基于搅拌摩擦加工的汽车钛合金组织与性能研究

采用不同的主轴旋转速度和行进速度对铸态Ti8LC汽车钛合金进行了搅拌摩擦加工改性试验,并测试和对比分析了合金试样的显微组织和力学性能。结果表明,改性后合金内部晶粒明显细化、组织分布均匀性得到改善、力学性能显著提高。在轴肩下压量0.2 mm和主轴倾斜角度2.5°不变的情况下,随主轴旋转速度从200 r/min增大到400 r/min或行进速度从30 mm/s加快到90 mm/s,改性钛合金试样的晶粒先细化后粗化、力学性能先提高后下降。主轴旋转速度300 r/min,行进速度60 mm/s时改性钛合金试样的力学性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为1 046、729 MPa,延伸率为12.7%;与铸态Ti8LC汽车钛合金相比,改性后试样的抗拉强度和屈服强度分别增大118、125 MPa,其增幅分别达12.7%、20.7%。     

Ce对IF钢显微组织和力学性能的影响

采用向IF钢中添加微量Ce元素的方法,研究不同Ce含量对IF钢组织和性能的影响。借助于金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和万能拉伸试验机等检测手段,对添加Ce的IF钢的显微组织、夹杂物和力学性能进行了表征和分析。结果表明,IF钢中加入微量Ce可明显改善钢的显微组织,晶粒得到细化,且随着Ce含量的增加,分布更加均匀;同时钢中夹杂物得到变性,由原来多边形的Al2O3和TiN复合夹杂转变为椭球状或球状的含Al、Ti的稀土复合夹杂。钢中Ce含量达到0.0042%时,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及洛氏硬度比未加Ce的IF钢分别提高了44%、37%、13%和59%。     

稀土镁合金搅拌摩擦焊接接头组织及性能分析

成功实现了7 mm厚Mg-Gd-Y系镁合金板的搅拌摩擦焊接,用光学电子显微镜、扫描电子显微镜等手段对焊接接头进行分析。实验结果表明:接头表面光滑,没有裂纹。显微组织特征显示接头有明显分区,各区域晶粒度存在差异。在旋转速度为800 r·min-1,焊接速度为100 mm·min-1时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度达到母材的87%,断后伸长率达到母材的84%。焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧机械热影响区,断口表现为准解理断裂特征,断口剖面局部可见镁与稀土元素Gd和Y形成的形状规则、颗粒细小的第二相粒子。     

超深冲IF钢组织对力学性能的影响

对ＩＦ钢冷轧板退火过程中组织和力学性能的研究表明，ＩＦ钢冷轧后显微组织是纤维状，退火过程中晶粒优先沿板面长大呈饼形，而后生长为等轴状晶。相应的塑性应变比（ｒ值）与组织形状及晶粒尺寸有关，等轴晶钢板的ｒ值大于饼形晶的或过分长大的等轴晶的ＩＦ钢板的ｒ值。     

搅拌摩擦加工参数对5083铝合金组织性能的影响

采用搅拌摩擦加工方法对不同焊接参数下的退火态5083铝合金的组织和性能进行研究.通过显微硬度实验研究了硬度在前进侧和后退侧以及加工区上下部分的分布规律;通过金相观察研究了加工区表面带状纹理和腐蚀后观察到的弧纹之间的关系.对母材和加工区用扫描电镜观察了析出相的形貌、尺寸及分布规律.结果表明:高硬度区宽度随着轴肩直径的增大而增大,随着转速和焊速之比(ω/ν)的增加而增大,硬度在前进侧(AS)和后退侧(RS)的分布是不均匀的;从母材到加工区硬度逐渐上升,RS侧的上升速度约为AS侧的一半.     

