扭转圈数对高压扭转SiC_P/Al复合材料界面扩散行为和组织性能的影响

采用OM和EDS研究不同扭转圈数下高压扭转法制备SiC_P/Al复合材料的显微组织和界面扩散行为,并结合组织特点和界面特征分析扭转圈数对复合材料拉伸性能和断裂机理的影响。结果表明:扭转圈数的增加可以有效提高SiC颗粒分布的均匀性,闭合孔隙,界面处Al元素扩散能力增强,扩散距离增大,Al扩散系数实际计算值较理论值增大了10~(17)倍,形成以元素扩散和界面反应为主的强界面结合,试样抗拉强度和伸长率不断提高,少量的SiC颗粒均匀分布在断口韧窝中,断裂主要以基体的韧性断裂为主;当扭转圈数较大时,SiC颗粒在剧烈剪切作用下破碎加剧,颗粒"再生团聚"导致孔隙率增大,潜在裂纹源增多,形成大量结合强度较低的断裂新生界面,试样抗拉强度和伸长率显著降低,在团聚位置易形成尺寸较大的深坑韧窝,复合材料断裂呈现韧性断裂与脆性断裂的混合模式。     

压扭对20CrMnTi端面组织性能的影响研究

通过实验对20CrMnTi材料的高压扭转成形过程进行了研究,重点考察了试样的端面的组织分布和硬度的变化,分析了外界压力、扭转圈数2个重要的工艺参数对20CrMnTi材料组织和硬度的影响。实验结果表明:高压扭转能够有效地细化晶粒,改善材料组织,且随着外界压力的增大、扭转圈数的增多,晶粒细化越明显,显微硬度提高越显著。     

高压扭转法对SiC_p-Al基复合材料颗粒分布的影响

采用高压扭转(High-Pressure Torsion,HPT)工艺制备SiCp-Al基复合材料。通过显微组织的定性分析及样方法的定量计算,深入研究不同工艺参数对SiC颗粒分布的影响规律,结果表明:采用高压扭转法可以直接将8.75%(体积分数)SiC-Al混合粉末制备成金属基复合材料。通过金相分析得出:SiC颗粒在试样不同扭转半径处分布情况具有差异:工艺参数(温度、压力、圈数)对SiC颗粒分布有重要影响,结合样方法对颗粒分布情况的定量分析得出:随着扭转圈数、压力、扭转半径的增大,剪切作用增强,SiC颗粒分布均匀性提高;变形温度升高,基体流动性提高,颗粒分布均匀性得到改善。     

高压扭转对SiC_P/Al复合材料微观组织和力学性能的影响

为研究大塑性变形对金属基复合材料微观组织和力学性能的影响,利用高压扭转工艺(HPT)在200℃下将纯Al粉末和经氧化处理的SiC粉末混合固结成10wt%SiC_P/Al复合材料。采用TEM观察HPT变形后不同圈数试样的SiC-Al界面及Al基体微观组织,采用EDS能谱仪分析界面处原子扩散现象,采用万能拉伸试验机测试研究不同扭转圈数试样的力学性能。结果表明:不同圈数试样Al基体内出现大量位错、非平衡晶界等晶格缺陷;组织内存在两种SiC-Al界面,含SiO_2层的原始界面和因颗粒破碎而新生成的界面。两种界面结合良好,界面处元素相互扩散;随着扭转圈数的增加,10wt%SiC_P/Al复合材料抗拉强度增加,延伸率得到较大提高。分析发现高压扭转后不同圈数组织内产生的大量晶格缺陷和细小晶粒,促进界面处元素的相互扩散,使界面结合良好,同时大量晶格缺陷和细小晶粒的产生以及结合良好的SiC-Al界面是SiC_P/Al复合材料力学性能大幅提升的主要原因。     

