激光熔化沉积法制备2A50铝合金热处理工艺研究

基于激光熔化沉积技术进行了高强度锻造型2A50铝合金增材制造实验,为了提高增材构件的综合力学性能,开展了增材制造高强度铝合金的热处理工艺研究。结合X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪以及拉伸试验等检测手段,研究了不同热处理工艺参数对增材试样微观组织及力学性能的影响规律。结果表明：沉积态试样具有明显的柱状树枝晶结构,热处理后粗大柱状树枝晶发生断裂,晶粒开始球化并在晶界处形成均匀分布的块状第二相;在优化的热处理工艺条件下(540 ℃×1 h+150 ℃×16 h),结合溶质元素的固溶强化与第二相的析出强化作用,增材试样的屈服强度、抗拉强度、显微硬度的平均值分别由沉积态的90.7 HV、85 MPa、207 MPa提高至热处理后的137.2 HV、245 MPa、321 MPa。     

激光熔化沉积TC2钛合金显微组织及力学性能

采用激光熔化沉积直接成形技术制备了TC2钛合金中空薄壁盒,通过光学显微镜和X射线衍射仪分别分析了显微组织和相组成,并测试了室温拉伸性能.结果表明,激光熔化沉积TC2钛合金具有细小的网篮组织和优异的室温拉伸性能,但其塑性存在明显的各向异性,纵向伸长率较横向提高约42.5%.     

激光熔化沉积TiB2增强TiAl基合金涂层的组织及力学性能

采用激光熔化沉积在TC4合金表面制备出不同TiB₂含量(0、10%、20%、30%,质量分数)的TiAl基合金涂层,利用XRD、OM、SEM、显微硬度计、压痕法(断裂韧性)、磨损试验机以及激光共聚焦显微镜等,系统研究了TiB₂含量对涂层微观组织与力学性能的影响。结果表明,涂层组织由底部沿厚度方向依次为平面晶、柱状晶和等轴晶,随着TiB₂含量增加,柱状晶高度逐渐降低。TiB₂/TiAl复合涂层由Ti Al合金基体相(γ+α2)以及TiB₂增强相组成,直接添加的TiB₂颗粒大多没有熔化,但直接添加的TiB₂颗粒外层与Ti Al合金熔体发生溶解反应后原位析出初生TiB₂和次生TiB₂,初生TiB₂呈块状,次生TiB₂呈短棒状和条带状。随着TiB₂含量由0增加至10%,涂层基体组织明显细化,但继续增加TiB₂含量...     

铝合金激光熔化沉积应力场及力学性能分析

采用激光熔化沉积工艺对6 mm厚的ZL114A铝板中的通槽进行了修复试验. 试验中采用AlSi10Mg粉末作为沉积过程的填充材料. 为了选择合适的激光扫描方法,通过数值模拟的方式,探究了不同扫描路径下产生的残余应力情况. 模拟结果显示,相比于自一侧向另一侧平行扫描,自下向上逐层扫描方式更有助于减小残余应力,残余应力分布也更均匀. 采用自下向上的逐层扫描方式实现了铝板通槽的激光熔化沉积的工艺试验,并探索了缺陷及热输入对试件力学性能的影响. 结果表明,通过工艺试验得到的沉积试件,最优性能的试件抗拉强度为268 MPa,达到母材的89%. 试件断裂并未沿着沉积区与母材的界面处断裂,而是在沉积区内部层与层界面间的搭接区域断裂.     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

热暴露对激光沉积Ti60A高温钛合金组织性能影响

对比研究了激光沉积Ti60A高温钛合金经600℃,100 h的恒温热暴露和循环热暴露后显微组织、拉伸性能及断口形貌。结果表明,恒温热暴露后α相体积分数略有增大。循环热暴露后β相体积分数显著减小,α相体积分数增加约12%。这2种热暴露后合金中Ti3Al共格有序相和100~150 nm的六方S2型椭球状硅化物(TiZr0.3)6Si3的析出基本一致,拉伸性能均明显下降,尤其是循环热暴露后的塑性几乎丧失,这与合金组织在循环热应力作用下的显著变化密切相关。     

短时加热对2A50铝合金显微组织和性能的影响

通过模拟试验 ,研究了短时加热后T6状态的 2A5 0铝合金显微组织、力学性能和电导率的变化规律 ,分析得出抗拉强度与电导率之间的线性关系式 :σb=15 6 9 0 0 5 - 48 95 1×σ(适用于σ≥ 2 3 5MS/m) ;确定了抗拉强度合格时电导率的极限值为 :σ≤ 2 4 1MS/m。     

