原位合成TiB_2/Al-4.5Cu复合材料的热处理特性

采用KBF4和K2TiF6混合盐反应工艺制备了原位TiB2颗粒增强Al-4.5Cu复合材料。通过XRD、光学显微镜,元素分析仪和维氏硬度计等研究了复合材料的凝固组织和固溶时效行为。结果表明,颗粒的引入使凝固组织得到明显细化。颗粒引入后材料的硬度明显提高,对TiB2颗粒含量为6.9%的复合材料经T6处理后,其硬度(HV)比基体的提高了1倍。颗粒的引入,抑制了合金的固溶扩散进程,加速了复合材料的时效进程。     

原位TiB2/Al-5Cu复合材料的固溶时效行为

采用KBF4和K2TiF6混合盐反应工艺制备了原位TiB2颗粒增强Al-5Cu复合材料。运用XRD,扫描电镜和维氏硬度测量仪等材料分析手段研究了复合材料的微观组织和固溶时效行为。研究结果表明,原位内生TiB2颗粒不仅显著细化了复合材料的凝固组织,而且使材料的硬度明显提高。TiB2颗粒的引入加速了复合材料的时效进程,这是由于TiB2颗粒与基体合金的热膨胀系数差别较大,固溶淬火时由热错配产生的空位和高密度位错促进了过渡相的形核和长大。     

Mullite/Al-4.5Cu复合材料的时效特性

选用挤压铸造法制备mullite/Al-4.5Cu复合材料，采用硬度测试（HB）、差示扫描量热（DSC）、透射电镜（TEM）等手段研究了mullite/Al-4.5Cu复合材料的时效特性。结果表明：莫来石纤维的引入明显提高了基体合金的时效硬度，加速了基体合金的时效硬化速度，对SSS→GPI反应有抑制作用，但没有改变基体合金的时效析出序列。复合材料具有和基体合金相似的时效硬化曲线。温度对两类材料时效硬化行为的影响基本一致。     

SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的固溶和时效工艺试验研究

对最新研发的SiCp体积分数为13%的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料进行不同工艺的固溶和时效处理,研究不同固溶和时效工艺对其组织和力学性能的影响。研究结果表明:固溶温度越高,固溶效果越明显。固溶温度为530℃(保温90 min)时,复合材料的性能较佳。随时效温度的升高和时间的延长,复合材料的强度呈先升后降趋势。在时效时间较短时,伸长率较高,当屈服强度达到峰值后,伸长率仍处于较低水平。综合性能和组织分析结果,适宜的时效制度为175℃保温6 h～8 h。同时,对比相同固溶、时效处理的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的纵横向性能,表明了该复合材料具有各向同性的特点。     

原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系(K2TiF6-KBF4-Na3AlF6-Al-4.5Cu )制备原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料,分析该复合材料的凝固组织,测试其力学性能,并与基体合金进行对比.结果表明:K2TiF6-KBF4-Na3AlF6在Al-4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2颗粒,从而起到细化和强化基体的作用.当K2TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的20%时,复合材料的力学性能最优,抗拉强度σb达到414.3 MPa,伸长率δ为4.2%,硬度HB为132,分别比基体提高54%,35%,40%.     

原位增强铸造Al-4.5Cu合金人工海水腐蚀行为的研究

研究用混合盐法制备的(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料在人工海水中的腐蚀行为,并与基体合金进行对比。结果表明,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料在人工海水中比基体合金有较大的腐蚀敏感性;其腐蚀机制以点蚀为主,增强相颗粒在晶界的偏聚使其也出现晶间腐蚀;该原位复合材料在pH为7.0的人工海水中耐蚀性,比在pH为8.2的人工海水中好。     

铝活塞的铸造余热部分固溶—时效热处理

研究了利用铝活塞铸造余热进行部分固溶－时效热处理工艺及铝活塞高温强度与常温强度的关系，通过正交试验得到；采用铸态４５０℃在１％聚丙烯酰胺水溶液中淬火，再经２２０℃经保温３小时的工艺方法，其力学性能达到ＨＢ＝１２２－１２６、σｂ＝２４０－２６０ＭＰａ；体积稳定性ΔＤ＝０．０１６－０．０２１％，综合性能     

新型铁基高温合金固溶时效工艺

研究了新型铁基高温合金的固溶时效工艺与组织、性能的关系,探讨了适用于高强度大弹体成形模具的铁基高温合金的固溶时效工艺规范.结果表明,新型铁基高温堆焊合金可行的固溶时效工艺为:(1160～1180)℃×2 h(水冷)固溶+(760～810)℃×5 h(空冷)时效.该合金具有良好的热强性、热稳定性和抗氧化性,工作温度可达700～850℃.     

