耐热铝合金的致密化工艺与材料性能

本文对多层喷射沉积耐热铝合金管坯经过挤压、旋压、轧制后的密度、显微结构及力学性能进行了检测和分析。在致密化加工过程中 ,材料的密度和力学性能明显提高 ,沉积坯中的界面和孔洞明显愈合 ,材料的显微组织趋于均匀。采用挤压 +旋压或挤压 +轧制致密化成型工艺可以获得高性能多层喷射沉积耐热铝合金材料。     

喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的微观组织及磨损性能

喷射沉积连续挤压技术是由喷射成型和连续挤压复合而成的新技术。本试验采用自制的喷射沉积连续挤压设备,在多种过热度条件下完成了Al-20Si合金的喷射沉积连续挤压试验,获得了8mm的铝合金杆件制品,分别对其显微组织和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:喷射沉积连续挤压工艺可有效抑制初生硅的形核和生长,制备的铝硅合金中初生硅的尺寸约3~8μm,较铸态组织有明显细化,使得其耐磨性能提升1~2倍;随过热度的增加,喷射沉积连续挤压铝硅合金中初生硅的尺寸不断减小且分布更加弥散,使得合金的耐磨性更加优良。     

耐热粉末铝合金筒体热旋成形试验

介绍了喷射沉积耐热铝合金管坯经挤压变形,变薄旋压筒体的研制过程;重点论述了热旋成形筒体的工艺路线.试验探讨了耐热铝合金的旋压温度为350～450℃,道次变薄率约为20%,累计变薄率约50%,需中间退火,退火温度宜取350℃.热旋结果认为,喷射沉积耐热粉末铝合金铸坯直接热旋成形困难,需经挤压比大于4的变形致密,有助于热旋成形.耐热粉末铝合金挤压坯加热变薄旋压,应采用小压下量多道次的变形过程,逐渐细化晶粒组织,才能旋出综合性能良好的筒形件.     

喷射沉积连续挤压Al-20Si合金

采用喷射沉积连续挤压工艺制备Al-20Si合金棒料。结果表明不同的雾化颗粒因遗传熔体的不均匀性而出现成分差异,并对沉积坯内初晶硅分布有一定的影响,但是在挤压过程中这种分布不均现象会被消除。初晶硅在挤压过程中被破碎并随基体的流动而扩散;对不同挤压比制备的合金杆料进行微观组织观察,发现随着挤压比的增加,棒料内初晶硅更加细小弥散,尺寸均匀。合金室温抗拉强度也随着挤压比的增加而增加,挤压比为17时Al-20Si合金的抗拉强度达到195.6MPa。     

C和W对低合金Cr-Mo钢焊缝金属组织和冲击韧性的影响

使用OM、SEM、EPMA、EBSD等手段并进行热膨胀和冲击等实验,研究了C和W元素对第四代钠冷快堆用低合金Cr-Mo钢钨极氩弧焊(TIG)熔敷金属微观组织和冲击韧性的影响。结果表明：多道次焊接热循环使多层多道焊缝金属的组织分布不均匀,分为表层焊缝组织和中间焊缝组织。表层焊缝组织,可分为熔化区(MZ)、粗晶区(CGHAZ)、细晶区(FGHAZ)、不完全相变区(ICHAZ)、临界再热粗晶区(ICCGHAZ)以及亚临界再热区(SCHAZ)。在中间焊缝金属中,有沿着原奥晶界分布的链状组织和等轴晶组织。等轴晶组织为回火贝氏体,韧性较好。链状组织中含有大量的二次硬化相M-A组元且存在应力集中,促进裂纹萌生并恶化焊缝金属韧性。提高C含量能促进表层焊缝金属中板条贝氏体和中间焊缝金属中链状组织的形成,从而恶化焊缝金属韧性;提高W含量能促进表层焊缝金属中板条贝氏体的形成、抑制中间焊缝金属中链状组织的形成,从而改善焊缝金属的韧性。     

喷射成形7055铝合金型材的力学性能

研究了工业级规格喷射成形7055铝合金经反向挤压和T76热处理后的金相显微组织、力学性能和断裂机理。结合OM、SEM、EDS、XRD和力学性能测试等分析方法,研究了该工业级规格的7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明:喷射成形7055铝合金锭坯的晶粒呈等轴状,尺寸均匀,大小主要分布在20-40μm,没有明显宏观偏析。喷射成形锭坯经反向挤压和T76热处理后变形晶粒发生部分再结晶,组织致密;工业级规格产品T76态纵向抗拉强度可达680 MPa,延伸率为10%。     

