微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAl高熵合金的组织与性能的影响EI北大核心CSCD

高熵合金(HEAs)表现出比传统合金更为优异的耐磨耐蚀性能,逐渐成为金属材料领域的研究热点。采用金属热还原法制备不同W含量的CoCrFeNiMnAlW_(x)(x=0.12,0.15,0.19)高熵合金,研究微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAlW_(x)高熵合金的相结构、微观组织与性能的影响。采用XRD,SEM和EDS等技术表征该合金的相结构、显微组织及元素分布,利用材料表面性能测试仪和电化学工作站测定该合金的摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。结果表明:不同W含量高熵合金均由两种不同晶格常数的BCC相组成,随着W含量的增加,BCC1相微观相貌并没有明显的变化,但是BCC2相的微观形貌和元素分布随W含量的变化而明显变化,而耐磨损性能和耐腐蚀性能均有一定程度的提高,CoCrFeNiMnAlW_(0.19)合金的摩擦因数和磨损率分别为0.684和1.06×10^(-5)mm^(3)/(N·m),磨损机制由黏着磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损相结合,最后再转变为摩擦磨损;在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度从6.08×10^(-6)A/cm^(2)减小到1.72×10^(-6)A/cm^(2),腐蚀速率也逐渐减小。     

Al元素对Al_xFeCrCoCuV高熵合金组织及摩擦性能的影响EI北大核心CSCD

采用非自耗电弧熔炼炉制备了Al_xFeCrCoCuV(x=0,0.5,1.0)多组元高熵合金。用XRD,SEM,EDS和DSC技术探究了合金的微观组织,并测试了其硬度及耐磨性能。研究表明:随着Al的加入,Al_(0.5)FeCrCoCuV合金和Al_(1.0)FeCrCoCuV合金由FeCrCoCuV合金单一的BCC相变为由枝晶BCC和晶间FCC共同组成的双相组织;Al_(1.0)FeCrCoCuV合金的硬度大于Al_(0.5)FeCrCoCuV合金。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,合金的耐磨性能与硬度成正比。3种合金的摩擦因数都是随着时间的增加而减小,主要原因是随着摩擦时间的增加,合金表面生成了一层氧化物提高了合金的耐磨性能。     

多层石墨烯对钛合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

采用液相剥离法制备多层石墨烯(MLG)及MLG/Fe_(2)O_(3)复合纳米材料,将MLG,MLG/Fe_(2)O_(3)及MLG+Fe_(2)O_(3)直接添加至钛合金与钢的滑动界面上,通过干滑动摩擦磨损实验测试TC11合金的摩擦磨损行为。采用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、3D激光扫描显微镜及能谱仪对磨损表面及亚表面的结构、形貌、成分进行分析。结果表明:只添加MLG时,TC11合金磨损失重及摩擦因数的变化趋势与未添加时类似,但磨损更严重。磨面上只含金属Ti,呈现出黏着痕迹、塑性撕裂、犁沟等黏着、磨粒磨损特征,基体发生塑性变形。添加MLG/Fe_(2)O_(3)复合和MLG+Fe_(2)O_(3)机械混合纳米材料时,磨损失重及摩擦因数在一定滑动转数范围内始终保持极低值,处于0附近。磨面上留有MLG和Fe_(2)O_(3)等物相,摩擦层为双层结构,呈现出典型的黑色、灰色区域。转数增至25000转时,添加复合材料时形成的双层摩擦层消失,转变为严重磨损,而添加混合材料时形成的双层摩擦层仍稳定存在。单独的MLG不能改善钛合金的摩擦磨损性能,在含Fe_(2)O_(3)摩擦层基础上添加MLG,形成的双层摩擦层兼具润滑和承载功能,可显著提高钛合金的减摩性和抗磨性。机械混合添加剂诱导形成的双层摩擦层中,因MLG层多且相对含量较高,钛合金表现出更为优异的摩擦学性能。     

C含量对VCoNi中熵合金微观组织和性能的影响EI北大核心CSCD

在VCoNi中熵合金中添加间隙碳(C)原子制备出(VCoNi)_(100-x)C_(x)(x=0,0.1,0.4,1和2.8),系统研究了C含量对其微观组织、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,当C含量为0~1时,随着C含量的提高,均匀态和再结晶态样品的晶粒尺寸均减小,第二相颗粒的含量提高;均匀态样品的织构逐渐向α取向线上聚集,而再结晶态织构均在α线上聚集,且织构最强点均在α取向线上。当C含量为1~2.8时,均匀态样品中出现粗大的胞晶,第二相以棒状和颗粒状并存,退火孪晶减少,未出现典型的织构类型。当C含量为0.1时再结晶态样品的强韧化性能最优,可归因于细晶强化、间隙强化和第二相强化。加入C原子使再结晶样品的摩擦磨损性能提高,可归因于磨粒磨损减弱,而粘着磨损和氧化磨损增强。     