固溶工艺对Ti-6Al-4V铸造合金力学性能的影响

研究了在不同相区或同一相区不同固溶温度和时间下的固溶处理对Ti-6Al-4V钛合金微观组织和室温力学性能的影响。结果表明:Ti-6Al-4V钛合金在(α+β)两相区固溶处理后获得的细片层组织中晶界α相的连续性被破坏,并且粗大片层明显细化;在β相区固溶处理后的组织为具有晶内薄片α相和小的α群集的网篮状组织;与在β相区进行固溶处理获得的网篮组织的强度相比,在两相区较低温度区间(900～920℃)进行2 h固溶处理所获得的细片层组织的强度可提高8%～12%。     

固溶时效工艺对铸造A357铝合金组织与性能的研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了固溶、时效工艺对A357铸造铝合金组织与性能的影响。结果表明,A357铸造铝合金的显微组织由α-Al基体、共晶硅及Mg₂Si相组成。在540℃×4 h固溶和145℃×4 h时效处理后,共晶硅更加圆整和均匀,共晶硅、Mg₂Si相均匀分散在α-Al基体晶界处,拉伸性能大幅度提高,使A357铝合金铸件性能达到预期要求。A357铸造铝合金的最佳热处理工艺为,固溶处理:(540±3)℃×4 h;时效处理:(145±5)℃×4 h。     

合金元素对铸造Al-4．5Cu合金准固态力学行为的影响

研究了铸造Al-4．5Cu合金的准固态力学行为及几种合金元素对其凝固行为的影响。结果表明：Si，Ce，La，Ti及Zr元素可有效减小Al-4．5Cu合金的结晶范围，从而使其热裂倾向性降低；La元素的加入可提高Al-4．5Cu合金的热裂抗力：并研制了一种新型Al-4．5Cu合金，该合金具有良好的室温与高温综合性能。     

TiC/A1-4.5Cu原位复合材料的相结构特征

采用熔体接触反应法制备了TiC/Al-4.5Cu复合材料,通过光学显微镜、透射电镜等,对TiC颗粒增强Al-4.5Cu原位复合材料的相结构进行分析。结果表明,5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料的主要增强相为TiC;TiC弥散分布在α-Al基体中,与基体结合良好且界面光滑。在5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料中TiC呈球形或近球形,颗粒细小,其尺寸约为0.1～0.5μm;而在5%TiC/Al-4.5Cu-ХMg原位复合材料中TiC呈规则六边形,颗粒较大,其尺寸约为0.5～0.8μm。     

Al-4.5Cu柱状晶的顺流生长

利用自行研制的电磁泵驱动液流定向凝固装置,在给定冷却条件下,系统地研究了液相流动对Al-4.5Cu合金柱状晶生长方向的影响。发现：低生长速度区,柱状晶以胞状生长方式顺流偏转;高生长速度区,柱状晶以枝晶方式生长,随液流速度由小增大,经历了等轴晶生长、迎流生长、近垂直生长及顺流生长四种变化。     

Research of quasi-solid fracture behavior of casting Al-4.5Cu alloys

The influencing mechanisms of elements Ti and Ce and their interactions on fracture behaviors of casting alloys Al-4.5Cu-0.6Mn were studied by observing tensile fracture behavior in quasi-solid zone under SEM and EDX instruments.The results indicate that the resistance stress against hot cracking can be improved obviously by addition of Ti, because of its grain refining function. It is also found that, when Ce is added into the alloys, besides its effect in refining crystalline, the mechanical behavior of lower melting point eutectic phase in quasi-solid zone can be improved efficiently by some compounds with Ce formed and deposited between dendrites. Therefore, a coiligating effect of Ti and Ce on improving resistance stress against hot cracking is more efficient than that only single alloy element is applied. When hot cracking occurs, grains yield at first, and then crack spreads. Both inter-grain and trans-grain fractures are observed, but the major fracture manner is brittleness.     

