搅拌摩擦加工对搅拌区微观组织演变、显微硬度分布、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明,加工区微观组织如晶粒形貌、平均晶粒尺寸、晶界分布和析出相演变特征具有明显差异,进而对力学性能和腐蚀行为产生显著影响。加工区等轴再结晶晶粒平均尺寸随着加工速度增加而逐渐减小。转速8000 r/min和加工速度800 mm/min工艺下制备的加工区平均晶粒明显细化,析出相分布也更加接近于母材分布特征。最终,该加工区除了耐腐蚀性能轻微改变之外,展现出了较优的力学性能。加工区最大抗拉强度和延伸率分别达281.5 MPa和34.8%,分别为母材的86.3%和122.1%。高速搅拌摩擦加工对腐蚀性能改善不明显,但可有效改善Al-Mg-Si合金的力学性能。     

搅拌摩擦加工对WE43合金组织与性能的影响

采用搅拌摩擦加工工艺制备了WE43稀土镁合金,研究了旋转速度和行走速度对WE43合金显微组织和力学性能的影响,探讨了组织转变规律及其作用机理。结果表明,搅拌摩擦加工处理的WE43合金主要由α-Mg、Mg24Y5和Mg41Nd5相组成;WE43合金的最佳搅拌摩擦加工工艺为旋转速度800 r/min、行走速度600 mm/min;搅拌摩擦加工可以起到细化晶粒、破碎粗大第二相和提高合金强塑性的作用,其强化机制主要为：固溶强化、细晶强化和第二相强化。     

异种铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊焊缝的腐蚀性能对比

在室温0.2 mol/L NaHSO3+0.6 mol/L NaCl溶液中,通过动电位极化曲线测试,电化学阻抗谱(EIS)试验,静态失重试验,对铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG异种焊缝的腐蚀性能进行了对比。结果表明:FSW异种焊缝与MIG异种焊缝、两种母材相比,腐蚀电位Ecorr最大,腐蚀电流密度和平均腐蚀速率最小,极化电阻Rp最大。同时使用扫描电子显微镜(SEM)对失重后试样的表面形貌进行了观察,发现FSW异种焊缝表面平坦均一,而MIG异种焊缝表面比较粗糙。     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

航空7075合金搅拌摩擦加工的组织特征研究

将新型搅拌摩擦加工技术应用于航空7075合金,通过研究固溶态和时效态7075合金在搅拌摩擦加工后的显微形貌演变,探讨了加工过程中的组织转变规律和形变机制。结果表明,固溶态7075合金RD面晶粒呈现长条状,TD面中可见明显的纤维状组织,而ND面的晶粒较为粗大,且晶粒尺寸较不均匀;时效态7075合金在RD面和TD面的晶粒都呈现出纤维状分布特征,而在ND面可见尺寸不等的晶粒;固溶态和时效态7075合金前进侧热机影响区上部组织中都可见向上流动迹象,中部纤维状晶粒与再结晶组织之间的界限几乎呈直角,下部组织由于受到焊核区挤压作用而发生向上扭转。与前进侧相似的是后退侧中下部也有晶粒扭转向上渐变的形态,但是没有明显拐点,变形相对更加缓和。     

铸造镁合金Mg-Nd-Zn-Zr的生物腐蚀性能

对铸态(F)Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr(质量分数,%)镁合金进行了固溶处理(T4)及固溶+人工时效(T6)。采用光学显微镜研究了F、T4、T6状态下Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金的显微组织,采用析氢和失重实验测试合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,并且利用扫描电子显微镜观察了腐蚀后合金的表面腐蚀形貌,采用电化学法测试了合金在模拟体液中的循环极化曲线。结果表明:固溶处理及固溶+人工时效处理均有助于提高合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,且Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金在模拟体液中的腐蚀方式为均匀腐蚀。     

搅拌摩擦加工改性冷喷涂Al-12Si合金涂层的组织和性能

采用冷喷涂在碳钢基体上沉积制备了Al-12Si合金涂层,分别采用平端面和渐开线端面的无针搅拌头以950r/min转速对涂层表面进行搅拌摩擦加工(FSP)改性。采用光镜和扫描电镜对喷涂态和FSP改性后涂层的组织结构进行了表征。结果表明:采用两种搅拌头获得了不同形貌的组织,随着渐开线端面搅拌头的移动,提高了热输入,涂层中组织出现了过热造成的气孔缺陷。Si颗粒在FSP的塑性变形过程中得到了充分的混合,均匀地分散在了涂层中,分析表明沉积粒子的再分布和晶粒的细化能显著提高涂层的表面性能,此外,两种FSP搅拌头改性后涂层表面的硬度分别为113.8HV0.5和125.1HV0.5。     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸造AlSi14合金焊接接头性能的影响北大核心CSCD

研究了采用不同焊接工艺参数时铸造Al Si14高硅铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明,焊核区组织由于发生动态再结晶,晶粒非常细小;热力影响区紧靠焊核区,在较高转速时出现被拉长的组织;热影响区基体α相及共晶Si晶粒尺寸相对于母材均有所增加。在搅拌头转速为1 300 r/min、焊速为100 mm/min时,获得的接头抗拉强度可达到母材的92%;断裂发生在前进侧热影响区,断裂方式是韧性与脆性的混合型断裂;接头显微硬度近似呈"马鞍"形分布,在热力影响区附近硬度低于母材硬度。     