基于高压扭转工艺的Al-Zn-Mg-Cu合金强韧化机理研究

目的 研究轧态Al-Zn-Mg-Cu合金在高压扭转变形中组织性能的演变规律。方法 在120 ℃下,对Al-Zn-Mg-Cu合金进行扭转1, 5, 10圈的高压扭转实验,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和拉伸实验对Al-Zn-Mg-Cu合金在高压扭转变形过程中组织及力学性能进行分析。结果 在高压扭转变形中,合金中晶粒显著细化。随着扭转圈数的增加,晶粒达到亚微米级,沿着高压扭转的方向分布。同时,合金中第二相含量减少,间距增大。合金的最强衍射峰由(220)转变为(111),呈现{111}<110>择优取向,位错密度随着扭转圈数的增加而增加。合金的强度和伸长率随着扭转圈数的增加而增加,扭转至10圈后,合金的强度提高了16.87%,伸长率从8.67%提升到10.65%。结论 高压扭转变形细化了合金的晶粒,提高合金强度的同时改善了合金的塑性。     

关键参数对铜粉锥形件HPT成形的影响

高压扭转工艺具有极强的晶粒细化和粉末固结效果,而且非常适用于回转体零件的生产,为了制备出性能优异的药型罩,将高压扭转工艺应用于铜粉锥形件成形.采用单因素实验法,利用HPT专用液压机、倒置金相显微镜和金相软件系统,以及排水法测相对密度等方法,研究了温度、压力、扭转角速度和扭转圈数对致密度和晶粒尺寸的影响.结果表明：随着温...     

激光快速成形GH4169合金显微组织与力学性能

利用GH4169合金粉末进行激光快速成形实验,制备出GH4169合金块状试样,并进行固溶时效热处理。利用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等方法分别对激光成形沉积态及固溶时效态试样进行显微组织及元素偏析分析,并测试显微硬度、室温及高温拉伸性能。结果表明:沉积态微观组织为生长方向不一的细长柱状树枝晶,组织细小致密;经过固溶时效热处理后晶粒得到细化,晶粒内部仍保留枝晶亚结构;固溶时效态试样较沉积态显微硬度及抗拉强度大幅提高,塑性有所下降,但整体优于锻件技术标准。断口形貌表现为韧性穿晶断裂方式。     

欠时效态3J21合金低温拉伸性能

在万能拉伸机上对欠时效态3J21合金室温及低温条件下的拉伸性能进行研究,并采用金相显微镜、X射线衍射仪对冷轧状态和欠时效态的金相组织及物相进行分析,采用TEM观察两种状态的组织和结构,验证了X射线衍射结果.对欠时效态3J21合金不同温度下拉伸断口附近形变显微组织进行分析,采用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行观察.结果表明:欠时效态3J21合金的室温断口为韧窝断口,而低温断口呈现混合断裂特征.随着温度降低,脆性断裂的特征更为明显,低温拉伸断口附近显微组织中可发现孪晶数量随温度的降低而增加;欠时效态3J21合金的抗拉强度和屈服强度随温度的降低而明显提高,其中抗拉强度提高的幅度较大,而延伸率略有下降.对室温和低温对欠时效态3J21合金拉伸性能的影响进行了讨论.     

选区激光熔化成型GH3536合金的显微组织与拉伸性能

采用选区激光熔化(SLM)成型技术制备了GH3536合金试样,并对其显微组织与拉伸性能进行了分析。结果表明:SLM成型GH3536合金试样的基体显微组织为奥氏体,试样内部存在明显的微裂纹,纵向和横向的显微组织形貌存在明显不同;该试样纵向的拉伸性能优于横向的,相对于热轧Hastelloy X (GH3536)合金,SLM成型GH3536合金试样的强度较好,但塑性较差。     

径棒法编织C/C复合材料高温拉伸性能研究

采用化学气相沉积、沥青浸渍-高压碳化混合致密工艺向径棒法编织的预制体内引入基体碳,实现高密度(≥1.94g/cm3)炭/炭复合材料制备。利用快速通电加热测试技术,模拟C/C复合材料的高温工作环境,研究不同温度下材料的环向拉伸性能。结果表明:在2 300℃时,材料拉伸强度最大(80.3 MPa),断裂应变随着温度的升高而增加。采用扫描电镜对试样及断口形貌进行观察,发现测试温度、机加损伤及试样过渡区应力集中影响材料断裂特征。温度为1 800℃、2 300℃时材料在过渡区断裂;温度为2 800℃时,材料在标距区发生破坏,纤维与基体界面结合强度低,纤维拔出多,表现出假塑性断裂特征。     