多层喷射共沉积制备 SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料

采用多层喷射沉积工艺制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料, 研究了雾化及沉积工艺参数对沉积坯状态及SiC颗粒捕获的影响。结果表明, 液流直径大、雾化气体压力小、喷射高度小会导致沉积坯组织恶化, 反之则造成收得率低、致密度低。雾化器扫描不均匀则会造成沉积坯形状不均匀, 而且会由于热量集中导致显微组织恶化。SiC颗粒输送压力的提高有利于SiC颗粒的捕获以及颗粒的均匀分布。多层喷射沉积制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的优化工艺参数为: 液流直径3.6 mm, 雾化气体压力0.8 MPa, 喷射高度200 mm, SiC 颗粒输送压力0.5 MPa。 沉积坯存在两种SiC-Al界面: 晶态Si界面层与非晶态SiO₂界面层。     

高镁铝合金在喷射成形过程中显微组织的变化

研究了高镁铝合金在喷射成形过程中显微组织的变化.沉积态高镁铝合金基体呈全部等轴晶组织并存在少量显微孔洞是沉积态组织的主要特征.分析了等轴晶组织和显微孔洞在喷射成形中生成的机制.     

块体多孔金属镍的逐层扫描喷射电沉积制备

介绍了基于喷射电沉积的逐层扫描法制备块状多孔金属镍的原理,利用该工艺在自行研制的试验装置上制备块状多孔金属镍.利用电子扫描显微镜(SEM)对多孔金属镍块状试样的表面形貌、微观组织结构及孔隙率进行检测,对表面显微硬度和压缩性能进行测试.结果表明:多孔金属镍样品的多孔层由向上生长的枝状晶围成三维连通孔隙,通孔分布均匀致密.经SEM分析铸层表面,可见枝状晶分支由菜花状的晶胞叠加生长形成.使用加工电流密度为900A/dm2时,制备的块状样品孔隙率为61.5%.表面的显微硬度HV为330.5.压缩性能的检测结果表明,多孔金属的抗压屈服极限为11.85MPa.应力曲线存在一个很宽的塑性平台,具有典型的塑性多孔材料特征.     

喷射成形CPM9V高速钢组织性能研究

为了提高CPM9V高速钢组织均匀性,采用喷射成形方法制备CPM9V高速钢,研究了喷射成形CPM9V高速钢热处理前后的微观组织.结果表明:喷射成形制备的CPM9V高速钢沉积坯晶粒细小,组织致密,无宏观偏析,沉积坯平均体密度为7.306 g/cm3,达到理论密度的98.1%;CPM9V高速钢沉积坯经热处理后组织为回火马氏体、铁素体和碳化物,二次回火硬度为52HRC,与粉末冶金CPM9V高速钢相当;组织中绝大部分为小于15μm的等轴晶,分布在晶界的碳化物主要为MC型碳化钒,分布在晶内的碳化物为VC和Mo的复合碳化物.     

7022铝合金FSJ连接区减薄机理分析

针对10mm厚的7022铝合金进行了FSJ连接实验,并利用工具显微镜对连接区横截面形貌进行分析研究。结果表明,前进侧的连接区塑化金属在搅拌针表面的挤压作用下瞬时针方向流入空腔,后进侧的连接区塑化金属在搅拌针表面的挤压作用下逆时针方向流入空腔。轴肩摩擦软化的塑化金属在搅拌头高速旋转下,形成涡旋流动并在轴肩下压力作用下流入空腔;随着搅拌针的高速旋转,空腔内的塑化金属向四周挤压,致使母材发生塑性变形,同时将底部部分塑化金属挤压到母材上表面,且在轴肩下压力作用下,挤压到轴肩外围形成"飞边";由于涡旋流动,致使连接区中间部位的金属层下凹,形成连接区表面中间部位凹陷。造成了连接区"减薄效应"现象发生。"填充式间接挤压-涡旋流动"模型能准确表达连接区金属塑性流动和减薄形成过程。     

