选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。      

Sn对铜合金激光选区熔化微熔池组织及性能的影响

优化激光选区熔化(SLM)功率、扫速、扫描间距参数调控策略,使Cu-5%Sn、Cu-15%Sn和Cu-24.6%Sn(质量分数)合金成形致密度分别达99.2%、99.7%和99.7%。发现该SLM成形凝固相转变行为与显微组织均有非平衡凝固特征,α相Cu-5%Sn合金中主要为α-Cu(Sn)固溶体相,α相Cu-15%Sn合金中为α-Cu(Sn)与δ-Cu_(41)Sn_(11)两相,β相Cu-24.6%Sn合金中β相不完全分解而析出γ与δ相。Sn含量由5%增至15%,抗拉强度由384 MPa增至695 MPa,但断裂总延伸率由22.7%降至12%,α相中未见明显择优取向,β相Cu-24.6%Sn合金中有织构与SLM堆积方向平行,拉伸性能呈现强各向异性。     

选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al₁₁Ce₃相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_11...     

激光选区熔化GH3536镍基高温合金组织与性能研究

研究了激光选区熔化（SLM）GH3536合金扫描面与建造面的组织与性能。采用光学显微镜（OM）、 X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）对激光选区熔化GH3536合金金相、物相、微观组织和晶粒特征进行研究。结果表明,通过优化成形参数可以减少合金中孔隙与微裂纹,但是无法消除。半椭圆形熔池广泛分布于建造面,其宽深比约为1.5。激光选区熔化GH3536合金由单一的面心立方γ奥氏体组成。扫描面与建造面都分布着大量胞状与柱状亚晶,建造面熔池交界处存在沿建造方向的微裂纹。建造面的平均晶粒尺寸（145.1μm）约为扫描面晶粒尺寸的4.5倍,织构强度约为扫描面的2倍。横向与纵向试样的拉伸性能存在明显差异,横向试样的屈服强度和极限抗拉强度分别为645 MPa和781 MPa,分别比纵向试样高4.1%和7.0%。激光选区熔化GH3536合金断口呈明显韧性断裂,存在大量韧窝。本研究有望为激光选区熔化GH3536合金扫描面与建造面组织与性能差异提供有效的参考。     

选区激光熔化 GH3625 显微组织及拉伸性能分析

激光选区熔化技术是增材制造技术的一种,该技术自诞生以来在金属样件制备过程中发挥越来越重要的作用。但是运用该技术制备成型件的组织研究尚未明确,本文以GH3625高温合金为例,研究选区激光熔化成型件组织特点及拉伸性能。结果表明,选区激光熔化成型件组织主要为胞状晶,选区激光熔化微熔池中,晶粒生长方向在同一个区域中呈现出典型的细小柱状晶(亚晶)和近似六边形的胞状晶。拉伸实验结果表明选区激光熔化成型试样具有良好的拉伸性能。     

选区激光熔化ZL116组织与力学性能研究

ZL116合金广泛应用于航空航天领域高强度、高耐蚀性复杂零件的制备,伴随着装备向着整体化和多功能化发展,传统铸造等工艺难以满足该类零件的制备需求,以选区激光熔化成形技术(SLM)为代表的增材制造工艺基于离散-堆积的成形原理,在复杂零件的制备上具有显著的优势,目前关于SLM成形ZL116合金组织性能的研究较少。实验开展了SLM成形ZL116组织与力学性能研究,为SLM成形ZL116复杂零件提供理论支撑。采用SLM成形了ZL116试样,通过OM、SEM等表征手段分析了成形试样组织形貌,测试了成形试样的室温拉伸性能和疲劳性能。结果表明（：1）SLM成形ZL116铝合金组织为底部向顶部外延生长的柱状晶,晶界上弥散分布细小硅颗粒（;2）合金力学性能存在各向异性,平行于成形方向拉伸性能较差（;3）合金的抗拉强度可达340 MPa,伸长率超过10%,硬度达110 HB,疲劳极限强度为185 MPa。     

选区激光熔化法制备NiCrFeAl合金的显微组织与缺陷

以Ni Cr Fe Al预合金粉为原料,采用选区激光熔化技术制备Ni Cr Fe Al合金。通过光学显微镜对样品孔隙进行分析,从而优化扫描工艺参数,采用扫描电子显微镜对合金组织形貌进行表征,并使用EBSD进行缺陷分析,用UTM 5105型电子万能实验机测试合金力学性能。结果表明：选区激光熔化的最优工艺参数为扫描功率240 W、扫描速度1 000 mm/s,扫描间距0.12 mm,层厚0.03 mm。最优工艺参数下合金的抗拉强度为535 MPa,伸长率为5.8%。合金中存在固态裂纹,水平和垂直截面上均表现为沿晶断裂,裂纹存在于取向差较大的相邻晶粒之间。合金水平截面上的平均晶粒尺寸为35μm,低角度晶界占37.0%;竖直截面上的平均晶粒尺寸为56μm,低角度晶界占41.0%。     

选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。     

热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明：沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al₃Sc和Al₆Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al₃Sc和Al₆Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3) MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证...     