镍铝青铜BAl7-7-2-2合金摩擦磨损性能分析

分析了镍铝青铜BAl7-7-2-2合金及其热处理后的金相组织、硬度、拉伸性能、冲击韧性和摩擦磨损性能。结果表明,镍铝青铜BAl7-7-2-2合金经热处理后,组织发生再结晶细化,κ相析出减少,强度、硬度降低,冲击性能显著提高;BAl7-7-2-2合金摩擦系数低于QAl9-4合金的,热处理后摩擦系数继续减小,减摩性能优异;BAl7-7-2-2合金的磨损率高于QAl9-4合金的,热处理后磨损率降低,磨痕宽度和深度减小,耐磨性得到提高,接近QAl9-4合金的水平。     

搅拌摩擦加工铝基复合材料的高温摩擦磨损性能

通过在铝合金表面一定深度添加颗粒度为10μm的B4C粉末,采用搅拌摩擦加工方法制备成铝基复合材料.采用SEM、EDS、高温摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究;分析加工方法和环境温度对摩擦因数和磨痕形貌的影响,并探讨磨损机制.结果表明:高温磨损条件下,搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料能明显改善铸态ZL109铝合金的耐磨性;复合材料表现出较好的磨损性能和较低的摩擦磨损因数.搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料在100℃时磨损以氧化磨损和磨粒磨损为主,随着温度的升高,300℃时复合材料的磨损机理由氧化磨损转变为黏着磨损.     

Ti-22Al-25Nb合金惯性摩擦焊接头显微组织与力学性能EI北大核心CSCD

采用惯性摩擦焊技术焊接Ti-22Al-25Nb合金,研究热处理前后焊接接头微观组织和显微硬度的变化,分析接头在650℃和750℃高温拉伸力学性能.结果表明:接头原始态焊合区由B2相和极少量残余α2相构成,热处理后焊合区由B2相和O相构成,O相由B2相直接相变产生,相变过程无成分变化.原始态焊合区的显微硬度高于母材,780℃/3 h热处理后焊合区的显微硬度陡升,大量析出的细小O相促进硬度升高,800℃/3 h热处理后焊合区显微硬度介于原始态和780℃/3 h热处理之间.高温拉伸断裂位置均位于母材区域,650℃拉伸断口微观形貌呈韧性断裂特征,断口存在较多浅而小的韧窝.     

多级均匀化处理对Al-Cu-Li-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响EI北大核心CSCD

通过DSC测定Al-Cu-Li-Sc-Zr合金中Al_(3)(Sc,Zr)弥散相的析出温度,为确定Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子析出的保温温度与保温时间,制定四种三级均匀化制度。随后将四种均匀化样品经过热轧、固溶、时效等处理后进行室温拉伸对比其力学性能,并通过样品的时效硬化曲线计算表观激活能,采用SEM与EDS分析均匀化后样品的第二相形貌与成分,EBSD表征固溶后样品的晶粒取向特征。结果表明:多级均匀化处理过程中第二阶段温度为460℃的均匀化制度相比于410℃的均匀化制度更利于Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子的析出,在细化晶粒组织、抑制再结晶的同时,也促进后续时效处理过程中含Li强化相的析出,通过晶界强化、织构成分以及析出相的复合作用提升合金力学性能。另外,由于Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子的析出,热变形退火后合金中大量亚晶微观组织得以保留,合金在室温拉伸过程中变形均匀,伸长率提高。     

高Cu铸造铝合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用压铸工艺制备Cu含量为5%~20%(质量分数,下同)的Al-Cu合金试样。在布氏硬度计上测定试样的硬度,利用球盘往复式磨损试验机进行3种载荷(1~5 N)的磨损实验,通过SEM和EDS分析不同Cu含量试样的磨损机理。结果表明:随着Cu含量从5%增加至20%,Al-Cu合金中θ相的体积分数由2.00%增加到25.80%,且θ相的尺寸逐渐增大;硬度从59HB增加到170HB。摩擦因数在0.4~0.85范围内变化;Al-Cu合金试样的比磨损率随Cu含量增加先急剧降低后趋于平缓,Cu含量达到15%以上合金试样比磨损率变化不大,最低比磨损率在4.1×10^(-4)mm 3·N^(-1)·m^(-1)左右;较低Cu含量试样的比磨损率随载荷变化显著,随着Cu含量增加比磨损率差别减小。Al-Cu合金的主要磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,低Cu含量试样以黏着磨损为主,高Cu含量试样以磨粒磨损为主;随着载荷的增加,低Cu含量试样黏着磨损程度增加,高Cu含量试样磨粒磨损程度增加。     