连续挤压制备铝包镁复合棒材的组织与力学性能EI北大核心

在不同的加热温度下,采用不同尺寸的坯料并利用连续挤压工艺进行6063铝合金包AZ31镁合金复合材料的制备,获得尺寸为∅5 mm的复合棒材。通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜以及万能拉伸试验机等分析手段对制备的复合棒材进行微观组织分析和力学性能测试。结果表明:连续挤压工艺可显著细化复合棒材镁芯的晶粒。坯料在室温挤压时,镁芯的平均晶粒尺寸为15.4μm,复合棒材的抗拉强度为141.4 MPa,伸长率为6.6%。加热温度升高至450℃时,镁芯晶粒开始长大,复合棒材的抗拉强度略有下降,伸长率提高到10%。随着镁芯直径增大,组织均匀性和晶粒细化效果提高,平均晶粒尺寸为12.8μm。在连续挤压过程中,铝镁之间发生相互扩散,产生硬度较高的铝镁结合层,结合层最大厚度为4.8μm。利用Deform有限元软件模拟连续挤压过程中的材料流动,得到了Al和Mg的温度与应变分布,有助于分析连续挤压过程中复合棒材的组织演变。     

连续挤压制备铝包镁复合棒材的组织与力学性能

在不同的加热温度下,采用不同尺寸的坯料并利用连续挤压工艺进行6063铝合金包AZ31镁合金复合材料的制备,获得尺寸为?5 mm的复合棒材。通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜以及万能拉伸试验机等分析手段对制备的复合棒材进行微观组织分析和力学性能测试。结果表明：连续挤压工艺可显著细化复合棒材镁芯的晶粒。坯料在室温挤压时,镁芯的平均晶粒尺寸为15.4μm,复合棒材的抗拉强度为141.4 MPa,伸长率为6.6%。加热温度升高至450℃时,镁芯晶粒开始长大,复合棒材的抗拉强度略有下降,伸长率提高到10%。随着镁芯直径增大,组织均匀性和晶粒细化效果提高,平均晶粒尺寸为12.8μm。在连续挤压过程中,铝镁之间发生相互扩散,产生硬度较高的铝镁结合层,结合层最大厚度为4.8μm。利用Deform有限元软件模拟连续挤压过程中的材料流动,得到了Al和Mg的温度与应变分布,有助于分析连续挤压过程中复合棒材的组织演变。     

高速铁路Cu-Cr-Zr合金承导线对连续挤压工艺的适应性

为研究高速铁路承导线Cu-Cr-Zr合金对连续挤压工艺的适应性,采用TLJ500连续挤压机对满足高速铁路承导线用Cu-Cr-Zr合金元素含量要求的上引连铸杆坯进行了连续挤压加工,结合三维有限元数值模拟分析结果,分析了该Cu-Cr-Zr合金连续挤压杆的显微组织特征。基于Arrhenius双曲正弦函数和Cu-Cr-Zr合金的高温热模拟变形试验结果构建了高速铁路承导线用Cu-Cr-Zr合金的本构方程,并以此为基础利用UG、Deform 3D等软件平台建立了该合金在同等现实连续挤压工艺条件下的有限元分析模型,模拟了该合金在加工过程中所形成的温度场、应变场等物理场的分布状态。通过观察分析Cu-Cr-Zr合金挤压杆微观组织形貌和第二析出相的分布状态,认为Cu-Cr-Zr合金经连续挤压工艺加工后,其显微组织结构得到了显著的改善,增强了细晶强化作用和第二相粒子的析出强化作用,过饱和固溶体分解析出的第二相粒子不仅阻碍了亚晶晶界向大角度晶界转变的趋势,而且还有利于抑制合金在连续挤压过程中再结晶晶粒的长大。     

