机械振动对消失模-熔模铸造铝合金组织和力学性能的影响

对消失模-熔模铸造ZL101A铝合金凝固过程实施了机械振动,研究了不同振幅和振动频率对合金组织和性能的影响。结果表明:机械振动可以明显细化铝合金组织,提高力学性能。在振幅1.0 mm和振动频率100 Hz时,铝合金组织最为细小,晶粒尺寸为198.4μm,力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别达到136.9 MPa、111.5 MPa、3.32%和59 HBS。     

机械振动对AlSi7Mg合金组织和力学性能的影响

研究了不同机械振动强度下制备出AlSi7Mg合金的凝固组织，随着机械振动的加强，合金的初生相平均尺寸和晶粒改性产生明显变化，初生相平均尺寸呈减小的趋势，相对应的晶粒细化程度逐渐增加。当机械振动强度分别为0、1.5、3.0、4.5和6 mm·Hz时，合金的初生相平均尺寸分别为48.99、47.06、43.75、39.12、28.67μm；合金的抗拉强度分别为158.03、165.25、170.12、176.37、186.29MPa；屈服强度分别为127.74、132.42、140.57、143.61、147.86MPa；伸长率分别为2.20%、2.48%、2.71%、3.56%、4.80%。合金的力学性能随机械振动的加强逐渐升高。     

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 研究了355MPa级超细晶低碳钢热连轧板拉伸性能和晶粒尺寸之间的关系，结果表明屈服强度σs与晶粒尺寸d成Hall Petch关系；经验证，对晶粒尺寸在3μm～10μm范围的低碳钢热连轧板，其屈服强度σs的计算值与测量值偏差较小，Hall Petch关系具有很好的适用性。     

正火温度对G115钢组织及室温强度的影响

对G115钢进行1065~1120℃不同温度的正火处理,研究其显微组织和室温拉伸性能。结果表明:正火温度由1065℃升至1075℃时,抗拉强度由802.91 MPa降至741.15 MPa;正火温度由1075℃升至1105℃时,抗拉强度出现一个"平台",约为798.97 MPa;当正火温度由1105℃升至1120℃时,抗拉强度降至745.13 MPa,屈服强度的变化规律与抗拉强度相似;随正火温度由1065℃升至1095℃,G115钢原奥氏体平均晶粒尺寸由38.40μm减小至34.45μm左右,在1075℃至1095℃亦出现个"平台";当温度升至1120℃时,原奥氏体平均晶粒尺寸为67.64μm。不同正火温度试样均发现较多的富W和Fe元素的Laves相。     

T5热处理对Mg-Gd-Y-Zr合金筒形件拉压 不对称性的影响北大核心CSCD

通过力学性能测试、背散射电子衍射、X射线衍射、透射电子表征等手段分析大尺寸Mg-9.17Gd-1.98Y-0.43Zr-0.11Ag镁合金筒形件的组织性能不均匀性和拉压不对称性,并通过时效处理调控合金组织,提高材料力学性能。研究发现:从内部到外部,筒形件组织呈不均匀分布,平均晶粒尺寸从12.9μm粗化至20.1μm,抗拉强度从327 MPa降至280 MPa,屈服强度从223 MPa降至157 MPa。经225℃×21 h峰时效处理后,β′相作为主要析出相,抑制了压缩载荷下孪晶的产生,大幅提高了筒形件的强度并降低其伸长率,压缩屈服强度和拉伸屈服强度的比值从内部到外部分别为1.06、1.17和1.02。T5热处理后筒形件内部的力学性能最好,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为407 MPa、293 MPa和12%。     

镁合金电弧熔丝增材成形质量控制研究

针对镁合金CMT电弧增材制造表面成形质量控制难题,开展了AZ31镁合金电弧熔丝增材制造的沉积行为、成形特性研究,以及单道多层增材构件表面质量控制试验。结果表明:镁合金电弧增材制造的工艺参数优选范围较大,电流为120～160 A、沉积速度为10～12 mm/s时,沉积层宽度均匀一致,宽高比和接触角也较大;采用CMT工艺制备的镁合金单道多层增材试样力学性能无明显各向异性,抗拉强度为243 MPa,屈服强度为109 MPa,断后伸长率在23%左右,显微硬度平均值为57 HV。     

