放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究

通过调整电火花成形加工的主要放电参数,对聚晶金刚石(PCD)样品进行放电加工.进而对样品进行X射线衍射分析,并在扫描电子显微镜下观察其表层结构.弄清了放电加工后PCD表面变质层的主要成分及其产生的原因,分析了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度的影响.为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据.     

钴的脱除工艺对聚晶金刚石复合片性能的影响

聚晶金刚石复合片(PDC)是一种用于油气钻采、矿物开采的超硬复合材料,需要通过脱除金刚石层中的钴来提高耐磨性和抗冲击性能。本文以盐酸、硫酸和路易斯酸(FeCl₃)作为脱钴试剂,使用加压化学沉淀法对金刚石复合片进行脱钴,研究脱钴试剂的原料配比、脱钴反应压力、脱钴反应时间对金刚石复合片脱钴效率及性能的影响。结果表明,使用加压化学沉淀法可以高效脱除PDC中的钴。将1片PDC和60 mL脱钴试剂进行反应,脱钴试剂中HCl浓度为6 mol/L,硫酸加入量为60 mL/L、路易斯酸加入量为50 g/L,反应温度为160℃,反应压力控制在0.8 MPa为最优脱钴工艺条件,反应时间72 h,脱钴深度可达580μm,达到了1.2 mm金刚石复合片脱钴要求(脱钴深度>0.5 mm)。使用加压化学沉淀法比常规酸浸出法脱钴效率更高,脱钴后金刚石复合片耐磨性更高,抗冲击韧性更好。     

聚晶金刚石复合片界面微观结构对性能的影响

以硬质合金基体及优选的主晶为25μm的金刚石颗粒为原料,在2种工艺下用国产铰链式六面顶压机高温高压制备聚晶金刚石复合片(PDC),研究PDC界面处微观结构对其性能的影响。结果表明：工艺1制备的PDC界面处存在类树枝状枝晶金属池,其是硬质合金中的金属元素向聚晶金刚石层方向迁移形成的,主要元素为C、W、Co;而工艺2制备的PDC中不存在此类现象。工艺1制备的PDC的耐热温度为870℃,抗冲击等级为32,磨口面积为5.860 mm²;工艺2制备的PDC的耐热温度为920℃,抗冲击等级为45,磨口面积为5.166 mm²。工艺2制备的PDC相对于工艺1制备的PDC,其耐热温度、抗冲击性能和耐磨性能分别提高50℃、40.6%和11.8%。     

刃磨时残余应力对硬质合金强度特性的影响

研究了在金刚石刃磨和电金刚石刃磨时硬质合金刀片上引起的残余应力 ,及其对硬质合金强度的影响     

调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜力学性能影响

采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面分别沉积不同调制周期、不同R_Ti/TiN:R_Zr/ZrN调制比和不同厚度的Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、划痕仪、显微硬度计和应力测试仪分析测试了多层膜的截面形貌、厚度、结合力、硬度和残余应力;重点研究了调制周期、调制比和膜层厚度等调制结构的改变对多层膜残余应力和相关性能的影响。结果表明：增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;降低RTi/TiN:RZr/ZrN调制比,则残余应力增大,结合力下降,硬度增加;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度都提高,当膜层厚度达到7.54μm后,硬度稳定在30Gpa左右。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织和力学性能的影响

针对航空发动机TC17钛合金叶片易受外来物打伤实际问题,需要进一步提高叶片的疲劳强度。对板状TC17钛合金进行不同激光功率密度下的激光冲击,分别利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、残余应力测试仪和显微硬度计分别对激光冲击前后TC17钛合金的组织和力学性能进行了观察和测试,再选取强化效果较好的功率密度为4 GW/cm2时对叶片强化后进行振动疲劳试验。结果表明:TC17钛合金在不同功率密度激光冲击后,表面组织产生大量高密度位错和纳米晶,随着功率密度的增大,晶粒细化程度越大;残余应力值和显微硬度都随深度增加而减小,表面显微硬度提高了20%,并形成800μm左右的硬度影响层;而功率密度为4 GW/cm2时提高幅度最大,HV0.1硬度为4310 MPa,表面残余压应力达到628.2 MPa,且残余应力在280和450℃下具有较好的热稳定性;TC17钛合金叶片在4 GW/cm2参数下强化后,其振动疲劳寿命提高了2倍。     

梯度微纳米复合陶瓷刀具材料的力学性能和微观结构

针对高速切削航空难加工材料镍基高温合金时对高性能刀具的迫切需求,采用热压烧结工艺,制备sialon梯度微纳米复合陶瓷刀具材料,研究烧结温度、保温时间、梯度层数对刀具材料力学性能及显微组织的影响。利用X射线衍射仪分析材料的物相组成,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对微观形貌进行分析。结果表明:在1750℃烧结、压力35 MPa、保温60 min的条件下,成功合成了β-sialon。具有7层梯度结构的刀具材料在此工艺条件下可获得最优的力学性能:抗弯强度σf=840 MPa,表层维氏硬度HV为17.32 GPa,表层断裂韧性K_(IC)=8.96 MPa×m~(1/2),表层残余应力σ_r=-423 MPa,满足刀具材料的使用要求。微纳米颗粒的同时加入和合理的梯度结构是获得较高力学性能的主要原因。     