高熵合金摩擦磨损性能的研究进展EI北大核心CSCD

近年来,高熵合金成为金属材料领域的研究热点。高熵合金处于相图中心区域,具有广阔的合金成分空间和组织结构形成可能;成分和制备工艺的协同调控,能够获得更丰富的组织结构;非常规的化学结构有望突破传统抗磨、润滑合金的性能极限。本文讨论了耐磨高熵合金的分类,分析了化学活泼金属、软金属、难熔金属的添加对高熵合金抗磨、润滑性能的影响规律;总结了非金属元素和陶瓷相的添加对高熵合金基复合材料摩擦磨损性能的影响;综述了热处理和表面工程技术对高熵合金表面组织结构和摩擦磨损行为的作用;讨论了苛刻工况下抗磨润滑高熵合金的设计方法。对未来高熵合金在摩擦磨损领域的研究和应用进行了展望,高熵合金在解决传统合金的瓶颈问题上具有巨大潜力,如在极端工况下实现稳定润滑抗磨、保证特定功能作用下实现抗磨。     

Cu-Fe合金的强磁场固溶时效行为

将Cu-15%Fe(质量分数)合金在强磁场中进行不同同溶时效处理,研究了合金的时效行为.结果表明,施加10 T强磁场可以促进第二相Fe枝晶的球化,而且Fe枝晶的形貌受强磁场的球化作用与高温缓慢冷却引起的粗化作用的影响.在Cu-15%Fe合金1000℃同溶处理中,施加10 T强磁场使基体中的Fe含量降低了0.39%.这表明,强磁场在一定程度上促进了Fe在Cu基体中的析出,获得与缓冷相类似的效果;施加10 T强磁场固溶处理并在10 T强磁场作用下经500℃时效处理后,基体中的Fe含量较低.其原因是,施加强磁场后Fe原子的析出规律受温度制度和析出相磁性转变的共同影响.施加强磁场改变了原子的激活能,进而影响了原子的扩散行为.     

CeO2掺杂对AlCoCrCuFe高熵合金的组织结构与摩擦磨损性能的影响

采用熔铸法制备等摩尔比的AlCoCrCuFe高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别测试CeO2掺杂前后对其物相结构、显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:AlCoCrCuFe由BCC和FCC双相组成,合金中掺杂1%(质量分数)CeO2后引起衍射峰强度的显著提高。两种合金显微组织均为典型树枝晶,Cu与Ce元素在晶间富集,枝晶内为调幅分解组织。CeO2的加入使合金显微硬度从441.5HV增加到475.3HV,摩擦因数与质量损失率分别从0.55,1.44%降低到0.4,1.28%。     

微米级短碳纤维/铜基复合材料组织和摩擦性能研究

以电解铜粉和酚醛树脂包覆的毫米级短碳纤维为原料,通过球磨-冷压-加压烧结制备了微米级短碳纤维/铜复合材料,研究了短碳纤维长度和分散程度对材料力学和摩擦性能的影响.结果 表明:球磨工艺可有效缩短碳纤维长度,制备均匀分散且长度均匀(20 ～40 μm)的微米级碳纤维,进而保证了材料在摩擦过程中可连续产生均匀细小的碳颗粒以阻碍材料的黏着,改善材料的摩擦稳定性和耐磨性.球磨时间不足时,短碳纤维长度差异大且局部存在纤维缠结,摩擦过程中富铜区黏着加剧,易产生片状脱落,磨损较大(2.32×10-4mm3/(m· N));球磨时间过长时,短碳纤维损伤严重,产生大量碳颗粒与短碳纤维共存,过多的碳铜界面和缺陷促进了材料摩擦过程中疲劳损伤导致的大量剥层磨损,耐磨性降低;球磨3h制备的复合材料综合性能较好,弯曲强度和体积磨损率达到332.9 MPa和1.00×10-4mm3/(m·N),摩擦系数波动范围宽度约为0.0834.     

