热处理和热形变对Al—Cu粉末冶金复合材料性能的影响

汽车制造业的发展要求具有能保证令人满意的机械性能和使用性能的轻型制造材料，Ａｌ就是这样一种材料，虽然它的硬度和耐磨性能，但经过弥散强化和硬质陶瓷强化的Ａｌ基复合材料，完全能满足新材料的要求，本文介绍了将金属粉末压制件通过闭合模热锻造生产Ａｌ－Ｃｕ复合材料的问题，此项研究的目的在于评价热形变对以喷雾铝粉末和电解铜粉末制成的Ａｌ－５．５％，Ｃｕ复合材料之最终密度的密度和机械性能的影响。经闭合模热锻造的     

热模锻造+直接时效粉末高温合金的强化机制

对涡轮盘用镍基粉末高温合金FGH 4096进行了热模锻造+直接时效处理,探索细化粉末高温合金毛坯组织的工艺及相关增强机制.结果表明:在不降低延伸率的前提下,直接时效处理对于热模锻造后的合金具有明显的强化作用,并且以多方向变形配合直接时效的强化效果最为显著.按多方向热模锻造+直接时效工艺,可使FGH 4096合金的组织显著细化,平均晶粒尺寸达6μm,γ′相析出尺寸达80 nm.OM,SEM和TEM观察表明,除多方向大变形可直接破碎晶粒、细化晶粒外,反复再结晶也是细化晶粒的有效途径;同时,洁净的再结晶晶界完全取代了原始粉末颗粒边界.直接时效处理后保留了多方向变形产生的位错缠结,并且获得更为细小的γ′相.热模锻造+直接时效处理后合金所表现出来的超高强度主要源自于细晶强化、晶界强化、形变强化和γ′相强化的综合作用.     

粉末压制技术的研究与开发

粉末压制成形是生产低成本高附加值烧结产品的关键技术之一。烧结技术有许多应用，不仅仅用于制造机械零件还可以用来制造模具、磨石等。本文回顾了作者在东京大学工业技术研究所30年来所主持的压制技术的研究与开发。作者取得的主要成就如下：普通粉末成形(粉末锻造、流铸法、法算机数字控制压制)，表面精致的烧结模(多孔模、喷粉模、快速制造)，铸铁粉末烧结(脱碳铸铁粉末烧结、金刚石砂轮与铸铁的烧结)，纤维冶金，高导电性金属／聚合复合材料以及磁粉精制。这些新工艺中许多一部分已经用于实际生产中。     

铝粉末模压成型的三维有限元数值模拟

基于金属粉末材料的塑性变形理论及Shima-Oyane屈服函数,采用体积可压缩有限元法和Marc有限元软件对纯铝粉末模压过程进行三维有限元模拟,探讨粉末材料在压制过程中的变形特征和流动规律.结果表明,压坯内部的相对密度分布呈层状平行于模冲的运动方向,相对密度的最大和最小值分别位于与模冲接触的顶面的端角处和与阴模接触的底面端角处.数值模拟结果与利用排水法获得的试样平均相对密度值相符.     

粉末颗粒压制变形的细观模拟分析

基于离散体的有限元法对粉末颗粒压制过程进行了细观数值模拟,考察了典型位置颗粒的应变过程、不同位置颗粒的变形差异以及颗粒在不同压制力下的应变情况。分析表明,压制过程中粉末颗粒的变形主要分为小变形初级阶段、应变剧烈的主变形阶段和应变趋于稳定阶段,模壁界面摩擦对于模壁区域颗粒的变形和压制密度有显著影响,增加压坯压制力并不能无限的提高压坯密度。     

热等静压后钛合金粉末的压实性研究

粉末冶金法(P/M)制备的Ti-6Al-4V零部件具有密度低、耐蚀、抗氧化、机械性能好等特性。虽然其价格比铁或铜的高，但还是越来越广泛地用于航空等工业部门。为降低制造成本，须开发近净形技术，P/M可制备近净形件。 P/M工艺中通常采用冷等静压、无压力烧结、烧结锻造、热压、热等静压(HIP)来压实粉末。采用HIP可获组织细小均匀、机械性能好、高质量的钛合金部件。为缩短加工时间、降低成本，用适当的有限元分析模(FEM)来预测HIP时粉末的压实性和变形是非常必要的。 韩国研究人员采用Abouaf基本中称为Abaqus的蠕变子程序来计算不同温…     

塑性加工方法在粉末高温合金中的探索研究

采用塑性加工方法,本文初步探索了预变形对PREP高温合金粉末及热等静压后合金显微组织的影响.结果表明,粉末预变形可以促进热处理后粉末组织的均匀化,并可降低合金的再结晶温度,改善合金组织,消除部分枝晶,对提高粉末的利用率及降低粉末高温合金盘件的成本具有较大的实际意义.     