铝对自反应原位合成复合陶瓷坯件组织结构及性能的影响

分别以Ti-B₄C-C体系和Ti-B₄C-C-Al体系复合粉为反应原料, 利用自反应喷射成形技术制备Ti(C,N)-TiB₂基复合陶瓷坯件. 利用XRD、SEM、EDS、TEM等方法, 研究分析了向喷射体系中加入5wt%金属Al对喷射沉积坯件组织结构、主要力学性能的影响及其原因. 结果表明, Ti-B4C-C体系的喷射沉积坯件主要由TiC_0.3N_0.7和TiB₂主相及TiO₂副产物相组成, 其致密度、维氏硬度、弯曲强度、断裂韧性等性能分别为97.2%、17.3GPa、387MPa、6.0MPa·m^1/2; 喷射体系中添加5wt%金属Al后, 喷射沉积坯件的主相仍为TiC_0.3N_0.7和TiB₂, 但副产物相中不含有害相TiO₂, 而增加了对复合材料有益的A_l2O₃与Ti₃Al相, 坯件内TiB2颗粒长径比增大, 出现大量长棒状晶, 并使坯件的致密度、维氏硬度、弯曲强度、断裂韧性等性能也分别提高到97.7%、20.6GPa、425MPa、7.3MPa·m^1/2.可见金属Al的添加可有效抑制喷射过程中Ti的氧化, 明显改善喷射沉积坯件的综合力学性能.     

快速凝固AlFeX耐热铝合金喷射沉积坯锻造成型工艺试验研究

喷射沉积AlFeVSi合金锭坯需要采用高温（450℃）锻压来实现致密化．通过沿不同取向锻压试验了解了喷射沉积坯及其压实坯的变形能力和锻造损伤情况，采用钢包套锻造工艺制备了完全致密化的喷射沉积Al-9．20Fe-1．37V-2．30Si合金锻件．通过金相、透射电镜、扫描电镜、力学性能检测等研究手段研究了锻造变形对喷射沉积A1FeVSi合金锻坯组织性能的影响．结果表明，喷射沉积AlFeVSi合金坯可以通过锻压变形实现致密化，达到冶金结合状态．喷射沉积AlFeVSi合金压实坯锻造道次压下率可以确定为20—40％，锻造加载方向最好是垂直于喷射沉积原坯沉积面，且需增加可塑性包套来限制侧表面的自由变形．采用钢包套自由锻造工艺可以在累积78％的压缩变形率条件下制备具有良好组织性能的锻造制品．     

喷射共沉积颗粒增强金属基复合材料的研究现状与进展

作为一种综合了铸造与粉末冶金优点制备近成形颗粒增强金属基复合材料的方法,喷射共沉积技术及其应用受到了广泛的关注。本文综述了喷射沉积颗粒增强金属基复合材料的发展现状;介绍了喷射共沉积技术的原理;讨论了喷射共沉积过程中金属液体对增强相的捕获机理和凝固前沿对颗粒的捕获问题;介绍了喷射沉积颗粒增强金属基复合材料的装置及工艺参数的控制;着重介绍了喷射沉积材料的组织性能及致密化工艺,提出通过旋球同步预致密后再分别进行往复镦-挤和等径角挤压实现沉积坯的大塑性变形达到完全致密与冶金结合;指出了喷射沉积金属基复合材料将向组织均匀化、韧性化、完全致密化方向发展。     

导流角对挤压变形流动的影响机理分析

针对平模挤压时常因金属流速不均匀而易产生缺陷,本文采用了带导流角结构的芯模进行挤压研究.通过数值模拟和实验,深入分析了挤压过程中金属变形流动行为的机理,结果表明:带导流角芯模挤压时筒底不出现分流的现象,"死区"显著地缩小;处于塑性区内材料的应变类型由三种变为均一的拉伸类,显著地提高了金属变形流动的均匀性,利于金属的挤出成形及制品质量的提高.     

热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了试样坯热处理和整体热处理两种热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响。结果表明:经两种方式热处理后,棒材的显微组织为双态组织,即初生α相和β转变组织。试样坯热处理后的初生α相呈短棒状,而整体热处理后的α相呈椭球状。两种热处理方式对棒材的室温、高温拉伸性能影响较大。整体热处理的室温拉伸强度、高温拉伸强度比试样坯的低。     

化学气相沉积制备钼钨合金

以MoF6、WF6以及H2为原料,用化学气相共沉积的方法,成功地在铜基片表面沉积出钼钨合金.实验分析表明:沉积层结构为单相均匀固溶体.在钼含量高时沉积层显微组织呈细晶层状结构,在钼含量较低时沉积层显微组织呈柱状晶生长.改变反应气体中WF6、MoF6相对含量可实现膜层成分可控.采用化学气相沉积法沉积钼钨等难熔金属合金,沉积纯度高,设备简单,沉积速率快,在高温抗烧蚀涂层及耐腐蚀涂层方面具有广泛的应用前景.