喷射沉积铝合金材料研究现状与发展趋势

介绍喷射沉积技术的起源和发展,着重对Osprey工艺在国内外的研究状况进行较深入的讨论。根据目前喷射沉积技术的研究热点,主要介绍喷射沉积铝合金材料,如超高强/高韧铝合金、耐热铝合金、过共晶硅铝合金、电子封装Si-Al合金等新型高性能轻质材料的一些研究现状。展望了喷射沉积技术今后的发展趋势。     

喷射沉积超高强铝合金自然时效行为分析

研究喷射沉积超高强铝合金的自然时效时间0.25,0.5,1,2,2.5,3 a的力学与组织行为。结果表明:在前2 a内,合金的抗拉强度和屈服强度随自然时效时间的延长而增强,最大抗拉强度达到810 MPa,而伸长率则从最初的11%减少到6%;自然时效2.5 a,合金的抗拉强度减少到750 MPa,而伸长率提高到10%;时效3 a后,合金的抗拉强度增强到800 MPa,伸长率降低到8%。     

多层喷射沉积制备大型厚壁耐热铝合金管坯

采用多层喷射沉积装置与技术制备 外 6 5 0 / 内 3 6 0× 12 0 0mm的大型厚壁Al- 8.5Fe - 1.3V - 1.7Si耐热铝合金管坯 ,冷却速度高 ,组织细小 ,且壁厚增加对组织影响不大 ;多层喷射沉积耐热铝合金管坯挤压后室温强度 σb 可达 445MPa ,350℃高温强度σb 达1 95MPa ,远高于Osprey工艺制备的同类材料制品。     

喷射沉积Mg-Al-Ca-Zn镁合金力学性能研究

采用喷射沉积加热挤压成形方法制备Mg-Al-Ca-Zn镁合金,使用SEM、TEM等技术对其组织和力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金组织均匀、晶粒细小,合金中存在大量细小的第二相;沉积挤压态合金抗拉强度可达到425 MPa,延伸率为3%,细晶强化是其主要强化机制;时效处理对喷射沉积挤压态合金抗拉强度无明显影响,但会降低高合金化合金的延伸率,固溶时效处理会降低合金抗拉强度,但可提高低合金化合金的延伸率。     

喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的显微组织和力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、拉伸试验机对喷射沉积工艺制备的Mg-9Al-4.5Ca锭坯沉积态和挤压态的显微组织、相组成与力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的组织较常规铸态细小,经热挤压加工后组织进一步细化,沉积态合金的组织为等轴晶,晶粒度为3～5μm;沉积坯的相组成为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Ca2Mg6Zn3和MgZn2,经热挤压后相组成转变为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Mg17Al12和MgZn2;合金挤压态的力学性能较常规变形镁合金MB7有显著提高,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为470MPa、390MPa、8%。合金的强化机制主要为细晶强化,固溶强化和弥散强化。     

喷射沉积金属基复合材料的研究进展

综述了喷射沉积金属基复合材料的最新研究与发展。分析了该工艺凝固过程及组织形成特点；介绍了所得复合材料的性能和目前应用的几种喷射沉积装置；提出了这一崭新工艺的发展方向。     

喷射沉积技术与双金属材料的制备

综述了喷射沉积技术的原理和特点及其发展的简要过程 ,双金属材料的传统制备技术及其不足 ,喷射沉积技术制备双金属板材的基本过程和特点。     

反应喷射沉积金属基复合材料的研究现状

对反应喷射沉积的基本原理、目前开发出的几种工艺类型及制得的金属基自生复合材料性能和应用现状进行了综述，并提出了今后的发展方向。     

喷射沉积高镁铝合金沉积态微观组织特征

为了探索喷射沉积高镁铝合金的组织特点,设计并制备了4种镁的质量分数分别为12%、14%、16.5%、18%的喷射沉积铝合金材料,采用X射线衍射仪、能谱仪、光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计研究了高镁铝合金的相组成、相的化学成分、组织结构和硬度。结果表明:喷射沉积工艺下,高镁铝合金由Al的固溶体和Al3Mg2化合物组成,室温时Al的固溶体中镁的溶解度最大可达15.4%(质量分数);合金晶粒为细小的等轴晶;合金镁含量越高,晶粒越细,Al3Mg2化合物越多,溶解度、合金硬度越大。     

2200 MPa级超高强度低合金钢的组织和力学性能

研究了两种不同硅含量超高强度低合金钢在不同热处理下的力学性能,分析了硅对2200MPa级超高强度钢力学性能的影响。结果表明,试验钢经淬火及低温回火后得到板条马氏体、ε碳化物和少量残余奥氏体组织。碳的质量分数为0.5%能使钢的强度达到2200MPa。添加1.75%质量分数的硅使钢的强度提高约100MPa,其抗回火稳定性高,在270℃回火下其抗拉强度仍在2200MPa以上。     

