退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中,且弥散二次Si粒子也逐渐溶解消失。激光选区熔化成形AlSi10Mg合金经退火后,其延伸率大幅提高,拉伸断口表现出韧性断裂特征。在270～280℃下退火2h,延伸率分别达到15.7%(X/Y向)和12.7%(Z向)以上,且强度保持在一个较高的水平(300MPa),实现了强度/塑性的良好匹配。通过拉伸试样断口分析,认为导致裂纹源萌生的主要原因是未熔粉体、气孔及氧化物等缺陷。     

能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律，并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法，统计了试样内部缺陷的类型和尺寸，分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因，得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明，合适的激光能量输入是获得高致密度的关键，当激光能量密度处于47.62~50.00 J/mm³区间时，试样致密度最高，此时试样中夹杂缺陷消失，孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样，其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上，优于铸造AlSi10Mg合金。     

浇注温度对压铸Al-Si组织性能的影响

基于液态压铸技术,研究了浇注温度对Al—10%Si合金组织与性能的影响,同时利用扫描电子显微镜(SEM)对其拉伸断口形貌进行分析。试验结果表明:随着浇注温度的升高,试样的晶粒尺寸先减小而后增大,而其抗拉强度、伸长率和硬度先增加而后减小;合金的断裂类型属韧性断裂和准解理断裂的混合断裂模式。在本试验条件下,压射比压16 MPa、模具温度150℃、压射速度2.5 m·s~(-1)、浇注温度720℃时,压铸Al—10%Si合金的力学性能最优,其抗拉强度、伸长率和硬度分别可以达到σ_b233 MPa、δ_5 8.57%、HBS57.9。     

激光选区成形Cu-Al-Mn-Ti记忆合金的工艺及性能研究

采用激光选区熔化技术成形了Cu-11.85Al-3.2Mn-0.1Ti(质量分数)合金。采用排水法对成形块体试样进行了致密度测试,优化了工艺参数,对试样进行了物相分析和微观组织分析,利用优化的工艺参数成形了拉伸试样和变形测试试样,测试在不同温度下拉伸试样的力学性能,通过DSC曲线分析了试样的相变温度及变形试样的记忆性能。结果表明,当激光功率为270W,扫描速度为500 mm/s,层厚为0.025 mm,扫描间距为0.1 mm时,试样具有接近100%的致密度;试样的物相中主要为马氏体相和Cu2Al Mn相,微观组织中观察到了马氏体组织,并且多为层错结构;拉伸试样在200℃时具有最大抗拉强度825.6 MPa,延伸率为20.3%且延伸率随着温度的升高而增大;试样的马氏体相变开始温度约为260℃,结束温度约为249℃,奥氏体转变温度高于400℃,形变回复率在57%以上。     

激光能量密度对激光选区熔化Cu-Al-Ni-Ti合金相对密度、微观组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)成形制备了不同工艺参数下Cu-Al-Ni-Ti铜基形状记忆合金试样。用排水法测试了块体试样的相对密度,对试样进行了显微组织分析和热分析,测试了拉伸试样在不同温度下的力学性能和测试试样的形状记忆性能,研究了激光能量密度对相对密度、显微组织和常温力学性能的影响规律。结果表明:块体试样的相对密度随激光能量密度的增大先增大再减小,试样的相对密度最大值达99.9%;当激光能量密度适中时(107J/mm3),熔化道连续且无明显缺陷,激光能量密度过低或者过高,试样会产生熔化道不连续或者球化等缺陷;拉伸试样的常温拉伸性能随激光能量密度的增大先增大再减小,常温下试样最大抗拉强度和延伸率分别为541MPa和7.63%。在300℃下试样的抗拉强度提升至最大为611MPa,延伸率提升至10.78%。试样的马氏体相变开始温度Ms约为83℃,结束温度Mf约为40℃,形变回复率接近90%。     