关于模具钢的预备热处理

大量的文献资料介绍了预备热处理(包括亚温淬火与高温回火)对最终处理后的变形和机械性能的影响。但是,对于热作模和压铸模而言,主要采用耐热模具钢并经渗氮处理。而文献资料中几乎未介绍预备热处理对模具钢渗氮后的变形和抗热龟裂性的影响。因此,本文的目的就是研究预备热处理对经整个热处理和化学热处理周期(锻造、退火、预备热处理、淬火、高温回火、渗氮)后模具钢综合性能的影响。选择目前广泛使用的渗氮模具钢4Cr5MoVSi钢进行研究,其化学     

机械合金化合成NiAl／HfB2复合材料的组织与力学性能

球磨Ni,Al,Hf和B元素粉末反应合成NiAl／HfB2复合材料,形成机制归结为机械碰撞诱发的自蔓延反应．采用热压和热等静压工艺将纳米双相复合粉末压制成较密实的块体材料,进而研究其微观组织与力学性能．结果表明“反应球磨 热压”制备的NiAl／HfB2复合材料基体晶粒细小,原位生成的弥散相颗粒主要分布于基体晶界,其强化效果显著而对塑性的削弱作用较小;不同温度下的压缩屈服强度均远高于铸态N认1,且压缩变形量均超过10％;高温下材料的屈服强度依赖于应变速率,用线性回归方法计算出的应力指数n和变形激活能Q高于单相NiAl,与含弥散相比例较高的XD NiAl-20％TiB2(体积分数)复合材料相当．     

高能球磨对3%C-Cu粉末压制特性的影响

针对石墨／铜基复合材料存在烧结膨胀的特点，提出用粉末压制、真空热压烧结和热挤压相结合的致密化工艺。为给后续的烧结提供相对密度较高、质量好的冷压坯，采用刚性模常温单向压制方法研究高能球磨3％C—Cu（质量分数）粉末的压制压力与相对密度的关系，用黄培云压制理论考察球磨粉末的压制特性。用扫描电镜和场发射扫描电镜分别研究高能球磨粉末的微观组织和微区成分。结果表明，压制压力相同时，粉末压坯相对密度随高能球磨时间的延长而逐渐减小。高能球磨时间相同时，粉末压坯相对密度随压制压力的增加而增大。随着高能球磨时间的延长，粉末体越来越难压制。压制压力和保压时间分别为700MPa和30s时，所得粉末压坯的质量较好。     

大尺寸12%(体积)SiCp/2024Al复合材料制备工艺研究

采用元素粉末作为12%(体积)SiCp/2024Al复合材料的原料,研究了冷压后经真空烧结获得预制坯,再对坯料进行热变形的制备工艺,通过金相观察、力学性能测试等手段研究了12%(体积)SiCp/2024Al复合材料在热变形前后的显微组织及力学性能。结果表明:经过热变形的12%(体积)SiCp/2024Al复合材料组织的均匀性得到了明显改善,显微孔洞和SiC颗粒团聚现象明显消除。复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率较变形前有普遍提高。热变形改善了SiCp颗粒分布均匀性,致密度和硬度也进一步提高。     

FGH4096合金“项链”组织研究

利用SEM、EDAX 和TEM分析研究了FGH4096粉末高温合金的"项链"组织,并对该组织的拉伸性能和细晶化作用进行探索.结果表明:在热模变形后对FGH4096合金进行标准热处理和直接时效热处理均能够得到"项链"组织,其中等轴细晶(约4 μm)均匀镶嵌在非等轴粗晶(约10 μm)周围,该组织具有好的力学性能;经过多方向锻造变形和标准热处理后,"项链"组织中的非等轴粗晶已被完全细化,晶粒度级别由ASTM5～6细化至ASTM12以上,表明"项链"组织能够为细晶组织提供细晶储备.     

锻造粉末冶金Ti6Al4V合金的性能和组织研究

摘 要: 本文对粉末冶金Ti6Al4V合金进行不同方式的锻造,并对锻造前后的性能和组织进行分析。研究表明,锻造是提高粉末冶金钛合金致密度、提高力学性能的有效手段。一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行一次锻造变形,发现960℃锻造后合金塑性最高,延伸率达到15.44%;随着锻造温度升高,组织中等轴α不断减少,逐渐向网篮组织转变,塑性有所降低,但是由于粉末的原始颗粒边界对晶粒长大的阻碍作用,在1150℃锻造后粉末冶金Ti6Al4V合金的晶粒没有明显长大,小于20μm的晶粒约占71%。晶粒尺寸小,有利于材料的塑性,其延伸率仍达到14.30%。因此,粉末冶金Ti6Al4V合金比传统熔铸钛合金具有更宽的锻造温度窗口。另一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行二次锻造变形,首先在高温锻造,利用小变形量的高温锻造来提高粉末钛合金的致密度,然后在低温进行二次锻造,获取需要的组织。经过两次锻造变形的Ti6Al4V合金的延伸率均大于17%,抗拉强度大于990MPa,屈服强度大于960MPa。     