含Nb高碳钢的组织及耐磨性能

采用金相显微镜、扫描电镜表征了含Nb高碳钢的显微组织,并采用MFT-3000型摩擦磨损试验机,在室温下研究了摩擦载荷、滑动速度及滑动时间对铸态高碳钢的摩擦性能的影响。结果表明,铸钢组织由莱氏体和珠光体组成,洛氏硬度为37.3HRC。随施加载荷、滑动速度的增加,磨损失重量增加;摩擦系数随载荷增加而降低,随滑动速度增加而增加,随滑动时间的延长先增加后趋于稳定。磨损机制是以粘着磨损为主的粘着与磨粒磨损的混合磨损,高速、长时间滑动时,还存在明显的氧化磨损。     

Microstructure and mechanical properties of rapidly solidified Al-Si-Fe-X base alloys

The effects of Ti and V additions on microstructure and mechanical properties of rapidly solidified Al-20w/oSi-5w/oFe alloy were investigated, respectively. The hypereutectic Al-Si-Fe base alloys were gas-atomized and hot-extruded to make the consolidated bars. The addition of 2w/oTi increased wear resistance and mechanical properties such as tensile strength, hardness and elongation. Based on TEM analyses, it can be concluded that the improved properties in the Al-Si-Fe alloys containing Ti were caused by the formation of DO₂₂-(Al,Si)₃ Ti phase finely dispersed in the matrix. On the contrary, V addition was less effective than Ti, in that V could not decompose as the expected Al₁₀V phase with a large v/o of precipitates; V was mostly solid-solutionized in the other unknown phase.     

高硅铝合金的摩擦磨损性能

采用喷射沉积技术和热挤压致密化技术制备Al-22Si和Al-27Si(质量分数)两种高硅铝合金,研究两种合金在不同载荷下的摩擦行为和磨损机理。结果表明,与铸态合金相比,喷射沉积技术制备的高硅铝合金具有晶粒细小、成分均匀的组织特征;在载荷为30,45,60和75 N下,Al-22Si合金的磨损以粘着磨损和氧化磨损为主;Al-27Si合金在低载荷下以粘着磨损为主,在高载荷下的磨损行为时粘着磨损和磨粒磨损的混合磨损机制。含有较高硅含量的Al-27Si合金具有相对小的摩擦系数和磨损率。随着载荷增大,两种合金的磨损量逐渐增大。     

三维网络SiC对铝合金干摩擦磨损性能的影响

用销-盘式高温摩擦磨损实验机研究了LF3铝合金及三维网络SiC(体积分数分别为10％、20％、30％)增强LF3铝基复合材料的干摩擦磨损性能，测量了复合材料及基体合金在室温和高温(25-300℃)条件下的摩擦系数和磨损率，用扫描电镜(SEM)观察其磨损表面，研究了三维网络SiC对铝合金磨损机制的影响．结果表明：复合材料的干摩擦磨损性能远优于基体合金(LF3)，而且随着温度的升高，复合材料的抗磨损性能明显提高．三维网络SiC在磨损表面形成硬的微凸体起承载作用，同时其独特的结构制约基体合金的塑性变形和高温软化，并保护在磨损表面形成的氧化膜．在相同实验条件下，复合材料的摩擦系数、磨损率随着增强体的体积分数的增加而降低．复合材料的摩擦系数在滑行过程中的稳定性明显高于基体合金．     

Dissimilar friction stir welding between magnesium and aluminum alloys

Dissimilar friction stir welding between magnesium and aluminum alloy plates with thicknesses of 2 mm was performed. The tool for welding was rotated at speeds ranging from 800 to 1600 rpm under a constant traverse speed of 300 mm/min. For tool rotation speeds of 1000, 1200, and 1400 rpm, defect-free welds were successfully obtained and the surface morphology of the welds became smoother as the tool rotation speed was increased. The relatively simple bonded interface was clearly evident and had a zigzag pattern. A mixed microstructure of magnesium and aluminum alloys was formed near the bonded interface. The maximum tensile strength of about 132 MPa was obtained at the tool rotation speed of 1000 rpm. However, there were not noteworthy changes in the tensile strength as a function of the tool rotation speed. The elongation was 2% or less, regardless of the tool rotation speed.     

铝/镀锌钢搅拌摩擦铆焊接头组织与力学性能

为实现铝钢之间的优质连接,采用搅拌摩擦铆焊新方法对6061铝合金和DP600镀锌钢进行搭接点焊,利用扫描电子显微镜、能谱仪及拉伸试验对接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明:接头成形平整美观,中心没有匙孔;接头包含铆接区和扩散区,其中在铆接区铝合金以铝柱的形式嵌入到钢板的圆孔中,形成了一个"铝铆钉",底部有富铝的α固溶体偏聚,圆孔四周形成扩散区,铝和钢形成了冶金结合,依靠金属间化合物Fe Al3连接在一起;接头有3种断裂形式,在最佳工艺参数下接头的抗剪力达到8.2 k N;铝柱上断口的微观形貌是被拉长的韧窝,扩散区的断口由灰色基体和白色颗粒组成.