电弧喷涂碳纤维增强铝基耐蚀减磨复合涂层研究

目的 制备耐蚀减磨性能优异的碳纤维增强铝基复合涂层。方法 利用粉芯丝材技术制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材,再利用电弧喷涂技术将制备的复合粉芯丝材制备成复合涂层。对铝基涂层使用SEM、XRD进行微观形貌、物化性能检测,使用摩擦磨损试验机、电化学工作站、中性盐雾试验机等对涂层的摩擦学、耐腐蚀性能等进行检测,综合评价在涂层体系中添加碳纤维对铝基涂层性能的影响。结果 添加碳纤维的铝基复合涂层相较于纯Al涂层,其摩擦学性能得到显著提升,摩擦系数由纯Al涂层的~0.4下降至~0.2,磨损率由纯Al涂层的~2.0×10^–3 mm³/(N.m)下降至~8×10^–4 mm³/(N.m),相关指标均下降了50%以上。同时,利用扫描电子显微镜观察涂层表面的磨痕及对磨副的划痕,并分析了铝基涂层的磨损机理,结果表明,Al/CFs复合涂层主要以磨粒磨损为主导机制,而纯Al涂层则以粘着磨损为主导机制。通过电化学工作站测试涂层的动电位极化曲线和Bode曲线分析涂层发生腐蚀的趋势,其电化学结果表明,添加碳纤维后不显著影响铝基涂层的耐腐蚀性能。进一步中性盐雾试验结果表明,中性盐雾试验720 h后,铝基涂层均未出现明显的腐蚀产物,涂层展现了优异的耐腐蚀性能。结论 利用粉芯丝材技术和电弧喷涂技术可以制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材及其涂层,在不影响原有铝涂层耐腐蚀性能的前提下,添加碳纤维可显著降低复合涂层的摩擦系数和磨损率,使涂层具有耐蚀减磨性能,可拓展铝基涂层在耐蚀减磨领域中的应用。     

激光选区熔化Ti6Al4V的工艺参数优化与显微组织

采用激光选区熔化技术制备Ti6Al4V钛合金试样,研究了激光加工工艺参数对Ti6Al4V试样致密化行为、显微组织特征及力学性能的影响。利用金相显微镜、万能试验机等测试手段对激光选区熔化成形试样进行显微组织及综合力学性能分析。结果表明,随着激光功率由360 W提高到400 W,不同激光扫描速度下的试样平均致密度由85. 3%提高到94. 5%,致密度显著提高。随激光能量密度提高,孔隙率明显降低且针状马氏体α'相分布均匀,塑性和强度更好。选用最优工艺参数(功率400 W,扫描速度2 100 mm/s),试样抗拉强度为1 159 MPa,屈服强度为1 008 MPa,均高于锻件标准。经800℃保温2 h退火处理后,断后伸长率和断面收缩率分别提高2. 26倍和2. 68倍,增长幅度较大。α'相和β相均分解为α+β相,晶粒粗化使晶粒内部滑移变形受晶界抑制作用减弱,最终导致材料强度下降而塑性明显提高。     

人工时效对激光选区熔化AlMg4.5Sc0.55Mn0.5Zr0.2合金显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化制备AlMg_4.5Sc_0.55Mn_0.5Zr_0.2合金,研究人工时效工艺参数对合金维氏硬度的影响规律,分析沉积态和优选时效态合金的室温拉伸性能和显微组织。结果表明：人工时效使该合金的维氏硬度由102HV提升至140HV以上。随着时效温度升高（305~335℃）或时效时间延长（1.5~48 h）,维氏硬度呈现先增加、再降低、最后逐渐趋于稳定的规律。在315℃时效3 h或12 h后,合金的室温拉伸性能基本相当,无明显的各向异性;抗拉强度和屈服强度分别达到470 MPa和410 MPa,断后伸长率保持在15.0%。力学性能的提升得益于人工时效过程中弥散析出且与基体共格的纳米增强颗粒Al₃（Sc,Zr）。     

激光选区熔化镍基高温合金GH4169的成形工艺与显微组织研究

开展了基于激光选区熔化技术对镍基高温合金GH4169成形工艺的研究。研究了激光扫描速度和激光功率对成形试样组织的影响,及激光加工工艺参数对试样显微组织、致密化行为的影响。结果表明:当激光扫描速度一定,激光功率较低时,熔池的球化效应明显,材料内部形成较多孔洞,致密度较低;随着激光功率的提高,熔池内金属溶液表面张力减小,球化效应明显减弱,致密度随之提高。当激光功率一定,扫描速度较低时,金属溶液补缩能力强,材料组织致密,仅存在少量气孔;随着扫描速度的提高,熔池变窄变浅,相邻熔道及层间材料缺陷明显增多。当激光束能量密度较高时,粉末吸收能量较多,熔池温度高,凝固速率低,易形成粗大的柱状晶。在优化工艺参数下(激光功率335 W、激光扫描速率680 mm/s),成形体的致密度最高(98.7%)。