激光功率对激光熔化沉积Ti-6Al-4V-0.25C合金组织和性能的影响

采用含0.25%C(质量分数)的Ti-6Al-4V预合金粉末进行激光熔化沉积试验,研究了激光功率对Ti-6Al-4V-0.25C合金组织和性能的影响。结果表明,Ti-6Al-4V-0.25C合金微观结构为等轴β晶粒,晶粒内部形成了层状α+β结构,并且平均晶粒尺寸和α板条尺寸均随着激光功率的增加而逐渐增加。此外,随着激光功率的增加,合金拉伸性能得到明显提升,特别是在激光功率为1500 W时制备的合金样品,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为1191 MPa、1129 MPa和8.3%。一方面,这是由于激光功率增加使得合金孔隙率显著降低;另一方面,Ti-6Al-4V合金中含有微量的C元素,在冷却/凝固过程中,大多数的C原子固溶在Ti基体中,造成固溶强化。     

激光熔化沉积300M超高强度钢组织与力学性能

利用激光熔化沉积快速成形工艺制备300M超高强度钢薄板试样,应用OM、SEM等方法分析了钢的组织,并测试了其室温拉伸力学性能.结果表明,由于激光熔化沉积过程中的高温度梯度及冷却速度,激光溶化沉积300M钢具有细小均匀的快速凝固胞状树枝晶,其显微组织为马氏体与贝氏体混合组织;激光熔化沉积态300M钢室温拉伸性能接近锻件水平.     

激光选区熔化Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构及力学性能研究

通过激光选区熔化(SLM)技术制备了高致密度的CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金,对比研究CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构、拉伸性能及磨损性能,探讨添加Cr3C2颗粒对CoCrMo合金组织及性能的影响机制。研究发现,合金的主要组成相为γ-Co和ε-Co,添加Cr3C2使合金的物相发生改变,产生M23C6相。CoCrMo与Cr3C2/CoCrMo合金的组织均由外延生长的柱状晶和等轴晶组成,添加Cr3C2使柱状晶数量减少。Cr3C2/CoCrMo合金的硬度为514±18 HV,抗拉强度为1520 MPa,相比于CoCrMo合金分别提升了27%、39%。在相同载荷下,Cr3C2/CoCrMo合金的磨损量明显小于CoCrMo合金,耐磨性能提升30%。在SLM过程中,添加的Cr3C2颗粒快速熔解,Cr固溶在基体中,产生固溶强化;在晶界处转变生成M23C6型碳化物,具有沉淀强化作用,有效提高了合金的强度和耐磨性。     

选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金成形性及力学性能研究

通过选区激光熔化(SLM)技术制备Al-Mg-Sc-Zr铝合金,系统研究了不同工艺参数对铝合金粉末成形性以及不同时效处理条件对SLM成形样品组织和力学性能的影响。结果表明,在高激光功率和低激光扫描速度下,SLM成形样品的致密度较高。沿样品沉积方向可观察到熔池层层堆叠的显微组织,熔池边界和熔池内部均存在细小纳米颗粒。经不同温度时效处理后,样品的硬度和压缩屈服强度先增加后降低。SLM成形样品经400℃时效处理3 h后屈服强度达到最大值469±4 MPa。     

Si-Assisted Solidification Path and Microstructure Control of 7075 Aluminum Alloy with Improved Mechanical Properties by Selective Laser Melting

The construction and application of traditional high-strength 7075 aluminum alloy (Al7075) through selective laser melting (SLM) are currently restricted by the serious hot cracking phenomenon. To address this critical issue, in this study, Si is employed to assist the SLM printing of high-strength Al7075. The laser energy density during SLM is optimized, and the effects of Si element on solidification path, relative density, microstructure and mechanical properties of Al7075 alloy are studied systematically. With the modified solidification path, laser energy density, and the dense microstructure with refined grain size and semi-continuous precipitates network at grain boundaries, which consists of fine Si, β-Mg₂Si, Q-phase and θ-Al₂Cu, the hot cracking phenomenon and mechanical properties are effectively improved. As a result, the tensile strength of the SLM-processed Si-modified Al7075 can reach 486 ± 3 MPa, with a high relative density of ~ 99.4%, a yield strength of 291 ± 8 MPa, fracture elongation of (6.4 ± 0.4)% and hardness of 162 ± 2 (HV_0.2) at the laser energy density of 112.5 J/mm³. The main strengthening mechanism with Si modification is demonstrated to be the synergetic enhancement of grain refinement, solution strengthening, load transfer, and dislocation strengthening. This work will inspire more new design of high-strength alloys through SLM.     