基于ANN的喷射沉积ZA35合金热挤压工艺优化研究

采用人工神经网络的方法,研究了挤压比、挤压比压和挤压温度对喷射沉积ZA35合金力学特性的影响,建立了喷射沉积ZA35合金热挤压工艺的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压和挤压温度,输出参数为合金的抗拉强度和伸长率,该模型可以预测ZA35合金在不同热挤压工艺参数下的力学特性,也可以优化热挤压工艺参数。模型结果与实验结果吻合良好,推荐喷射沉积ZA35合金热挤压工艺参数：挤压比压为430 MPa,挤压比为12,挤压温度为260℃。     

挤压比压对喷射沉积ZA35-3.5Mn合金组织及力学性能的影响

利用喷射沉积工艺制备ZA35-3.5Mn合金,研究挤压比压对其微观组织及力学性能的影响。结果表明:挤压比压由400 MPa升至460 MPa,锭坯合金晶粒逐渐细小,挤压比压再升高,合金组织变粗大,挤压后合金中析出富锰相。随着挤压比压的增加,抗拉强度、硬度及伸长率增加,当挤压比压为460 MPa,综合力学性能达到最大,挤压比压继续增加,抗拉强度和硬度略上升,而伸长率明显下降。     

Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金组织和力学性能研究

采用合金熔炼、组织分析和拉伸试验,研究Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金的微观组织和力学特性。结果表明,合金的组织由α-Mg基体、Mg5Gd和Mg41Sm5相组成,晶界上有许多颗粒状相和短棒状相,晶内分布少数尺度比较大的鱼骨状和块状析出相。与其它系镁合金不同的是,Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金抗拉强度随温度升高而升高。     

真空磁动力装置在高强度变形铝合金熔炼和铸造中的应用

用真空磁动力装置和新型工艺制备高强度变形铝合金可以获得良好效果。与传统工艺相比,合金中氢含量降低65%~80%,从而提高了产品的内部质量和力学特性。应用真空磁动力装置半连续铸造 142 mm铸锭和二次АД31合金回炉料,其性能与采用新原材料制备的合金性能相当。     

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低。合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂。铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测。     

钪锆微合金化焊丝焊接头的组织与性能

用ER5356铝镁合金焊丝和用钪和锆复合微合金化的铝镁合金焊丝对7A52铝合金板材进行手工钨电极惰性气体保护焊,随后对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接接头的力学性能低于基板的性能,焊缝区和热影响区是焊接接头上两个最薄弱的区域。用钪和锆复合微合金化的铝镁基合金焊丝与ER5356铝镁合金焊丝比较焊接,板材焊接接头的屈服强度和延伸率分别提高了24%和37%,分析认为其强化和韧化的机制主要是含钪和锆的化合物粒子的晶粒细化作用及其弥散强化作用。     

调质对Ni基合金+WC复合涂层疲劳强度的影响

经过真空熔烧Ni基合金 +WC复合涂层的 4 5钢基体的硬度和强度都很低 ,为了提高基体的硬度 ,对涂层后的材料进行调质处理。调质后涂层硬度不变 ,而基体硬度有较大的提高。通过旋转弯曲疲劳试验 ,比较涂层试样与未涂层试样在调质处理后的疲劳强度。试验结果表明 ,在低周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度大于未涂层试样 ;在高周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度小于未涂层试样。     

7A05铝合金自由锻造工艺及锻件力学性能研究

为得到高性能7A05铝合金锻件,对铸造毛坯制备、锻件制备和锻件热处理进行试验研究。采用半连续铸造工艺制备铸造毛坯,铸造温度为705～710℃,冷却水压为0.05 MPa,铸造速度为50 mm/min;采用一次镦粗加一次拔长锻造工艺,终锻温度为330℃,εZ=87.7%;锻件采用固溶加时效热处理,固溶为(480±5)℃×2 h+水淬,时效为80℃×8 h+120℃×24 h。观察锻件的金相组织并测试其力学性能,锻件微观组织为变形纤维组织,横向力学性能Rm=400 MPa,Rp0.2=360 MPa,A=11%,锻件力学性能与板材力学性能相当。     

含有微量La和Cr的铸铝合金的热处理工艺研究

研究热处理工艺对添加微量La、Cr的G01压铸铝合金组织和性能的影响,通过力学性能测试、金相组织观察及SEM断口形貌观察,分析G01合金热处理后的力学性能的变化规律与金相组织的变化。结果表明:La、Cr的加入使得失效模式由脆性断裂为主转变为以塑性断裂为主;合金在525℃×4 h固溶处理后经过180℃×6 h时效处理,合金的综合力学性能达到最佳。