机械球磨法制备AZ31合金及其组织性能研究

采用机械球磨法制备了超细纳米晶AZ31合金,研究了球磨时间和包套温挤压温度对AZ31合金粉末形貌、颗粒尺寸、晶粒尺寸和力学性能的影响,并分析了球磨时间的作用机理。结果表明,机械球磨后的混合粉末的平均颗粒尺寸都要小于未经过机械球磨的原料粉末,且随着机械球磨时间的延长,粉末的平均颗粒尺寸减小;球磨80 h、250℃包套挤压后AZ31合金棒材中的晶粒大小分布较为均匀,平均晶粒尺寸约为200 nm;在相同的包套挤压温度下,随着机械球磨时间的延长,AZ31合金的显微硬度都有逐渐增加的趋势;在相同的机械球磨时间下,随着包套挤压温度的升高,AZ31合金的显微硬度逐渐降低。随着机械球磨时间的延长,AZ31合金的室温屈服强度有所增加,在机械球磨时间为80 h时取得最大值453 MPa。     

机械球磨法制备Ti-Cu阻燃合金层及其性能研究

利用机械高能球磨机在纯钛表面成功制备Ti-Cu合金层。在球料比为10∶1,原始Ti粉和Cu粉质量之比为1∶1,球磨转速为400 r/min的参数条件下,球磨时间分别为5 h1、0 h1、5 h。分别用SEM、EDS、XRD观察合金层的厚度、元素组成、物相,同时还进行了高温氧化、摩擦磨损、激光烧蚀等实验检验合金层的性能,通过对试验结果的分析总结出了较好的球磨工艺参数,得出5 h的球磨能够得到连续均匀的合金层,其平均厚度大约140μm。     

机械研磨处理对AZ31合金组织与性能的影响

采用表面机械研磨的方法对变形AZ31合金板材进行了表面改性处理,对比分析了原始AZ31合金与经过机械研磨的AZ31合金的显微组织、硬度、力学性能、耐磨性能和摩擦磨损形貌。结果表明,经过表面机械研磨处理后,AZ31合金的抗拉强度和屈服强度都得到明显提高,而断后伸长率却略有降低;随着载荷的增加,原始AZ31合金和经过表面机械研磨处理后的AZ31合金的摩擦系数都呈现逐渐降低的趋势;在相同的载荷作用下,经过表面机械研磨的AZ31合金的摩擦系数都要小于原始AZ31合金;在载荷小于30 N时,经过表面机械研磨的AZ31合金的磨损率都要小于原始AZ31合金,而在载荷为50 N时经过表面机械研磨的AZ31合金的磨损率要高于原始AZ31合金。     

表面机械研磨对AZ31合金组织与性能的影响

采用机械研磨的方法对AZ31合金进行了表面纳米化处理,研究了机械研磨时间对AZ31合金显微组织、显微硬度和拉伸力学性能的影响。结果表明,随着表面机械研磨时间的延长,AZ31合金梯度纳米结构层厚度呈现先增加而后降低再上升趋势。表面机械研磨4和15 min时,梯度纳米结构层达到90μm以上;表面机械研磨处理可以在AZ31合金心部获得一定体积分数的孪晶组织;表面机械研磨处理可以使AZ31合金的抗拉强度、屈服强度均呈现出不同程度的增加,而断后伸长率有所降低;AZ31合金适宜的表面机械研磨时间为4 min。     

AZ31合金TIG焊接工艺与组织性能研究

研究了焊接电流、焊接速度和氩气流量对AZ31合金TIG焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明,当焊接电流为160A,焊接速度为4mm/s,氩气流量为10L/min时,焊接接头具有最佳的强度与塑性,焊接接头的抗拉强度达到母材的97%,屈服强度达到母材的98%。随着焊接热输入的增加,热影响区的平均晶粒尺寸增大,但是热影响区的宽度都比较窄,这可能与母材中弥散分布的第二相粒子有关。     

挤压态AZ31合金组织性能的研究

研究了挤压工艺(挤压温度、冷却介质)及变形量对AZ31镁合金型材组织结构及性能(抗拉强度和电导率)的影响,探讨了最佳工艺生产条件.研究结果显示,在挤压变形过程中,孪晶以周期性的形式出现在晶体中,挤压温度低、变形量大及冷却强度大均有利于孪晶的生成.随挤压温度升高,挤压力降低;变形量增加及水冷有利于材料的强度提高;挤压工艺条件的改变对镁合金材料的电导率影响小.挤压温度为400 ℃,挤压比为14.5,经水冷却得到的镁合金型材具有良好的抗拉强度(272.2 MPa)和电导率(10.07 MS/m).     

