Mg元素含量对Al-Cu-Mn-Mg合金过烧行为的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了不同Mg元素含量对Al-Cu-Mn-Mg合金过烧行为的影响。结果表明：Al-Cu-Mn-Mg合金发生过烧的原因是凝固过程中晶界处形成的低熔点共晶相Al₂CuMg在合金固溶处理时发生熔化和氧化。当Mg含量不超过0.45 mass%时,晶界区域不会形成Al₂CuMg相,525℃固溶处理12 h后合金未发生明显的过烧现象;当Mg含量超过0.45 mass%时,晶界区域的共晶组织中存在Al₂CuMg相,固溶处理后的Al-Cu-Mn-Mg合金开始出现过烧组织特征,而且Mg含量越高,过烧现象越明显,过烧区域尺寸越大。     

微合金化对TiB2颗粒增强铝基复合材料微观组织和力学性能影响的研究进展

微量添加合金元素是改善铝基复合材料综合性能的有效方法,是基于电磁搅拌、超声振动等物理工艺,双峰结构、仿生层状材料等制备技术之外改善增强相/基体界面结构、调控强度-韧性力学性能的一种行之有效的低成本技术.近年来,合金元素在TiB2颗粒增强铝基复合材料中的研究备受关注,取得了一定的成果,对其作用机理的理解也向纳米层级甚至原子层级迈进.本文归纳了国内外微量添加合金元素对TiB2/Al复合材料中TiB2颗粒形貌、微观组织、力学性能的一系列最新进展,阐述了微合金化机制,并展望了其在调控复合材料裂纹萌生与扩展、发挥微纳尺度本征力学性能、协调材料强度和韧性矛盾中的潜在价值,以期为制备高性能铝基复合材料提供借鉴和参考.     

强流脉冲离子束辐照改善W9Cr4V轴承钢的表面性能

为改善W9Cr4V轴承钢表面性能,提高轴承使用寿命,研究强流脉冲离子束(HIPIB主要由C+(70%)、H+(30%组成))技术辐照处理效果。用1、10、20、30不同脉冲次数分别对W9Cr4V试片进行处理。采用倒置金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、pin-on-disc(POD)方法、电化学工作站分别测量辐照前后试样的表面形貌和性能。结果表明,HIPIB辐照处理使W9Cr4V轴承钢试片近表层晶粒细化,产生了奥氏体相和碳化物,并且马氏体择优面发生改变,衍射峰向高角方向偏移并宽化。同时,由于HIPIB辐照处理快速升降温和冲击波的影响,处理后试片表面显微硬度最高提高了19.63%,表面耐磨性提高近2倍,耐腐蚀性显著改善。     

Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能

采用混合盐反应法制备TiB2含量分别为0%,2%,5%,8%(质量分数,下同)的TiB2/Al-4.5Cu复合材料,T6热处理后,采用XRD,ICP,OM,SEM,EDS等测试手段和室温拉伸实验进行微观组织观察和力学性能测试。XRD和ICP测试证实,合金体系中仅含α-Al,Al2Cu及TiB2,无Al3Ti,Al2B等反应中间产物。OM和SEM发现,基体材料中α-Al平均晶粒尺寸为167.5μm,而在2%,5%,8%的TiB2/Al-4.5Cu中,其平均晶粒尺寸依次为110.4,87.2,75.2μm,晶粒细化效果显著。TEM观察发现,TiB2颗粒主要分布在晶界处,呈四方和六方结构。室温拉伸实验表明,随着TiB2含量的增加,强度、显微硬度值均呈增加趋势,但伸长率不断下降。当加入8%TiB2时,屈服强度、抗拉强度、弹性模量和显微硬度分别达到356 MPa,416 MPa,92.5GPa和96.5HV,但其伸长率从10.3%降低到4.3%。载荷传递强化、细晶强化、位错增殖强化是TiB2/Al-4.5Cu复合材料力学性能得以大幅提升的影响因素,尤其是在位错增殖强化作用下,TiB2颗粒周边致密分布的位错胞、位错环对强度的提升起到了决定性作用。     

激光冲击次数对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢高周疲劳性能的影响

高周疲劳是航空发动机部件的主要故障之一。通过对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢进行不同次数的激光冲击强化(LSP)处理,研究冲击次数对激光冲击强化材料高周疲劳性能的影响。对不同处理状态的试件进行常温振动疲劳试验,采用X射线衍射(XRD)应力分析仪、扫描电镜(SEM)、金相显微镜等手段研究冲击次数对材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,随着LSP冲击次数的增加,1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面粗糙度增大,组织细化层厚度没有变化,残余应力梯度变小,残余压应力层深度增加,1次冲击后,残余压应力层深为1.8mm,3次冲击后为2.5mm。表面残余压应力随着冲击次数增加而逐渐趋于饱和,饱和值接近于-100%σ0.2。振动疲劳试验结果表明,疲劳寿命随着LSP次数增加而提高,但提高幅度减小。在σmax=640MPa应力水平下,1次冲击后试样疲劳寿命是未强化试样的3.8倍,3次冲击后试样疲劳寿命是未强化试样的5倍。经分析,多次冲击时的冲击波叠加效应使得冲击波传播到材料的更深层,从而使材料组织变形层和残余应力影响层更深,高周疲劳寿命提高更大。