电弧微铸轧复合增材新方法制造高强度钢零件

利用研究室自主研发的电弧微铸轧复合增材制造系统,无模直接成形出熔铸成形性和可焊性极低的45钢大壁厚差高强度零件,并在自由熔积和微铸轧复合两种工艺条件下进行对比试验,分析测试了45钢试样的组织特征和力学性能。结果表明:与自由熔积成形相比,微铸轧复合工艺将晶粒粒度由5.5级细化至12.0级,抗拉强度提高31.3%,屈服强度提高68.8%,平均硬度提高10.9%;与熔模铸造相比,微铸轧复合工艺将抗拉强度提高58.4%,屈服强度提高107.7%。因此,微铸轧复合增材制造技术将为难成形加工材料高强韧金属零件的低成本优质短流程制造提供一条有效途径。     

控轧控冷工艺对Qst32-3盘条组织和性能的影响

研究了控轧控冷工艺对低碳钢Qst32-3盘条组织和力学性能的影响。结果表明:控轧和控冷能有效提高Qst32-3盘条的力学性能并细化铁素体晶粒;当精轧温度由950℃降低到810℃并采取风冷工艺后,Qst32-3盘条的屈服强度由215 MPa增加到265 MPa,抗拉强度由318 MPa增加到346 MPa,铁素体晶粒尺寸由23.6μm细化到15.2μm。结合形变诱导铁素体相变原理及Hall-Petch公式分析了低温轧制对Qst32-3盘条晶粒细化的影响机理。     

Gd含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金组织与性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、力学性能测试等手段,研究了Gd含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金组织与力学性能的影响,建立了Gd含量与合金中α-Mg平均晶粒尺寸、屈服强度与抗拉强度之间的数学关系,观察了合金断口形貌,分析了合金的断裂行为。随着Gd含量由0增大至12.7%,α-Mg平均晶粒尺寸由112μm减小至54μm,合金的屈服强度由64.9MPa提高至174.3 MPa,抗拉强度由157.5MPa提高至221.2MPa,伸长率由21.3%降低至0.9%。当Gd含量为10.2%时,合金具有最佳的强度与塑性(σ0.2=140.0 MPa,σb=196.1 MPa,δ=3.3%)。     

Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形研究

通过新SIMA法制备Mg-Al-Zn合金半固态坯的触变挤压和触变模锻试验以及借助金相显微镜、拉伸试验机等分析手段对Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形进行了研究.研究结果表明,新SIMA法中的等径道角挤压能使Mg-Al-Zn合金获得良好的应变诱导效果,即铸坯微观组织被大大细化,平均晶粒尺寸达到20μm,材料力学性能大幅度提高;该坯料在560℃保温20min制备的半固态坯料的固相晶粒细小,球化程度高,组织均匀,平均晶粒尺寸为25μm.通过触变挤压和触变模锻试验证明,新SIMA法制备的Mg-Al-Zn合金半固态坯料所触变成形的零件的力学性能很高.其中触变挤压的卫星角框零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为213.1MPa、312.6MPa和15.2%.触变模锻的托弹板零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为218.6MPa、320.9MPa和14.8%.     

Nd在挤压态AZ31镁合金中的行为及作用

通过金相显微镜、SEM和XRD观察研究挤压态AZ31-xNd镁合金的微观组织和析出相,并测试合金的室温和高温力学性能。结果表明:Nd在合金中以Al2Nd和Mg12Nd化合物形式存在,且随着Nd量的增加,其数量增加;Nd使合金的晶粒细化、室温和高温性能提高。加入0.6%Nd的合金晶粒尺寸由未加Nd时的26μm降至约10μm,加入0.6%Nd合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为325MPa、247MPa和18.1%。含Nd合金的抗拉强度和屈服强度随温度升高而下降,而伸长率随温度的升高而增加。     