热处理对WCp/B4Cp/6063Al复合材料组织与力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了WC_p/B₄C_p/6063Al复合材料,通过SEM和TEM对复合材料的显微组织进行了表征,研究了热处理工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,热处理能使复合材料的拉伸强度明显增加,与T4热处理相比,T6热处理能使复合材料获得更大的拉伸强度,但材料的伸长率和冲击韧度要小于T4态的。热处理后复合材料的断裂形貌表现为基体合金的韧性断裂、基体和颗粒间的界面脱粘和颗粒断裂现象。热处理后复合材料出现了新的析出相,这有助于提高复合材料的拉伸强度。     

热处理对粉末高温合金不均匀变形的改善作用

粉末高温合金因合金化程度高、可锻性差,在锻造加工过程中容易发生不均匀变形和开裂.利用OM、SEM和TEM分析粉末高温合金易产生不均匀变形的组织原因,初步探索了退火处理对改善组织,提高可锻性的原因.结果表明:由于晶粒转动和第二相不均匀分布引起的微观不均匀变形是导致宏观不均匀变形的直接原因;经锻前多台阶热处理后,三晶粒交界处生成细小等轴晶层,第二相弥散分布均有利于粉末高温合金变形.     

齿轮粉末锻造的变形力分析及其过程数值模拟

应用粉末烧结材料广义塑性理论,分析和计算了齿轮粉末锻造成形镦粗、复压的变形力和密度,运用MARC有限元数值模拟了粉末锻造齿轮的成形过程,讨论了数值模拟和理论计算结果。     

粉末烧结体镦粗成形过程热力耦合有限元分析

依据成形中热与力的相互影响,建立了用于模拟粉末烧结材料锻造过程的可压缩刚粘塑性热力耦合有限元列式。对材料为AL6061的粉末烧结体坯料在不同条件下镦粗成形过程进行热力耦合模拟,得到成形过程中的变形、温度以及相对密度的分布状况。热力耦合技术的运用,可以更加精确地描述粉末锻造成形过程,这对确定工艺参数及提高产品质量有重要意义。     

镍基高温合金GH4698的热变形组织演变机理

采用热模拟等研究方法,对不同变形工艺条件下的GH4698热变形组织演变机理开展了研究。结果表明:高温低速变形有利于动态再结晶进行,材料发生完全动态再结晶的初始变形温度大于1150 ℃;从工程角度出发,合金初始变形温度推荐1200 ℃,采用低速变形原则(0.01~0.1 s^-1),为获得相对均匀的锻造组织,终锻温度应高于1050 ℃,锻造过程可多火次完成;经GJB 3782标准推荐多级热处理后,晶粒内部存在大量弥散分布的γ′纳米析出物,起到良好的析出强化作用。     

连续铸造法制备大块非晶合金

研究了经真空电子束焊连接而成的Ti3Al/TC 11合金在经过近等温锻造及不同制度的热处理后,连接界面的高温拉伸性能.结果表明,Ti3Al/TC 11合金在500～600℃的高温拉伸性能差异较小,说明Ti3Al/TC 11合金在此温度范围的高温拉伸性能比较稳定,可安全服役,尤其是以变形40％近等温锻造+梯度热处理的合金高温拉伸性能较佳,这和变形程度与组织中晶粒的形态、大小及分布有关.虽然焊接过程中在焊缝区形成了一些金属间化合物,但由于随后经过了近等温锻造和热处理,可在一定程度上使其破碎、重新分布而得到均匀细小的组织,因此改善了焊接界面的组织,提高了焊接界面的高温拉伸性能.     

热暴露对Ti3Al/TC11双合金连接界面组织和拉伸性能的影响

对550℃热暴露50h的Ti3Al/TC11双合金拉伸试样用OM和SEM观察连接界面在近等温锻造、热处理和热暴露后的组织与断口形貌。结果表明:梯度热处理条件下,随着变形量的增加,试样热暴露后室温抗拉强度升高;连接界面上锻造形成的细针状α交织组织在热暴露期间发生分解、粗化,同时焊缝中析出更多细小的球状α/α2相。采用梯度热处理的双合金试样热暴露后强度稍高于经双重热处理的试样,双重热处理试样中Ti3Al基合金热影响区的α2相在热暴露期间发生长大。由于氧化造成表面微裂纹,使得试样直接热暴露性能低于毛坯热暴露性能。从拉伸断裂位置可以看出,断裂主要发生在Ti3Al基合金侧。