机械球磨结合粉末冶金制备AZ61超细晶镁合金的组织与性能

利用球磨与粉末冶金工艺相结合制备AZ61超细晶镁合金,分析了球磨对其晶粒尺寸、析出相、织构及室温拉伸性能的影响。结果表明,球磨及粉末冶金制备的AZ61镁合金与未经球磨处理制备的镁合金相比,其晶粒尺寸由0.91μm细化到0.68μm,且球磨处理促进了Mg₁₇Al₁₂的动态析出及细化,同时弱化了基面织构,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为393.1 MPa、431.9 MPa和8.5%,综合力学性能优于其他工艺制备的AZ61镁合金。强化机制分析表明,细晶强化的贡献达到90%以上,沿晶界分布的Mg₁₇Al₁₂会降低Orowan强化效果,基面织构的弱化会降低屈服强度。未经球磨处理的镁合金的断裂机制是由镁粉表面的氧化引发粉体脱黏主导的;经球磨处理后其断裂机理为脱黏的粉体与周围未脱黏的组织变形不匹配及晶界上Mg₁₇Al₁₂数量增加导致的。     

AZ31镁合金“两步法”化学镀Ni -P合金组织及性能研究

研究了AZ31镁合金表面的“两步法”化学镀Ni -P工艺(TSENP).结果表明:在AZ31镁合金表面直接中性化学键8min后可以实现以硫酸镍为主盐的第二步化学镀Ni -P合金,镀层的表面光亮、均匀、致密、无明显缺陷,含磷质量分数为11.42％,表面硬度比AZ31镁合金基体有了很大的提高,与基底的结合力好,并具有优良的耐蚀性能.     

机械球磨Ag-Zn合金粉末显微组织及内氧化性能

利用XRD、SEM研究球磨时间对Ag-Zn合金粉末显微组织和内氧化性能的影响。结果表明:球磨初期,晶粒尺寸迅速减小,微观应变急剧增加,球磨25h后,变化趋于平缓,球磨100h后,晶粒尺寸和微观应变分别为20nm和0.55%。Ag-Zn合金粉末在机械球磨过程中经历了片层化、片层结构破裂细化、破裂和冷焊的平衡阶段以及片层组织焊合成团4个阶段。Ag-Zn合金粉末的内氧化速度随球磨时间延长而增加,球磨100h的粉末在0.5h内即达到最大氧化程度,与未球磨粉末相比提高了25%。Ag-Zn合金粉末在内氧化过程中,未球磨粉末样品中ZnO呈针状和片状形成于表面且尺寸较大;粉末经机械球磨后氧化,ZnO则主要以针状形式存在于基体中,尺寸较小。生成ZnO产生的体积膨胀,在内氧化区形成压应力,导致银原子向粉末表面扩散形成银球。     

AZ31镁合金薄板的制备和其组织与性能研究

对半连续铸造获得的镁合金棒材通过大比率挤压细化组织,制备出各种厚度的薄板,再通过单向和交叉轧制获得平均晶粒尺寸<5μm的细晶镁合金薄板。所制备镁合金薄板经523 K×30 m in退火后发生静态再结晶,孪晶、位错、亚结构基本消失,板材具有良好的力学性能和组织结构。交叉轧制改善了镁合金板材的各向异性,薄板具有良好的热拉深性能,成功地拉深出质量完好的筒形件,未显示出“凸耳”现象,极限拉深比达到2.60。     

机械合金化法制备Al-Sn合金的组织和性能研究

采用机械合金化法制备了不同Si含量的Al-Sn-Si合金,研究了Si含量对Al-Sn合金组织、物相、硬度和力学性能的影响。结果表明,Al Sn12合金烧结后的致密度要低于压制后的,而添加了Si元素的Al-Sn-Si合金的致密度在烧结后明显增加;Al Sn12合金的显微硬度要低于Al Sn12Six合金的;随Al Sn12合金中Si含量的增加,550、600℃烧结1 h后的Al Sn12Six合金的抗拉强度都呈现先增加而后降低的趋势,在Si含量为2.5%时取得抗拉强度的最大值。     

汽车用AZ31合金的组织与力学性能研究

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等手段,对Nd微合金化的汽车用AZ31合金进行了铸态组织与常温力学性能的研究,并探讨了Nd元素的作用机理。结果表明,在铸态AZ31合金中添加Nd元素可以有效细化合金晶粒尺寸,并在一定程度上增加合金的硬度和力学性能;当合金中Nd元素含量为0.4%时可以取得最佳的强度和塑性结合,继续增加Nd元素含量强度和塑性反而降低。Nd元素的强化作用机理主要为:细晶强化和弥散强化。     

机械振动对AZ31合金TIG接头组织与性能的影响

在AZ31合金焊接过程中施加机械振动的方法,考察了非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG)、垂直振动焊和水平振动焊接对AZ31合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,无论是垂直振动还是水平振动,不同坡口角度的焊接接头的焊缝区和热影响区的晶粒都得到明显细化,力学性能都有不同程度的提高;垂直振动方式下坡口角度增加晶粒尺寸逐渐粗化,而水平振动方式下的坡口角度对焊缝区和热影响区的晶粒尺寸的影响较小。     