搅拌摩擦加工超细晶2024铝合金热稳定性研究

采用搅拌摩擦加工技术(friction stir processing,FSP)成功制备出平均晶粒尺寸为600 nm的超细晶2024铝合金,观察和测量了超细晶材料不同温度退火后的显微组织及室温力学性能,对超细晶材料的热稳定性进行研究,研究发现:当温度为150~200℃时,超细晶铝合金呈现退火强化现象,力学性能较退火前略有提高;当温度为250~350℃时,晶粒及析出相长大导致细晶强化及第二相强化作用减弱,超细晶材料的热稳定性较差。随着温度的升高,超细晶铝合金的晶粒和析出相逐渐粗化,呈现明显的软化现象。当温度为400℃时,细晶铝合金的晶粒尺寸已经超过2μm,受到高温固溶强化效应作用,材料的抗拉强度比350℃加热试样的抗拉强度提高了54 MPa。结果表明:退火温度为200℃时,超细晶材料的热稳定性最佳,超细晶材料的平均晶粒尺寸为0.807μm,硬度为HV110.7,抗拉强度为359 MPa。     

超细晶Cu/AI异种材料搅拌摩擦焊组织与性能研究

超细晶材料综合性能优异,但组织热稳定性较差,焊接后接头组织容易发生异常长大,使其性能急剧下降。因此,合适的连接工艺对大尺寸超细晶结构件的应用具有重要工程意义。以超细晶铜、粗晶铝以及粗晶铜、粗晶铝作为结构母材,采用热输入量小的搅拌摩擦焊（FSW）工艺进行连接探索,系统观察了铜铝接头组织与性能。结果表明,超细晶铜与铝接头界面处元素互扩散能力较强,形成较多的Al4Cu9 金属间化合物;在焊接过程中,当搅拌头转速为1000 r/min,焊接速度为50 mm/min时,粗晶铜与铝接头硬度可达HV 211,超细晶铜与铝焊接接头可获得良好的力学性能。     

冷轧IF钢表面纳米化后的组织与性能

利用机械研磨处理（SMAT）在冷轧IF钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层．利用金相观察和透射电镜分析研究了表面纳米层的结构特征,测定了硬度沿厚度的变化,并分析了表面纳米化（SNC）对力学性能的影响．结果表明：（1）表面机械研磨处理后,冷轧（CR）IF钢表面形成了平均晶粒尺寸为7～9nm、晶粒取向呈随机分布的纳米晶组织;（2）表面层附近的硬度显著提高;（3）纳米表层的存在使得材料强化的同时成形极限也得到提高．     

搅拌摩擦修复6061-T4铝合金裂纹的 组织和性能

采用搅拌摩擦方法对预制裂纹的6061-T4铝合金板进行修复,研究了表面裂纹和贯穿裂纹2种类型试样修复区的微观金相组织和抗拉性能及硬度分布.结果表明: 2种预制裂纹试样在合适的焊接工艺参数下,经搅拌摩擦修复后裂纹都能愈合.修复区晶粒由于动态再结晶,晶粒细化形成细小的等轴晶粒,裂纹修复后的试样抗拉强度能达到母材强度的78 %,表面裂纹试样的伸长率达到16.1 %、贯穿裂纹试样伸长率达到14.2 %,为韧性断裂;裂纹修复区的显微硬度的分布曲线基本呈现“W”形.      

论第三代深冲钢—IF钢

1 前言 IF钢(即Interstitiak-Free steel)是指没有间隙固溶C、N原子的钢。这是又一个以物理冶金术语命名的钢类(类似的命名如双相钢、马氏体时效钢等)。有人把沸腾钢称为第一代冲压用钢,把铝镇静钢称为第二代冲压用钢,而把IF钢称为第三代冲     

Microstructure and mechanical properties of friction stir welding of AZ31B magnesium alloy added with cerium

The AZ31B magnesium alloy sheet added with 0.5 wt.% Ce was welded with friction stir welding(FSW).The microstructures and mechanical properties of the welded joint were investigated.The results showed that the microstructures in the weld nugget zone were uniform and with small equiaxed grains.The grains in the heat-affected zone and the thermo-mechanical affected zone were coarser than those in the base metal zone and the weld nugget zone.The ultimate tensile strength of AZ31B magnesium alloy added with 0.5...     