直升机轮毂材料用喷射成形7055铝合金性能

目的 研究一种新型直升机轮毂用材料。方法 采用喷射成形工艺制备了7055铝合金轮毂,与传统2A14铝合金材料对比分析,分析了其组织结构（晶向结构、致密度等）、宏观性能（抗拉强度、屈服强度等）、静压试验以及L-T方向断裂韧性等。结果 喷射成形7055铝合金组织为细小的等轴晶组织,合金相均匀弥散分布,无宏观偏析、疏松、孔洞等铸造缺陷,其抗拉强度比传统2A14铝合金高出33.3%,承载能力高出39.4%。结论 喷射成形7055铝合金,可有效替代2A14等传统直升机轮毂材料,改善轮毂的稳定性和安全性,推进轮毂材料的国际化水平。     

工艺参数对7075铝合金板材时效成形性的影响

为评价7075铝合金板材的可时效成形性并掌握最佳的时效成形工艺参数,基于机械加载时效成形试验工装,开展了时效温度和时间对7075铝合金板材时效成形后构件力学性能和物理性能影响的试验研究.结果表明:7075铝合金板材的时效成形性与工艺参数密切相关,随着时效温度和时间的增大,板材的电导率呈升高趋势,而其拉伸性能则呈降低趋势;且合金的拉伸断裂方式与时效状态有关,过时效初期以沿晶韧窝和穿晶韧窝混合型断裂为主,随着过时效进行主要为韧窝断裂.综合考虑构件时效成形后拉伸性能和电导率等情况,合金最佳时效温度为180℃,且保温时间不宜长于16 h.     

烧结温度对TC4合金的微观结构和力学性能的影响

将TiH₂、Al-V粉末压制成型后进行真空烧结,制备出Ti6Al4V(TC4)合金,使用XRD、金相和SEM断口形貌观测以及力学性能测试等手段对其表征,研究了烧结温度对合金力学性能的影响。结果表明：烧结样品由密排六方α-Ti和体心立方β-Ti双相组成,其形貌呈等轴、网篮或板条(片状、针状)状,随着烧结温度的提高和保温时间的延长等轴组织减少,片状组织和针状组织增加且其组织粗化,在1150℃烧结的样品具有较好网篮结构组织;用该方法可制备相对密度为96.9%~99.6%、抗拉强度为719.3~914.1 MPa、延伸率为6.2%~9.4%、硬度为313.2~364.8HV的TC4合金试样;在1150℃保温1.5 h的样品性能较好,其抗拉强度最高(914.1 MPa),对应的延伸率和硬度分别为7.6%和355.5HV;用纯TiH₂粉末烧结样品的断口呈韧性断裂;加入合金元素的样品其断口逐渐由韧性断口变为韧性和脆性混合的断口,其强度提高、延伸率下降。     

Compressive properties of high-pressure die cast IP 75 alloy with strengthening Laves phase

The NiAl-2Ta-7.5Cr-0.5Nb alloys (IP 75 alloy) were prepared by high-pressure die cast (HPDC), and tested for compressible strength and fracture behavior in the temperature range 300-1373 K. The fine structures with a homogeneous distribution of Laves phase at the boundary regions created by high-pressure die cast led to improvements in both the compressible yield strength and fracture strain. The high temperature (1373 K) 0.2% compressible yield strength of the HDC IP 75 alloy (160 MPa) is larger than that of the IP 75 alloys prepared by other processes. The room-temperature compressible fracture strain of the HDC IP 75 (14%) is also superior to the IP 75 alloy (5%) prepared by an ingot-casting process. The effects of size refinement and the more homogenous distribution of Laves phase and the formation of a ductile Cr-rich phase due to a rapid solidification contribute to the increments of the compressible yield strength and the fracture strain of the HPDC alloy.     