AZ31合金PLC控制TIG焊接接头的组织性能研究

通过PLC控制AZ31合金钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接工艺参数,研究了焊接电流、焊接速度和氩气流量对焊接接头力学性能、焊缝成形、显微组织和断口形貌的影响,并分析了各个焊接工艺参数的作用机理。结果表明,通过PLC控制焊接电流为175 A,焊接速度为5 mm/s,氩气流量为11 L/min时,焊接接头可以取得最佳的强度与塑性结合,焊接接头焊缝区成形良好,没有焊接气孔、夹杂等缺陷存在。随着焊接电流的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度都呈现先增加后降低的趋势;随着焊接速度的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度的变化幅度都不大;随着氩气流量的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度呈现出波浪性的变化。焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响主要与焊接接头中存在较多的夹杂物和粗大的第二相有关。     

轧制和退火对AZ31合金组织与性能的影响

以普通轧制和等径角轧制态AZ31合金为实验对象,研究了退火温度和退火时间对AZ31合金组织与成形性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,普通轧制态AZ31合金组织中可见大小不均的等轴晶粒,同时部分尺寸较大的晶粒内还有少量挛晶组织存在,而等径角轧制AZ31合金中晶粒尺寸与普通轧制态AZ31合金相当,但是挛晶数量明显增多;随着退火温度的升高和退火时间的延长,普通轧制和等径角轧制AZ31合金发生了初次再结晶和二次再结晶,晶粒趋于均匀、等轴化,并有逐渐粗化的趋势;退火温度为200℃和退火时间15 min以上的AZ31合金中的挛晶基本消失;退火处理后普通轧制和横向等径角轧制AZ31合金的断后伸长率和应变硬化指数增大,而纵向等径角轧制AZ31合金的应变硬化指数变化不大。     

Gd含量对AZ31合金组织和性能的影响

利用金属型铸造制备了不同Gd含量的AZ31镁合金试样,借助光学显微镜、扫描电镜、力学性能测试等方法,研究了不同Gd含量对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着Gd含量的增加,晶粒的尺寸大小逐渐减小。当Gd含量为1.5%时,晶粒细化效果最好,抗拉强度和伸长率最高,布氏硬度最大。     

机械球磨热压烧结Mo-50%Cu合金的组织性能

采用机械球磨-真空热压固相烧结工艺制备Mo-50%Cu(质量分数, 下同)合金,研究机械球磨Mo/Cu复合粉末的组织形貌及热压烧结Mo-50%Cu合金的组织与物理、力学性能。结果表明：热压固相烧结工艺是制备高致密、高Cu含量Mo-Cu合金材料的有效途径;通过机械球磨可以显著细化Mo/Cu复合粉末及烧结态Mo-Cu合金中Mo相组元的尺寸并使其分布均匀化;获得的Mo-50%Cu合金中Mo相细小、均匀弥散分布于Cu基体中,既没有形成对导电性有较大负面影响的网络结构,又能充分发挥Mo相的弥散强化作用,因此,具有优异的物理与力学综合性能     

超声对AZ31合金激光焊接头组织与性能的影响

采用激光焊接方法对AZ31镁合金薄板进行焊接,借助金相显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机等手段研究超声波功率对焊接接头组织与性能的影响。同时利用图像分析软件Image-Pro Plus测量焊缝平均晶粒尺寸。结果表明,超声波功率对接头组织与性能影响明显。随着超声波功率的增加,空化效应以及声流作用越来越明显,平均晶粒尺寸由54μm减小到24μm,接头宏观硬度与抗拉强度均呈先增加后减小的变化。其中当超声波功率增加至1 200W时,平均晶粒尺寸最小,其最小值仅为24μm,而宏观硬度(HB)与抗拉强度均达到最大值,分别为56和286.54 MPa。     

AZ31镁合金轧制变形后组织与性能研究

研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5 m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280、180 MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制文献数据和本实验一系列数据的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本实验所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向(RD)和横向(TD)的各向异性。     

AZ31镁合金在表面机械研磨过程中组织的演变

通过表面机械研磨处理(SMAT),在平行于轧面的AZ31镁合金试样表层中产生了纳米级晶粒。采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)和纳米压痕仪等设备分析了经过SMAT处理后的AZ31镁合金试样的微观组织和力学性能。OM观察表明,SMAT处理后,AZ31镁合金形成了梯度组织结构; TEM观察表明,晶粒细化可归因于位错的运动和动态再结晶的发生。在距离表面较深的低应变区域,由于变形量小,位错缠结起到细化晶粒的作用。在亚微米晶层,由于应变量的增加,晶粒得到进一步的细化。在最表层,由于发生了再结晶,使晶粒得到更进一步细化,从而产生纳米晶层。EBSD分析表明,随着应变的增加,晶界取向差连续增加,说明旋转再结晶主导了晶粒的细化过程。纳米压痕硬度分析表明,由表及里硬度逐渐降低。