焊接速度对机器人搅拌摩擦焊AA7B04铝合金接头组织和力学性能的影响

针对熔化焊在焊接AA7B04铝合金时易在焊缝中出现孔洞等缺陷,且接头性能下降明显、焊后变形大,以及采用铆接等机械连接方式会增加连接件的重量等问题,采用集成了搅拌摩擦焊末端执行器的KUKA Titan机器人对2 mm厚AA7B04高强铝合金进行了焊接,在转速为800 r·min^-1的条件下,研究了焊度对焊接过程中搅拌头3个方向的受力F_x、F_y和F_z的影响.研究发现,F_z受焊速的影响显著,随焊速的增加而降低.利用光学显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和硬度测试等方法,研究了不同焊速下AA7B04铝合金接头的微观组织和力学性能.结果表明：当焊速为100 mm·min^-1时,接头的抗拉强度最高为447 MPa,可达母材的80%,且所有接头的正弯和背弯180°均无裂纹;接头横截面的硬度分布呈W型,硬度最低点出现在热力影响区和焊核区的交界处,焊速不同会导致不同的焊接热循环,且随着焊速的增加接头的硬度随之增加;焊核区组织发生了动态再结晶,生成了细小的等轴晶粒,前进侧和后退侧热力影响区的晶粒均发生了明显的变形;前进侧热影响区析出η'相,后退侧热影响区因温度较高析出η'相和尺寸较大的η相.     

钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示：使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织（铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织）.依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558 MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.     

30SiMnCrB5热成形钢的微观组织和力学性能

为了提高热成形钢的综合性能,设计了一种C-Si-Mn-Cr-B系热成形钢,采用热膨胀仪测定并研究了30SiMnCrB5热成形钢的连续冷却转变曲线和相变规律.分析了经轧制、退火及热成形模拟后钢板的微观组织形貌和力学性能,结合等密度线极图的方法,判定了热成形模拟后钢板中马氏体变体与母相的取向关系.30SiMnCrB5热成形钢具有较好的淬透性,临界冷速为5℃·s^-1,有效抑制了珠光体和贝氏体的形成,完全马氏体组织的硬度可达600 HV以上.热成形模拟后的微观组织由板条马氏体和残余奥氏体构成,残余奥氏体主要以薄膜状分布在马氏体板条间,质量分数为6%~8%,抗拉强度为1800 Mpa左右,总伸长率可达10%以上,强度和塑性的匹配较好.热成形模拟后30SiMnCrB5热成形钢板中马氏体变体与母相的取向关系更接近N-W关系,12种变体没有都出现在原始奥氏体内.     

用于先进核能系统的12Cr-ODS铁素体钢的显微组织和力学性能

以12Cr-0.5Ti-1W的气雾化粉和纳米Y₂O₃粉末为原料,通过对预合金粉末的机械合金化和热等静压烧结成型的方法制备了12Cr-ODS铁素体钢,然后运用锻造和热处理等方法实现对材料力学性能的提高.在透射电子显微镜下观察到组织中弥散分布的纳米氧化物颗粒,能谱分析确定氧化物弥散颗粒为Y-Ti-O的复杂氧化物.利用抗拉强度测试和超声无损检测等方法对12Cr-ODS铁素体钢的力学性能进行了分析.     

Effect of post weld heat treatment on the microstructure and tensile properties of dissimilar friction stir welded AA 2219 and AA 6061 alloys

In the present work, the effect of post weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of dissimilar friction stir weldments of Al alloys 6061and 2219 (in peak aged T6 temper) was investigated. The survey of microhardness profile in the as-welded samples showed fluctuations across the weld zone and a minimum in the hardness occurred in the heat affected zone (HAZ) of alloy 6061. After a post weld ageing treatment at 165°C for 18h, the hardness was found to increase in weld zone alone and there is no effective improvement in HAZ hardness. On the other hand, a post weld solution treatment at 520°C followed by ageing at 165°C for 18h resulted in significant improvement in hardness across the whole weldment. This is also reflected in the tensile strength of the joint. These results were correlated with microstructures, observed using optical, scanning and transmission electron microscopes.     