强制冷却搅拌摩擦加工2024铝合金的组织性能研究

在强制冷却条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦加工,分析了各区(母材区、热机影响区、搅拌区)的组织形貌特征,并研究了前进速度对加工区组织性能的影响。结果表明,从母材、热机影响区到搅拌区晶粒逐渐减小,搅拌区为均匀细小的再结晶组织,平均晶粒尺寸达1.9μm;母材大部分为大角度晶界,热机影响区主要为小角度晶界,搅拌区取向差分布呈双峰模态。搅拌区硬度和抗拉强度随前进速度增大而增大。     

Al-Mg合金填充式搅拌摩擦点焊性能

为了确定Al-Mg铝合金填充式搅拌摩擦点焊性能,以Al-Mg铝合金中2 mm的5A06为研究对象,对填充式搅拌摩擦点焊接头进行了剪切拉伸、十字形拉伸、显微组织和疲劳性能等测试,并建立了焊点组织区模型.结果表明,接头显微组织可以分为焊核区、热影响区、热力影响区和母材区部分;旋转频率为2000 r/min时,剪切载荷均值7865 MPa,十字形拉伸载荷均值3480 N;通过SEM和OM分析,点焊接头疲劳裂纹均起始于上下板结合面的焊点边缘,该区域的环沟槽、孔洞及包铝层等缺陷和应力集中是造成疲劳破坏的主要原因.     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状

铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚性、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和超塑性等优点,是理想的航空航天结构材料。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接方法,应用于铝锂合金焊接时展现出制造成本低、环境污染小和接头力学性能好等一系列优点。为进一步提升搅拌摩擦焊在铝锂合金焊接领域的应用,文章从铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织性能方面的国内外研究现状进行了综述,并对未来铝锂合金搅拌摩擦焊的研究方向进行展望。     

搅拌摩擦增材制造技术研究进展EI北大核心CSCD

本文归纳总结了国内外的搅拌摩擦增材制造(FSAM)技术的研究进展,搅拌摩擦增材制造具有成形快、增材效率高、过程绿色环保等特点。此外,其作为一种固相增材技术,能够有效避免其他熔化增材方法成形过程中引起的缩松、孔隙等缺陷。目前报道的搅拌摩擦增材制造方法,大致可以分为4大类:轴向增材制造、径向增材制造、消耗型搅拌摩擦工具增材制造和叠加板材增材制造。详细列举了搅拌摩擦增材与激光、电弧增材样品微观组织与性能,阐述了不同增材方法的优缺点和适用领域,介绍了搅拌摩擦增材设备单位及已经开展的初步应用和未来设计的搅拌摩擦增材装置的发展方向,为搅拌摩擦增材技术的进一步应用奠定了基础。     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

搅拌摩擦加工SiC复合层对镁合金摩擦磨损性能的影响

研究了搅拌摩擦加工（FSP）AZ91D镁合金SiC复合层的微观组织和磨损性能。结果表明,复合层SiC粒子分布均匀,晶粒细小,成分均一,抗摩擦磨损性能较基体有大幅度提高。     

搅拌摩擦加工超细晶及纳米结构Cu-Al合金的微观组织和力学性能研究

通过强制冷却的搅拌摩擦加工(FSP)技术在Cu-Al合金中得到了超细晶和纳米结构的微观组织,利用电子背散射衍射、透射电子显微镜等技术研究了层错能对FSP Cu-Al合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,FSP Cu-Al合金为均匀、等轴的再结晶组织,随着层错能的减小,晶粒尺寸不断降低,而且在低层错能的FSP Cu-Al合金中,超细晶粒内部生成了丰富的纳米孪晶片层组织,进一步细化了微观组织.由于微观组织的逐步细化,FSP Cu-Al合金的强度随层错能的降低逐步提高,而均匀延伸率呈现出先增加后减小的趋势.     

搅拌摩擦加工对选区激光熔化AlSi10Mg合金纳米力学行为的影响

使用搅拌摩擦加工(FSP)技术对选区激光熔化制备的AlSi10Mg合金进行表面改性,采用循环纳米压痕技术研究了循环载荷下FSP对材料的纳米力学行为的影响.结果 表明,FSP可以显著改善SLM-AlSi10Mg合金的组织均匀性,使得晶粒转变为更为细小的等轴晶晶粒,降低其弹性模量和接触硬度.随着循环次数的增加,材料的接触硬...     

晶粒尺寸对CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损性能及腐蚀性能的影响

采用电子背散射衍射仪和扫描电子显微镜研究晶粒尺寸对等摩尔比CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。结果表明：相比较于铸态样品(粗晶,123.56μm),再结晶样品(细晶,5.93μm)具备更优异的强韧化协调性能,其抗拉强度达816.46 MPa,伸长率达59.15%。这归因于晶界面积的增加和退火孪晶的出现,使变形过程中位错滑移受阻。细晶样品的摩擦磨损性能显著提高,摩擦因数、磨损率和磨损体积均降低(分别降低约63.5%、54.7%和54.7%),这是由于在摩擦磨损过程中其氧化膜相较于粗晶粒氧化膜表现更加稳定。在中性、酸性和碱性溶液中,细晶样品的自腐蚀电位分别提高0.041、0.005和0.049 V;而自腐蚀电流则分别降低2.88×10^-8、0.34×10^-5和2.82×10^-8 A,且其表面形成更致密、更厚的钝化膜。因此,细晶样品在中性、酸性和碱性溶液中具有更优异的耐腐蚀性能。这是由于细晶导致晶界长度增大,从而减小自腐蚀电流,而且晶界密度的增加有利于Cr元素的扩散,产生更多的形核位置形成钝化膜。