选区激光熔化AlSi10Mg粉末性能研究

选区激光熔化技术具有独特的成型方式和工艺特点,其对成型粉末的性能也有着特殊的要求。以铝硅合金、精铝锭和精镁锭为原材料,通过气雾化制备AlSi10Mg金属粉末。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光粒度仪、表面吸附仪等设备对AlSi10Mg金属粉末的性能进行测试。测试结果表明:AlSi10Mg金属粉末的松装密度为1.517g/cm3,振实密度为1.695g/cm3,流动性为73s/50g,休止角为32°,比表面积为3.045 6m2/g。粉末颗粒大部分是比较规则的球形状,表面相对光滑,球形度较好,同时粉末中也存在少量的椭圆状、鸭梨状和长条状的颗粒,并伴随有二次团聚现象发生。Al、Si、Mg等3种元素分布均匀,不存在明显的宏观偏析,粒度呈现单峰正态分布特征,尺寸主要分布在22.58～58.78μm之间。     

激光焊接金刚石工具用铁钴预合金粉末的制备与性能

采用共沉淀法制备了用于激光焊接金刚石工具过渡层的铁钴预合金粉末,用X射线衍射仪分析其物相组成,用扫描电镜观察其形貌特征;将预合金粉末进行热压烧结后,对其相对密度、硬度、抗弯强度和焊接性能进行了研究.结果表明:制备的粉末为FeCo(α')相,随烧结温度的升高,烧结试样的相对密度略有增大,而硬度有所下降,抗弯强度变化较小;高温烧结试样的焊接性能优于低温烧结试样,在850℃烧结制备的试样焊接强度达到51.6 N·m.     

固溶和时效处理对加压成形6063铝合金组织与性能的影响

采用加压成形工艺制备6063铝合金,然后对铝合金进行535℃固溶和时效处理,研究了固溶时间(15～120 min)、时效温度(160～200℃)和时效时间(1～24 h)对该铝合金显微组织、拉伸性能和硬度的影响.结果表明:随着固溶时间的延长,6063铝合金晶粒尺寸增大,Mg2Si初生相逐渐消失并回溶至基体中,而固溶时间未对α-Al8Fe2Si相和β-Al5FeSi相的含量与形貌产生影响;固溶处理后,随着时效温度的升高或时效时间的延长,第二相Mg2Si数量增加,但过高的时效温度或过长的时效时间导致Mg2Si相粗大;随着固溶时间、时效时间的延长,或时效温度的升高,合金的强度和硬度先升高后降低,断后伸长率先减小后增大;6063铝合金适宜的固溶和时效处理制度为535℃×60 min+180℃×7 h,此时合金中析出的Mg2Si相最细小,且弥散分布,合金具有最高的强度和硬度,以及合适的断后伸长率.     

预热及保温对严寒环境X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能的影响

研究了-30 ℃严寒环境下采用不同预热及保温措施进行电弧焊接的X80钢,观察了不同焊接条件下接头各区域的显微组织特点,通过硬度测试、拉伸试验、低温冲击试验对接头的力学性能进行了表征。研究结果表明：严寒环境下焊接得到的X80钢焊缝以柱状晶为主,填充区主要由针状铁素体、先共析铁素体及少量魏氏组织组成,随着预热及保温温度升高,魏氏组织的尺寸和数量都有所减小;接头硬度的极大值与极小值分别出现在热影响区的粗晶区与不完全重结晶区,随着预热及保温温度的升高,接头的整体硬度降低,焊缝区域的低温冲击韧性增强,而抗拉强度先提高后降低;预热及保温是接头在严寒环境下获得具有良好综合性能的有效措施,预热及保温温度为100 ℃时接头性能最优。     

Sn对AlSi7Cu2Mg合金性能和组织的影响

通过拉伸测试、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）二次电子像、背散射电子像和微区能谱分析,研究了Sn对AlSi7Cu2Mg合金性能和组织的影响。结果表明,当Sn含量（质量分数）大于0.2%时,AlSi7Cu2Mg合金的抗拉强度和延伸率显著降低。添加了Sn元素的AlSi7Cu2Mg合金中Si相粗化,大小不一且分布不均匀。     