孕育剂SiC对Al-Zn-Mg-Cu合金GMAW电弧增材制造构件微观组织及力学性能的影响

Al-Zn-Mg-Cu合金以其高比强度、优良的导热性与耐腐蚀性常用于航空航天、汽车等领域，采用电弧增材制造并探索添加孕育剂的作用对于改善高强铝合金性能、促进其工程应用具有重要意义。本研究采用Al-Zn-Mg-Cu合金焊丝进行GMAW电弧增材制造，通过添加SiC颗粒改善构件微观组织及力学性能，并对比了微米级与纳米级SiC颗粒作用效果。结果表明，常规Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件微观组织有明显分层现象，随着沉积层数增加，热量累积，晶粒变得粗大且向着柱状晶的形态转化。而SiC的加入抑制了微观组织向柱状晶转变的趋势，使沉积件整体微观组织分布更加均匀，同时晶粒平均尺寸整体由94.57μm可细化至59.3μm,细化程度为37.29%,局部最高可细化44.26%。在力学性能上提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的硬度，由HV112提升至HV120,提升程度约7.14%,且硬度波动变化减小。另外，SiC颗粒的添加提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的强度与韧性。整体上看，与添加微米级SiC颗粒相比，添加纳米级SiC颗粒Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材制造得到的构件微观组...     

多向锻造对电弧熔丝增材制造300M钢微观组织及拉伸性能的影响

为了解决电弧增材制造超高强钢构件中存在的晶粒粗大、成分不均匀和力学性能较差等问题,提出一种将电弧熔丝增材制造和多向锻造相结合的复合成形技术。首先,采用电弧熔丝增材制造技术加工出300M钢块体,然后对其进行多向锻造实验,并采用单向拉伸实验对多向锻造前后300M钢的拉伸性能进行测试,采用金相显微镜、扫描电子显微镜对微观组织和拉伸断口进行观察分析。结果表明:经过多向锻造后,沉积态的柱状晶被打碎并形成了均匀的等轴晶,微气孔得到消除,微观组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。多向锻造后,材料的横向和竖向拉伸性能得到了大幅提升,各向异性得到消除,抗拉强度提高了205.1～281.8 MPa,屈服强度提高了23.9～50.5 MPa,伸长率提高了15.5%～16.2%,且拉伸断裂模式由准解理断裂转变为韧性断裂。     

碳钢双丝与单丝等离子弧增材制造成形及组织特征分析

针对传统丝材等离子弧增材制造碳钢效率低、质量高的特点,提出了一种"双填丝+压缩等离子弧"增材制造工艺,并采用该工艺增材制造了试样,对比分析了双填丝与单填丝增材制造试样的成形尺寸、显微组织特征和力学性能.结果表明,相对于单填丝等离子弧增材制造工艺,采用新型双填丝等离子弧增材制造工艺,在相同的工艺条件下,熔敷效率提高了0.97倍;平均晶粒尺寸由18.75 μm细化到13.47 μm;试样纵向拉伸抗拉强度提高了62.64 MPa,横向拉伸抗拉强度提高了67.52 MPa;试样有效层的平均显微维氏硬度由158.95 HV0.5增加到175.34 HV0.5.     

电弧功率对MIG电弧增材制造316L奥氏体不锈钢组织及力学性能的影响

采用大功率MIG电弧热源熔化沉积316L奥氏体不锈钢金属焊丝制备试样，研究电弧功率对成形试样组织、力学性能以及断裂行为的影响并分析其机理，为高效、低成本电弧增材制造大型金属构件提供技术基础和理论依据. 结果表明，大功率MIG电弧增材制造316L奥氏体不锈钢内部形成柱状晶并生成δ相和σ相呈蠕虫状分布在γ基体中. δ相分布在晶内和晶界起强化作用. 随着电弧功率从3 763 W增加8 400 W，316L试样晶粒尺寸变大，δ相含量减少而σ相含量增加，使得材料抗拉强度从578 MPa降低到533 MPa，屈服强度从310 MPa降低到235 MPa，断后伸长率从53%降低到44%，断面收缩率从67%下降到60%. 当电弧功率增加到8 400 W时，在晶界上形成较多的σ相，试样断裂模式由较低功率时的穿晶韧窝断裂转变为沿晶韧窝断裂.     