选区激光熔化增材制造高强度Al-Mg-Sc-Zr合金的微观组织与力学性能

以气雾化预合金粉末为原材料,采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形制备Al-Mg-Sc-Zr合金。采用光学显微镜、扫描电子显微镜及室温拉伸实验等研究激光功率对合金缺陷、微观组织及力学性能的影响。结果表明,SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金具有细等轴晶和粗柱状晶交替出现的混晶组织,在细等轴晶区存在明显的元素偏析和部分Al3(Sc,Zr)析出粒子钉扎晶界。当激光功率由260 W增大到380 W时,试样的孔隙率呈现先减少后增加的趋势,力学性能的变化趋势相反。在最佳激光功率300 W下,试样相对密度达99.4%,仅存在少量因液态金属供应不足造成的小尺寸圆形孔隙;抗拉强度、屈服强度与断裂伸长率分别为429.7 MPa、363.5 MPa和17.7%。经325℃时效处理10 h后,合金的抗拉强度、屈服强度与断裂伸长率分别达到530.1 MPa、506.4 MPa和9.0%。     

Ultrafine-grained microstructures and mechanical properties of alloy steels

Ultrafine-grained microstructures can be developed in a variety of alloy steels by coldworking followed by annealing in theα +γ region. Because the annealing temperatures are relatively low and the recrystallized structure is two-phase, grain growth is restricted. Specimens with grain sizes in the range 0.3 to 1.1 μ.m (ASTM 20 to 16) were obtained in manganese and nickel steels by annealing 1 to 400 hr at temperatures between 450° and 650°C (840° to 1200°F). The expected improvement in yield strength through grain refinement was observed in almost all alloys. Other tensile properties depend on factors such as grain size, austenite stability, and specimen geometry, that determine which of three types of plastic behavior will occur. Transformation of austenite during straining improves the mechanical properties of ultrafine-grained specimens.     

烧结温度对钴基耐磨合金微观组织和性能的影响

在真空环境下采用粉末冶金法制备碳化物增强钴基耐磨合金,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、电子探针显微分析仪(electron probe microanalyzer,EPMA)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)等设备观察和分析烧结温度对合金微观组织的影响,研究了增强相的物相及其形成机制。研究结果表明:粉末冶金法制备的钴基耐磨合金基体由面心立方(face center cubic,FCC)结构的γ-Co和密排六方(hexagonal closed-packed,HCP)结构的ε-Co相组成,增强相为M6C和M_(23)C_6型碳化物。当固相烧结温度为1250℃时,块状M6C型碳化物和颗粒状M_(23)C_6型碳化物弥散分布于基体中;当烧结温度升高至1340℃,M6C型碳化物呈尖锐的棱角状,平均尺寸大于30μm,颗粒状M_(23)C_6消失;烧结温度继续升高至1360℃,M6C型碳化物呈骨架状,ε-Co相消失。对合金的力学性能测试结果表明,当烧结温度为1270℃时,钴基合金的综合性能最佳,硬度大于HRC 60,抗压强度为1921 MPa,抗拉强度为203 MPa,摩擦系数为0.561。     

热挤压对喷射沉积7055铝合金显微组织和力学性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备工业规格7055铝合金锭坯,研究热挤压工艺对喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能的影响。采用电子背散射衍射技术对经不同热挤压后7055铝合金的织构进行研究。结果表明,喷射沉积锭坯组织为等轴状晶粒,均匀细小(30~50μm),基体中不存在枝晶型偏析。由于喷射沉积工艺本身的特点,在合金中存在大量的显微疏松缺陷。沉积锭坯经过热挤压致密化后,合金力学性能显著提高,抗拉强度σb为390 MPa,伸长率δ为13.3%,表明热挤压工艺可有效消除疏松缺陷,从而充分发挥出喷射沉积工艺的优越性。EBSD分析表明,挤压后沿着挤压轴方向形成丝织构,主要为?001?与?111?两种织构。     

Structure and mechanical properties of a eutectic high-temperature Nb-Si alloy grown by directional solidification

The structure and the short-term high-temperature strength of Ni-18.7 at % Si (Nb-Nb₃Si eutectic) alloys fabricated by vacuum electron-beam zone melting and induction melting in an argon atmosphere are studied. The structure of the samples prepared by vacuum electron-beam zone melting is characterized by the presence of primary Nb₅Si₃ intermetallic precipitates and the absence of its secondary precipitates. The structure of the samples prepared by induction melting in an argon atmosphere has two characteristic zones, namely, eutectic and eutectoid ones.     