热处理对Fe-Cr基喷涂层组织及力学性能的影响

用XRD残余应力测试仪、纳米压痕仪、扫描电镜、X射线衍射和T-11磨损试验机等方法研究了不同的热处理温度对高速电弧喷涂7Cr13涂层的残余应力分布、弹性模量、微观组织和耐磨性能的影响。结果表明,适当的热处理工艺能降低涂层的孔隙率;释放涂层的残余拉应力,当热处理的温度在225℃左右时,涂层由拉应力转变为压应力;涂层的弹性模量和热处理温度之间成正比关系。磨损试验结果表明,随着热处理温度的升高,涂层硬度逐渐增大,从而改善了涂层的耐磨性。     

不同沉积温度对纳米Ti薄膜微观结构和残余应力的影响

本实验采用纳米压痕技术利用Suresh模型和Lee模型研究了直流磁控溅射制备薄膜时,不同基底温度对Ti薄膜内部残余应力的影响,并将其计算结果与曲率法测试结果进行比较分析。同时结合原子力和XRD对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析。研究发现：Suresh模型的计算结果与曲率法测量结果更为接近,Lee模型更适合对Ti薄膜中的应力大小进行计算。计算结果表明：金属Ti薄膜表面晶粒随基底温度的增加先增大后减小,薄膜中的残余应力则由压应力转变为拉应力。     

晶粒度对GH4169合金机匣力学性能及加工变形的影响

通过对粗晶及细晶控制的两类GH4169合金高压涡轮外机匣的组织、力学性能、残余应力、加工变形等对比研究,探讨了晶粒度对零件力学性能、残余应力分布及加工变形的影响。结果表明,适当的粗晶控制,GH4169合金可获得足够的强度及塑性,力学性能不会明显衰减;粗晶有利于降低机匣锻件残余应力,促进残余应力的均匀分布,改善零件的加工变形。     

碳纳米管含量对TiAl基合金微观组织及室温力学性能的影响

首先采用超声波震荡和机械球磨的方法将碳纳米管(CNTs)粉末和Ti-48Al-2Cr-8Nb(原子分数,%)预合金粉末制备成混合粉末,随后通过放电等离子烧结技术(SPS)制备了CNTs/Ti-48Al-2Cr-8Nb复合材料,研究了CNTs含量对复合材料的相组成、微观组织和室温力学性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增加,反应生成的TiC和Ti₂AlC碳化物的含量会增加,而TiC、Ti₂AlC相可以细化晶粒尺寸,起到细晶强化作用,同时TiC、Ti₂AlC相作为硬质陶瓷相也可以起到强化作用;当CNTs含量为0.4%时,复合材料的平均晶粒尺寸由60μm细化到32μm,密度、硬度和抗弯强度分别为4.294 g/cm³、377 HV20和879 MPa,断裂模式主要为穿晶断裂;当CNTs含量较多时,由于CNTs分散不均匀,反应生成的碳化物会发生团聚现象,造成复合材料会产生凹坑、裂纹等缺陷,降低其室温力学性能。     

焊后回火温度对G115钢熔敷金属组织及室温力学性能的影响

采用G115钢焊条焊接了熔敷金属试板,然后分别在760、780、800、820 ℃下进行了焊后回火热处理,并对不同回火温度下试样的力学性能和显微组织进行了分析。结果表明,G115钢熔敷金属的最佳回火温度为800 ℃,随着回火温度的升高,析出相M₂₃C₆有长大的趋势。760~820 ℃回火后的冲击断口表现为韧窝断裂和准解理断裂特征,在韧窝内存在焊接冶金脱氧过程中形成的球形第二相粒子。     

温度对低碳钢微观组织与高温力学性能的影响

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe₃C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主要因素。与室温拉伸性能相比,提高加热温度,抗拉强度明显下降,伸长率显著增加。在高温下,随着温度的提高,抗拉强度线性下降,而伸长率先降低而后趋于稳定。在520 ℃拉伸过程中,低碳钢中产生了大量的滑移带,诱发了动态回复。提高温度至720 ℃时,珠光体组织发生球化,形变铁素体晶粒内出现等轴状小晶粒,即发生了动态再结晶;经EBSD分析,形变铁素体晶粒间取向差较大,而其发生再结晶的等轴小晶粒间取向差较小。     