原位自生2%TiB_(2)颗粒对2024Al增材制造合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用激光粉末床熔化(laser powder bed fusion,L-PBF)工艺制备含2%(质量分数)原位自生TiB_(2)颗粒的2024Al-2%TiB_(2)合金和难打印2024Al合金,研究了TiB_(2)颗粒对经固溶(510℃处理1 h后水冷)和T6 (固溶处理后人工时效)热处理后增材制造2024Al合金组织和室温拉伸性能的影响。由于L-PBF冷却速率较快以及TiB_(2)颗粒的添加,2024Al-2%TiB_(2)合金微观组织以等轴晶为主,平均晶粒尺寸约为5.8μm。T6热处理之后,2024Al合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(261.3±4.3) MPa、(252.6±2.5) MPa和(0.3±0.1)%;2024Al-2%TiB_(2)合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到(458.2±6.5) MPa、(398.4±2.7) MPa和(3.4±0.4)%;2种合金中析出大量均匀分布、尺寸细小的长条状析出相。T6态2024Al-2%TiB_(2)增材制造合金的抗拉强度与2024Al增材制造合金相比提高75.5%,其强度与2024Al锻造合金强度相当。合金的主要强化机制是位错强化、晶界强化、析出相强化和TiB_(2)颗粒带来的Orowan强化以及载荷传递强化,2种合金热处理后的拉伸断裂失效主要由缺陷控制。原位自生2024Al-2%TiB_(2)增材制造合金成形性较好,经热处理后获得较高的综合室温拉伸性能。     

累积叠轧焊强加工制备亚微米金属材料的研究

采用ARB(累积叠轧焊)的方法在多功能强力热轧机上对普碳钢Q235,L2纯铝分别进行了强加工试验,并利用电子万能材料试验机,SEM,TEM,EBSD等手段对材料力学性能、微观组织、缺陷进行了分析。结果表明,普碳钢材料的平均抗拉强度由385MPa提高到797.5MPa,平均晶粒尺寸减小到0.7μm;L2纯铝材料的抗拉强度由75.2MPa提高到190.44MPa,平均晶粒尺寸达到0.5μm;强加工引起的位错塞积对材料起到了强化作用。     

新型铝合金机械零件的锻造工艺优化

以不同的等温锻造温度和变形量成形了6082-0.5Ti新型铝合金件,并进行了力学性能和显微组织的测试与分析。结果表明,与420℃等温锻造相比,采用480℃等温锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大29 MPa和26 MPa,断后伸长率减小1.6%,平均晶粒尺寸减小5.7μm;与变形量40%相比,采用60%变形量锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大25 MPa和19 MPa,断后伸长率减小1.8%,平均晶粒尺寸减小6.1μm。6082-0.5Ti铝合金的等温锻造温度和变形量分别优选为480℃和60%。     

机械振动对熔模铸造0Cr17不锈钢组织与性能的影响

在0Cr17不锈钢熔模铸造的浇注及凝固过程中施加垂直方向的机械振动,并与未振动试样进行对比,研究不同的振动频率和振幅对晶粒尺寸及力学性能的影响。结果表明,相同振动频率时,随着振幅的增大,晶粒尺寸减小,抗拉强度增大;振幅较低时,随着振动频率的增加,晶粒尺寸变化不明显;振幅较大时,随着振动频率增加,晶粒尺寸减小,抗拉强度增大。最佳的振动参数是振动频率为35Hz、振幅为4mm,其细化率为66.7%,抗拉强度比未振动试样高出9.3%。     

微量钛对SS400B组织和性能的影响

通过添加微量钛,获得了强度较高的SS400B热轧钢卷。在氮质量分数≤0.0050%的情况下,微量钛有明显的细化晶粒作用:添加微量钛的SS400B铁素体平均晶粒尺寸达7.9μm,且珠光体分布更细小均匀,未添加钛的SS400B铁素体平均晶粒尺寸为11.2μm。添加钛质量分数≤0.030%时,SS400B屈服强度平均提高22.9 MPa,抗拉强度平均提高15.5 MPa,根据Hall-Petch公式分析,主要为细晶强化作用。当钛含量较高时,抗拉强度出现超上限的问题,通过工艺优化改善了此问题,屈服强度主要在300370 MPa之间波动,抗拉强度主要在430480 MPa之间波动,总体强度较为稳定。