压力对A380铝合金的铸造组织和力学性能的影响

对A380铝合金进行了挤压铸造成型和传统重力铸造成型,并制得试样.采用偏光显微镜、扫描电镜、定量金相分析、拉伸性能测试等手段,研究在不同压力下挤压铸造A380铝合金的铸造组织和力学性能.结果表明:当压力在0~75 MPa范围内时,随着压力的增加,一次枝晶臂尺寸和气孔率得到大幅下降,共晶组织体积分数增加;二次枝晶臂间距减小;针状富铁β-Al₅ FeSi相尺寸大幅度减小,同时有部分汉字状α-Al₈(Fe,Mn)₃Si₂相生成.当压力在75~100 MPa范围内时,压力继续增加对合金组织细化、第二相形貌改善和力学性能提高的作用不明显.挤压铸造试件与重力铸造试件相比,气孔率减小,显微组织细化,力学性能显著提高.当压力为75 MPa时,挤压铸造A380铝合金的铸态抗拉强度和伸长率分别比重力铸造提高19%和65%.     

Nonequilibrium solidification of Fe-P alloys

The specific features of solidification of Fe-P alloys in the concentration range 5?C25 at % P have been studied by differential thermal analysis and X-ray diffraction. The equilibrium ??-Fe + Fe₃P eutectic is shown to form immediately from melt only for compositions with 17?C19 at % P when a melt is superheated below temperatures of 1130?C1160°C, at which the type of composition short-range ordering changes (Fe₃P ?? Fe₂P) under insignificant (??50°C) supercooling conditions. A nonequilibrium ??-Fe + Fe₂P eutectic forms during cooling of the alloy at a large (??200°C) supercooling.     

Nonequilibrium solidification of undercooled melt of Ag-Cu alloy entrained in the primary phase

The solidification structure of undercooled melt of Ag-Cu alloy, entrained in its primary Cu-rich phase, has been investigated. The undercooling procedure consisted of equilibration of a Cu-13 pct Ag alloy in the two-phase liquid-solid region, followed by repeated thermal cycling of the liquid. Slow cooling of the sample in the present work established the ability to undercool the melt up to 70 K below the eutectic temperature of this alloy. The microstructure of the undercooled alloy indicated a complete absence of eutectic reaction on subsequent quenching of the melt directly from the equilibration temperature. The compositional analysis of the constituent phases by electron probe microanalysis (EPMA) technique provided evidence for the massive diffusionless solidification of the undercooled liquid. The X-ray diffraction study and electron microscopic examination indicated evidence for the spinodal transformation of the metastable solid solution phase. The composition of the phases formed on decomposition matched well with the calculated coherent spinodal boundaries in this system. The evolution of the metastable microstructure in the mushy-state quenching process of this alloy is discussed.     

7055合金挤压带板纵横向的组织与性能

采用力学性能测试和金相实验,研究了7055合金挤压带板纵横向力学性能随固溶处理时间的变化,以及纵向取样位置对带板力学性能的影响.结果表明,7055合金挤压带板在470℃保温超过20min,其固溶处理基本充分,继续延长固溶处理保温时间,不能提高合金的强度,但合金延伸率略有升高.挤压带板的纵向强度明显高于横向的强度,但其延伸率明显低于横向的延伸率.挤压带板在宽度方向距中心不同距离样品的纵向强度差别较大,从心部至边部强度明显提高,而延伸率变化不大,在研究挤压带板的纵向性能时应考虑由此而带来的影响.     

Effects of adding overspray powder on microstructures and mechanical properties of spray deposited 8009 aluminium alloy

Abstract

Under normal condition the cooling rate in a spray deposition process is too low to form 8009 aluminium alloy. In order to increase the cooling rate, overspray 8009 aluminium alloy powders were added. The effects of adding overspray powder on microstructures and mechanical properties of the spray deposited 8009, with and without addition of the overspray powders, were studied. It is shown that adding proper content of overspray powders significantly improves the mechanical properties of the spray deposited 8009 alloy. The mechanism involved in modification of the microstructures and the mechanical properties of the spray deposited 8009 alloy produced with the overspray powder addition approach was discussed.