浆料浇注温度对流变压铸件组织和力学性能的影响

将采用超声振动制备的过共晶Al-Si合金A390浆料在不同温度下进行流变压铸成形,研究浆料浇注温度对过共晶Al-Si合金流变压铸试样组织和力学性能的影响。结果表明:过共晶Al-Si合金A390流变压铸试样组织中初生Si主要由浆料制备过程中形成的大块Si(Si1)和在压铸模型腔中形成的细小Si(Si3)组成;在580~640℃范围内,随着浆料浇注温度升高,Si1平均尺寸先减小后增大,而Si3尺寸稳定在7~15μm之间。过共晶Al-Si合金A390半固态浆料的适宜浇注温度范围为600~620℃,在此范围内可以得到抗拉强度超过260 MPa的A390合金流变压铸试样。     

烧结温度对泡沫铌力学性能及微观组织的影响

采用新型泡沫浸渍法制备具有较高强度和良好生物相容性的泡沫铌。利用SEM、XRD和CS600碳硫测试仪分析泡沫铌的微观结构、形貌及相组成,同时对多孔材料的孔隙结构和力学性能进行分析。结果表明:制备的泡沫铌具有与人体松质骨相似的三维、连通孔隙结构,其碳含量为0.049%(质量分数);泡沫铌的抗压强度随着烧结温度的升高先增加后降低,而弹性模量随着烧结温度的升高而增大;烧结温度为1750℃时,其抗压强度为36.69MPa,弹性模量为0.815GPa,与人体松质骨的力学性能相匹配。     

Effect of ageing on microstructure and mechanical properties of bulk, cryorolled, and room temperature rolled Al 7075 alloy

The effect of ageing on mechanical properties and microstructural characteristics of a precipitation hardenable Al 7075 alloy subjected to rolling at liquid nitrogen temperature and room temperature are has been investigated in the present work employing hardness measurements, tensile test, XRD, DSC, and TEM. The solution-treated bulk Al 7075 alloy was subjected to cryorolling and room temperature rolling to refine grain structures and subsequently ageing treatment to simultaneously improve the strength and ductility. The solution treatment combined with cryorolling up to a true rolling strain of 2.3 followed by low temperature ageing at 100 °C for 45 h has been found to be the optimum processing condition to obtain fine grained microstructure with improved tensile strength (642 MPa) and good tensile ductility (9.5%) in the Al 7075 alloy. The combined effect of suppression of dynamic recovery, partial grain refinement, partial recovery, solid solution strengthening, dislocation hardening, and precipitation hardening are responsible for the significant improvement strength-ductility combination in the cryorolled Al 7075 alloy subjected to peak ageing treatment. The cryorolled and room temperature rolled Al 7075 alloy, upon subjecting to peak ageing treatment, have shown higher strength and ductility in the former than the latter. It is due to presence of high density of nanosized precipitates in the peak aged cryorolled sample.     

回火温度对高强装甲钢组织与力学性能的影响

利用光学显微镜和透射电镜(TEM)研究了PRO500高强装甲钢经淬火、回火后显微组织与力学性能的演变规律。结果表明:870 ℃淬火组织为板条马氏体,随回火温度升高,马氏体逐渐完成分解,并伴随细小的碳化物颗粒析出、聚集长大,硬度总体呈逐渐下降趋势,600 ℃回火的硬度最低达到274 HV10;试验钢400 ℃回火可获得优良的综合力学性能,此时硬度为389 HV10,抗拉强度为1710 MPa,规定塑性延伸强度为1460 MPa,断后伸长率为11.0%。     

回火温度对42CrMo钢组织和力学性能的影响

通过显微组织观察和力学性能检测,分析了42CrMo钢在不同回火温度下微观组织形貌和力学性能的变化.通过三维原子探针(3DAP)技术分析500℃回火温度下42CrMo钢中元素分布情况,研究了Cr、Mn、Mo等合金元素对钢性能的影响.结果表明,42CrMo钢水淬后在450℃回火时显微组织为回火屈氏体,在500～650℃区间...     

循环热处理温度对TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过淬火条件下两相区不同温度范围内的循环热处理发现,在两相区经不同温度范围循环后,TC4合金的魏氏组织的形貌均有所改善,随循环热处理下限温度的降低,效果愈明显.经双重退火后,随循环下限温度的降低,次生针状α相减少.通过拉伸试验和对断口形貌的分析发现,960℃×10 min(→)750℃×10 min+双重退火后,韧性最好,强度略有降低.     

均匀化温度对K465合金组织与性能的影响

通过对K465镍基高温合金不同温度均匀化处理后的组织形貌观察及力学性能测试,研究了均匀化温度对K465合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在γ′相固溶温度以下(1160 ℃)均匀化后,γ′相尺寸较铸态大;在接近γ′相固溶温度(1210 ℃)均匀化后,合金中的γ′体积分数约为54%,尺寸均匀且立方化程度较高;在1260 ℃均匀化后,γ′相呈小颗粒状弥散分布,并且晶内出现胞状结构。随着均匀化温度的升高,合金的枝晶偏析情况减弱,碳化物由发达的骨架状逐渐转变为短棒状以及块状。热处理工艺为1210 ℃×4 h时合金具有最佳的综合性能。