Microstructure and mechanical property correlations in AA 6061 aluminium alloy friction stir welds

The influence of friction stir welding on the microstructure development and its role on residual stress distribution in the weldment and mechanical properties has been investigated. The study also focused on the impact of post weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties as well as on residual stress distribution. The weld nugget region contained fine equiaxed grains as a result of thermo-mechanical working. Hardness survey showed that nugget region is soft due to precipitates dissolution. Weld joint exhibited lower strength as compared to the parent metal. Post weld Solution Treatment and Aging (STA) of longitudinal welds resulted in strength and ductility equivalent to that of parent metal while transverse weld tensile strength and ductility were lower than that of parent metal even after post weld STA. Residual stress distribution profiles across the weld region are asymmetric with respect to weld centerline, with the largest residual; stress gradients occurring on the advancing side of the weld. Within the region inside the shoulder diameter, residual stress is entirely compressive. Welds exhibited tensile residual stresses in post weld STA condition     

搅拌摩擦加工及后续热处理对7B04-O铝合金组织和硬度的影响

对7B04-O铝合金进行搅拌摩擦加工,对不同旋转速度参数下获得的7B04-O铝合金搅拌区的组织和硬度进行研究,同时利用后续热处理改善搅拌区的组织和硬度.研究表明,搅拌摩擦加工导致搅拌区的晶粒细化,硬度提升.不同的旋转速度会对后续热处理造成影响.采用低转速时,后续热处理不能进一步提高搅拌区的硬度;而采用高转速时,搅拌区的硬度则可以通过后续热处理得到提升.采用O态铝合金作为母材时,基体内的原始析出强化相尺寸粗大,热稳定性较高,难以在搅拌摩擦加工过程中充分溶解.通过提高转速来增加加工热输入可以增加析出相的溶解量,有利于后续热处理对组织和硬度的改善.     

镁-钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头机械连接状态分析

采用无匙孔搅拌摩擦焊对DP600镀锌钢和AZ31镁合金进行点焊搭接试验,利用扫描电镜观察其微观组织,分析拉伸断口推断其断裂过程.结果表明:镁-钢接头成形受转速与轴肩下压量影响敏感,可施焊工艺参数窗口小;在最优工艺参数下,接头成形良好,镁和钢相互嵌入锁合充分明显,具有典型"机械连接"特征;接头宏观形貌上,镁和钢分别呈多钩状互相嵌入对方并呈涡流状缠绕在一起;微观形貌上,由于搅拌针直接穿过钢板,钢侧搅拌针作用部分区域被撕裂与搅碎,镁、钢层叠交错分布,流向性明显,并存在少量由于镁蒸发造成的微观孔洞;拉断试验中,镁、钢分离起始于搅拌区外围不存在机械连接作用的区域,直至裂纹扩展至焊核区镁、钢互相缠绕部分钢的裂纹处,沿裂纹发生撕裂将钢板从镁板上剥离,断后在钢板的搅拌区域形成较大孔洞;接头横截面显微硬度显示,无论镁层钢层,其硬度分布均呈"W"型,符合普遍搅拌摩擦焊接头硬度分布特征.     

薄板坯连铸连轧工艺制备TRIP钢的力学性能与组织

在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧工艺试制了C-Si-Mn系TRIP钢.拉伸实验表明,实验钢的抗拉强度为610MPa,屈服强度为430MPa,屈强比为0.70,总延伸率为28.4%.组织观察发现,试样组织为铁素体+贝氏体+残余奥氏体的三相组织,实验钢中残余奥氏体的平均含量为5.8%.