脉冲磁场下制备半固态铝铜合金坯料的研究

采用脉冲磁场技术制备了半固态Al-4.5Cu合金坯料,考察了冷却速度和脉冲频率对半固态坯料初生α-Al相形貌和尺寸的影响.结果表明,利用脉冲磁场处理可以制备出初生α-A1相为细小的近球状颗粒的半固态Al-4.5Cu合金坯料.初生α -Al相平均晶粒尺寸和平均形状系数分别随着冷却速度的减小和脉冲频率的增加而相应的减小和增加.但当冷却速度减小到20℃/min,脉冲频率增大到10 Hz时,半固态组织有所粗化.当冷却速度为40℃/min,脉冲频率为6 Hz时,半固态Al-4.5Cu合金坯料初生α-Al相平均晶粒尺寸最小,形貌最为圆整,适合于半固态成形.     

A1-4.5Cu合金半固态坯料制备研究

研究了稀土Ce对铝铜合金微观组织的影响以及A14.5Cu合金半固态坯料的制备工艺.实验表明:在Al-4.5Cu合金中加入稀土Ce,细化了合金的微观组织,固液两相区间变窄,改善了合金的凝固性能.浇注温度和浇注方式对合金坯料制备也有明显的影响.在700℃采用斜坡振动铜模水冷浇注可制备性能优良的稀土Al-4.5Cu半固态坯料,其组织为细小均匀的等轴球状晶,且制备工艺简单.     

低压脉冲电流对Al- 4.5Cu合金凝固组织的影响

研究了低压脉冲电流作用下Al-4．5Cu合金凝固组织的变化，考察了冷却速度、脉冲电压和处理时间对合金晶粒大小的影响。试验结果表明：在低压脉冲电流的作用下，Al-4.5Cu合金的凝固组织显著细化，其初生相由发达的树枝晶转变为均匀细小的蔷薇状晶体。合金的晶粒尺寸随着冷却速度的增加而逐渐减小。随着脉冲电压的提高，合金的晶粒尺寸逐渐减小；当脉冲电压达到400V时，晶粒尺寸略有回弹。随着处理时间的增加，合金的晶粒尺寸逐渐减小；当处理时间大于10min时，晶粒尺寸随着处理时间的增加而略有增大。     

Mg含量对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,借助光学显微镜、透射电子显微镜研究了向基体合金中添加不同含量的Mg对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Mg的添加量由0.8%(质量分数,下同)增加到2.0%,TiC/Al-4.5Cu复合材料的延伸率下降,而抗拉强度在1.5%Mg时,达到极值。与同等条件下制备的不含Mg的TiC/Al-4.5Cu复合材料相比,抗拉强度提高了17.7%,但延伸率下降了17.9%。TiC颗粒的细化有助于复合材料力学性能的提高,但针状Al2CuMg相的析出阻碍了复合材料塑性的进一步提高。TiC/Al-4.5Cu-Mg复合材料中TiC颗粒尺寸为100nm左右。     

原位增强Al-4.5Cu合金的高温干摩擦磨损行为研究

采用混合盐反应法制备了（TiB2＋Al3Ti）／Al-4．5Cu原位复合材料，研究了高温下载荷和温度对该复合材料同球磨铸铁对磨时干摩擦磨损行为的影响。结果表明，高温下（100—250℃）（TiB2＋Al3Ti）／Al-4．5Ca复合材料的耐磨性优于基体合金；200℃、载荷低于30N时，复合材料的磨损量增长缓慢，但随载荷增大至60N，其磨损量增长迅速；载荷为30N、试验温度超过200℃时，复合材料的磨损量大幅度上升。复合材料在于摩擦条件下较适宜在低于200℃下工作。