烧结温度对放电等离子烧结AlCoCrFeNi2.1高熵合金性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)技术在不同烧结温度(850,950,1 050,1 150℃)保温5min条件下制备AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金,研究了烧结温度对合金的烧结性能、物相组成、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,合金表面气孔数量逐渐减少,合金相对密度增大;当烧结温度升至1 150℃时,合金颗粒间形成了良好的冶金结合;随着烧结温度升高,烧结合金的显微硬度和屈服强度均先增后降,当烧结温度为1 050℃时,烧结合金的显微硬度和屈服强度最大;烧结合金的断裂机制为沿晶断裂和穿晶断裂。     

不同热处理对高温合金GH4141微观组织和拉伸性能的影响

高温合金作为航空紧固件的主要原材料,其力学性能直接影响着航空装备构件的紧固性能。以GH4141高温合金为试验材料,分析不同热处理后GH4141试样的金相组织、显微硬度、力学性能和断口形貌等特征,研究结果表明了固溶温度对晶粒尺寸影响较大,且随着固溶温度的升高,显微硬度降低;热处理后试样表面形成的残余应力为压缩状态;试样在1 080℃固溶760℃时效处理后的拉伸强度最大为1 214 MPa,其拉伸断口表现出明显的析出相强化诱导的颈缩和韧窝特征。     

GO/AlSi10Mg激光熔化沉积组织性能研究

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别打印AlSi10Mg成形件和GO/AlSi10Mg成形件,对比分析两种LMD成形件的微观组织和力学性能,探究GO调控AlSi10Mg合金成形件强韧性的机理。结果表明,添加0.1%GO的LMD成形复合材料抗拉强度提升了10.3%,延伸率提高了170%,硬度提高了5.8%,拉伸断口从脆性断裂特征转变成韧性断裂特征。GO在高能激光的作用下发生还原反应生成石墨烯,石墨烯对复合材料起到了晶粒细化的效果。拉伸试验过程中位错在石墨烯附近聚集并缠结,石墨烯在铝基体中的钉扎作用阻碍了位错的移动、促进了位错增殖,而且石墨烯与Al基体有较强界面结合,起到载荷转移和桥接作用。由于晶粒细化、位错强化、载荷转移强化以及桥接作用,提出的GO/AlSi10Mg激光熔化沉积技术提高了铝合金成形件的强韧性,为铝合金激光熔化沉积技术的应用和发展提供了...     

TiB_2/AlSi7Mg0.6复合材料的热处理强化

采用KBF4和K2TiF6混合盐反应工艺原位合成制备了TiB2颗粒增强AlSi7Mg0.6合金(TiB2/AlSi7Mg0.6)复合材料,并进行了固溶和时效处理;用光学显微镜、透射电镜和硬度仪对复合材料的显微组织及热处理强化后的性能进行了研究。结果表明:TiB2颗粒显著细化了复合材料的显微组织;固溶处理后复合材料达到硬度峰值的时效时间较基体合金缩短,峰值硬度提高幅度小于基体合金的;复合材料中铝基体晶粒细小、晶界面积大,导致时效强化相在晶内的析出量不足,是复合材料时效硬度提高幅度下降的主要原因。     

Q690CFD低碳贝氏体高强钢的焊接性能

用药芯焊丝和实心焊丝对Q690CFD低碳贝氏体高强钢进行了CO_2气体保护焊焊接,采用斜Y裂纹敏感性试验、焊接热影响区最高硬度试验对该钢进行了冷裂敏感性评价,通过冲击试验探讨了从800℃冷却到500℃(t_(8/5))时焊接粗晶区的韧性;通过光学显微镜、拉伸试验机、硬度试验机、冲击试验机等评价了该钢的焊接工艺性。结果表明:该钢板在14℃、不预热条件下焊接将有一定的淬硬倾向;t_(8/5)大于40 s后,粗晶区韧性显著降低;用药芯焊丝当预热温度为80℃(厚25 mm)和100℃(厚30 mm)时或者采用实心焊丝不预热时均可避免裂纹出现,焊接粗晶区组织为板条马氏体和少量贝氏体,焊接接头性能良好,焊后550℃×2 h消除应力热处理对热影响区和母材的拉伸性能没有明显影响。     