Using ball indentation to determine the mechanical properties of an Al-7475 alloy processed by high-pressure torsion

A commercial Al-7475 alloy with an initial grain size of ~40 μm was processed by high-pressure torsion (HPT) for up to 2 turns at room temperature under a pressure of 6.0 GPa. The mechanical properties of the processed materials were evaluated by the ball-indentation technique to give information on the yield strength and the ultimate tensile strength. Following HPT, microhardness measurements revealed a steady increase in the hardness values from the centers of the samples towards the edges. After 2 turns, the ultimate tensile strength was ~1050 MPa at the edge of the disk and the measured grain size was ~70 nm. The results demonstrate the potential for using HPT to achieve excellent grain refinement in the Al-7475 alloy.     

退火处理对激光沉积制造TC4钛合金组织及力学性能影响EI北大核心CSCD

以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,显微组织为网篮组织,经β单相区退火后,组织转变为魏氏组织;退火试样力学性能仍存在各向异性:Z向试样强度较低,塑性较好,而XY向试样强度高,塑性较差,退火温度对试样的各向异性具有明显影响;XY向试样拉伸性能存在较明显的分散性;α+β两相区退火处理后两个方向上均为韧性断裂,β单相区退火处理后试样强度与塑性大幅下降,且XY向试样为脆性断裂。     

大尺寸TiAl/Ti_3Al微叠层超薄板制备和力学性能

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备大尺寸超薄TiAl/Ti_3Al微叠层复合材料。利用XRD和SEM对材料的微观结构与相组成进行分析;对热等静压处理前后的试样进行拉伸实验研究;同时,采用真空热处理的方法研究微叠层在不同温度下的结构演变和微叠层材料层状结构的退化机理。结果表明:微叠层具有明显的层状结构,由α_2-Ti_3Al和γ-TiAl相组成;经热等静压处理后的试样具有较高的抗拉强度和较好的伸长率,断裂方式由脆性断裂转变为具有一定韧性的解理断裂和脆性断裂的混合断裂方式;扩散温度和Al元素的浓度分布直接决定了微叠层的相结构与形貌的变化。     

Microstructure and mechanical properties of the motorcycle cylinder body of AM60B magnesium alloy formed by combining die casting and forging

Double control forming technology was firstly proposed for meeting the producing requirements of complex Mg alloy parts with high mechanical properties. Not only the high-speed filling but also high-pressure densifying and refining could be achieved in double control forming technology. A typical part of motorcycle cylinder body was used for demonstrating its advantages. The results showed that complete filling could be achieved by injection system of double control forming device and the microstructure of formed part was densified and refined well by its forging system. High mechanical properties such as ultimate tensile strength of 241 MPa and elongation of 13.9% were achieved in the parts formed by double control forming. Compared to die casting, the ultimate tensile strength was increased by 63.9% and elongation was increased by 3.3 times. A large number of fine equiaxed grains with the average size less than 20 μm were found in the microstructure of parts formed by double control forming. A refined microstructure also led to a more uniform distribution of primary equiaxed grains and second phase. Casting defects such as shrinkage voids were removed from the microstructure due to the forging pressure.     

Analysis of microstructure and microhardness of Zr-2.5Nb processed by High-Pressure Torsion (HPT)

Nanostructured materials have been widely studied due to the improvement of their mechanical properties comparing to those of coarse grain materials. The present work intended to analyze the microstructure and microhardness of Zr-2.5Nb processed by high-pressure torsion (HPT), one of the severe plastic deformation techniques. The deformations were carried out at room temperature using a pressure of 5?GPa and 5 anvil turns. Vickers indentation was used to evaluate the microhardness of the samples. Transmission electron microscopy and X-ray diffraction were used to analyze the microstructure. The results showed a significant refinement from the initial microstructure achieving nanometric grain size around 50?nm and phase transformation α?→?ω?+?β_I induced by shear. The Vickers microhardness values of the material submitted to HPT technique were significantly higher than those of non-deformed material. Also, HPT procedure resulted in a huge grain refinement of the material and in phase transformation.