电弧熔炼Nb-Ti-Si合金的组织和室温力学性能

采用真空自耗电弧熔炼技术制备了Nb-Ti-Si-Cr-Hf-Al-B-Y超高温合金,并测定了其室温断裂韧度及拉伸性能。采用XRD,SEM,EDS等方法对母合金锭不同部位的相组成、微观组织、成分分布以及试样的断口形貌进行了分析。结果表明,母合金锭不同部位的组织均由初生(Nb,X)5Si3(X代表Ti、Hf和Cr元素)以及Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成。初生(Nb,X)5Si3以横截面为规则的多边形块状不连续分布在基体上,而Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团则呈典型的层片状或花瓣状形貌。母合金锭的成分分布特点为Si含量由锭边缘向中央呈增加的趋势,Nb、Ti含量则由锭边缘向中央呈减少的趋势;Cr、Al倾向于固溶在Nbss中,而Hf则倾向于固溶在(Nb,X)5Si3中。经过多元合金化的Nb-Ti-Si基合金的室温断裂韧度为10.72MPa·m1/2,抗拉强度为297.12MPa,室温断裂韧度及拉伸试样的失效模式均为脆性准解理断裂。     

热处理对激光熔化沉积18Ni300马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响

目的 提高18Ni300马氏体时效钢在工业应用中的力学性能,研究不同热处理对激光熔覆制备18Ni300合金的影响。方法 采用固溶处理(840℃/1 h)和固溶处理(840℃/1 h)+时效处理(490℃/6 h)2种热处理方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉伸试验机对激光熔化沉积(LMD)制备18Ni300合金的微观组织、力学性能进行研究,根据不同处理方法下的拉伸断口形貌、性能表征及元素偏析行为,分析热处理对力学性能的影响。结果 经固溶处理后,熔池边界消失,在高温保温过程中杂质相与合金元素充分溶解在奥氏体中,冷却后形成了均匀的马氏体组织,与沉积态相比,抗拉强度由662.1 MPa变为611.5 MPa,降低了约7.64%,伸长率由12.328%变为13.832%,提升了约12.20%;经固溶+时效处理后枝晶形貌基本消失,各元素分布均匀,并在基体中弥散分布着Ni₃Mo、Ni₃Ti型第二相沉淀,抗拉强度达到1 404.6 MPa,提升了约112.14%,伸长率为7.80%,降低了约36.72%,在断口中观察到亚微米级第二相沉淀呈球状或颗粒状...     

Microstructure and Mechanical Properties of Superlight Mg-Li-Al-Zn Wrought Alloy

采用光学显微镜,SEM扫描电镜,XRD以及力学性能测试等手段,对比研究了Mg-7Li-3Zn,Mg-7Li-3Al和Mg-7Li-1.5Al-1.5Zn的合金组织,力学性能以及断裂机制。结果表明:Zn和Al主要以固溶形式存在于Mg-Li合金中,但仍有少量Al与Mg会形成中间相以颗粒状弥散分布在α-Mg的晶界处和β-Li的基体中。三类合金经过挤压变形后,组织得到细化,回复再结晶现象明显,力学性能发生明显改善。其中Mg-7Li-3Al的抗拉强度和最大延伸率达到最高,分别为239 MPa和27%,比铸态下分别提高34%和93%。     

电弧熔炼态NiAl-V合金的组织演变与力学性能

采用真空电弧熔炼制备了Ni-34Al-32V(at.%)及Ni-28.5Al-43V(at.%)成分的合金。对于真空电弧熔炼纽扣锭不同位置处微观组织及力学性能进行了研究。利用光学显微镜（OM）,X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM） 分析了合金不同凝固位置处的相组成和组织形态, 结果表明,32V合金的凝固组织由NiAl初生枝晶及NiAl+V片层共晶组成;43V合金的凝固组织由V初生枝晶与NiAl+V片层共晶共同组成。同时对合金进行了力学性能测试,高温压缩强度与室温断裂韧性较NiAl合金均有很大提高,表明V的加入可提高NiAl合金的室温断裂韧性与高温强度。     

挤压铸造2A50铝合金的热处理工艺

采用挤压铸造工艺生产了2A50大型铝合金轮毂,借助金相组织分析、微观形貌观察和力学性能测试等手段,对2A50变形铝合金在挤压铸造状态下的热处理工艺进行了试验研究。结果表明,合金的过烧温度为530℃;经过505℃×8h+515℃×2h固溶处理和160℃×12h时效处理,合金力学性能σb≥400MPa、δ≥6.5%;合金组织致密,晶粒细化,无各向异性。     

激光工艺参数对选区激光熔化钽微观组织和力学性能的影响

研究了单、双层扫描策略和能量密度（246~640 J/mm³）对选区激光熔化钽显微组织及力学性能的影响。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对选区激光熔化钽的显微组织进行表征,并对其显微硬度和拉伸性能进行检测。结果表明,选区激光熔化钽显微组织由明显向上生长的柱状晶构成,双层扫描后的钽具有更细的晶粒尺寸。随着输入能量密度的提高,选区激光熔化钽的强度、显微硬度和塑性均具有明显的上升趋势。此外,双层扫描工艺可进一步提高材料密度,且在保留强度的基础上,增强材料塑性。在能量密度为640 J/mm³（双层扫描）时,金属钽性能最优,显微硬度、极限抗拉伸强度及延伸率分别为2307 MPa,527 MPa和11.4%。