CMT电弧增材制造铝青铜的微观组织及耐腐蚀性能研究

目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织演变规律以及在不同温度下的耐腐蚀性能。方法采用CMT电弧增材的方式制备了铝青铜合金的薄壁试样件,通过光学显微镜研究了试样件在不同位置的微观组织演变规律,并通过电化学工作站测试试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电位极化曲线,进而分析其耐腐蚀性能。结果 CMT电弧增材制造铝青铜合金的微观组织主要表现为3个区域。前3层微观组织由基材树枝晶转变为柱状晶的区域;中间稳定区域主要是垂直于基板方向生长的均匀柱状晶微观组织;以及在最后一层出现柱状晶转向树枝晶的区域。当温度由20℃上升到60℃时,该材料的稳定电位ER由-0.2540 V下降到-0.2745 V。自腐蚀电流密度由2.84×10-6 A/cm~2增加到了5.149×10-6A/cm~2。结论采用合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶。同时试样在质量分数为3.5%的NaCl浓度溶液中有着良好的耐腐蚀性能,并且由于腐蚀过程介质温度的升高,电极反应速度加快、溶液的对流和扩散加强,从而加快了阳极过程和阴极过程,加速了金属的腐蚀。由此可见,介质温度对腐蚀速率的影响是非常重要的。     

焊接工艺参数对Ti/Al异种金属磁脉冲焊接接头微观组织及力学性能的影响

钛/铝异种金属复合结构具有比强度高、耐蚀性好等优势,在航空航天、轨道交通领域具有广阔的应用前景;但是,钛和铝两者在物理、化学和冶金学上的特性差异较大,采用传统熔化焊时极易在焊接接头中产生裂纹、气孔以及大量的脆性金属间化合物,严重恶化异种金属焊接接头的力学性能,限制了钛/铝复合结构的广泛应用。磁脉冲焊接技术是一种固相焊接技术,焊接过程中被焊材料不发生熔化,能够有效避免由于熔化带来的各种冶金缺陷。为此,本文采用磁脉冲焊接的方法,对Ti6Al4V/纯Al异种金属进行连接,系统研究了放电能量和初始间隙对接头显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,放电能量是界面波形成的主要原因,而初始间距影响相同能量下的界面波形。初始间距1.5 mm,放电能量为24 kJ时,剪切载荷最大,为4820 N。磁脉冲焊接过程中的高速碰撞导致界面较母材发生了明显的晶粒细化。     

铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头组织与性能研究

本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接，并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明，铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面，且随着放电能量的增加，界面的有效结合区宽度逐渐增加，最大达到了2.87 mm；波形界面的特征越明显，接头的力学性能越高；当放电能量为30 kJ时，波形界面的波长为62.7μm，波幅为9.1μm，接头拉剪力最大，达4 679.5 N。断口形貌分析结果表明，焊缝由内、外两个椭圆环组成；内环形貌呈密集的颗粒与空洞混合结构，外环形貌为条纹状结构。机械互锁和冶金结合同时存在的波状结构界面是获得力学性能优异的铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头的关键。