烧结温度对粉末冶金Al-24Si合金组织与性能的影响

采用粉末冶金法制备Al-24Si合金,研究了烧结温度(550～610℃)对合金组织、密度和硬度的影响。结果表明:不同温度烧结合金的显微组织均主要由铝相和硅相组成,当烧结温度达到600℃及以上时,组织中还析出了Mn_4Al_(16)Si_3相;当烧结温度低于580℃时,随温度升高,合金组织中铝颗粒之间的间隙数量减少,合金的密度和硬度增大;当烧结温度达到580℃时,铝和硅形成的共晶液相渗入铝颗粒间界面,而在原先液相位置留下较大孔洞,导致合金孔隙率增大,密度和硬度减小;当烧结温度达到590℃时,共晶液相含量增加,填充内部孔隙,导致合金密度和硬度增大。     

AlCrFeNi多主元高熵合金的高温性能

用真空熔炼法制备了AlCrFeNi多主元高熵合金,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了AlCrFeNi合金铸态及经不同工艺热处理后的组织,并对合金进行了高温拉伸及蠕变试验。结果表明:该合金在铸态下是由白色的α-(Cr,Fe)和灰色的NiAl相构成,呈BCC结构的共晶组织,硬度为411.3HV;随着热处理温度(900~1 200℃)的升高,合金两相结构没有变化,晶粒略有长大,具有较好的高温组织稳定性;700℃高温短时拉伸和蠕变试样断口均呈现出沿晶断裂和韧性断裂的混合断口特征,拉伸时该合金的伸长率和断面收缩率分别为30.6%,41.0%,具有较好的高温塑性。     

长期时效镍基高温合金的组织与力学性能

对经过标准热处理Inconel751合金,在700℃和850℃进行长时间的时效处理,测试常温和高温下合金的力学性能,对组织和断口进行观察.结果表明,在700℃时效时,合金的硬度、冲击和室温/高温拉伸强度较为稳定,合金的塑性在整个时效过程中无明显变化;在850℃时效初期,合金硬度和室温/高温拉伸强度明显降低,塑性有所升高,500 h～1 000 h基本保持稳定;在整个时效过程中室温冲击吸收功迅速增加,表现出较强的塑性.在730℃/430 MPa条件下持久寿命呈明显下降趋势.对各性能测试断口观察发现,700℃时效合金主要以沿晶断裂方式为主,经850℃时效后的试样断口分布有一定的韧窝.     

光固化粘结剂3DP法三维打印金属制件

为了开发低成本的金属制件3D打印方法,以UV光固化胶为粘结剂,采用3DP法三维打印技术打印了316L不锈钢试样生坯,并将打印坯脱粘后分别在1325℃、1350℃、1375℃下真空烧结,研究了烧结温度对烧结试样的尺寸收缩、密度、力学性能、拉伸断口形貌和粘结剂残留的影响。结果表明,随着烧结温度的增加,试样收缩增大,密度、维氏硬度和抗拉强度均有提高,粘结剂残留量减少;拉伸断口显示,随着烧结温度的增加,烧结程度逐渐增强,因而使得试样收缩、密度和力学性能呈现上述变化。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg合金的铺粉厚度

基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10-5 g/(s·mm2),孔隙率在0.05%以下,抗拉强度高于440 MPa,成形的测试试样尺寸误差均在±0.1 mm以内。试样上表面的表面粗糙度Ra在4 μm以下,侧表面的表面粗糙度Ra在5 μm以下。铺粉厚度30 μm的试样表面质量最优。