2019年第9期目录
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    材料制备与加工
  • 肖 璐,潘复生
    摘要:
    Mg-Mn系合金由于具有高比强度、优良的耐腐蚀性能和抗蠕变性能而受到极大关注。简述了Mg-Mn系合金的研究现状,包括Mg-Mn系二元合金的显微组织和力学性能特点。总结了稀土元素(Sc、Gd、Nd、Y、Ce)、非稀土元素(Sr、Al、Zn、Ca)对Mg-Mn系合金显微组织、力学性能、耐腐蚀性能和抗蠕变性能的影响。在综述国内外研究现状的基础上,对其未来的发展进行了展望。
  • 葛佳琪,杨文朋,王诗蒙,崔红保,郭学锋
    摘要:
    利用等通道转角挤压(ECAP)对纯镁在200~300 ℃进行挤压,使用光学显微镜和透射电镜研究不同温度下组织特征以及相同温度不同区域的组织特征,结果表明:晶粒尺寸由应变速率和温度决定,经200 ℃挤压后晶粒最细,平均晶粒尺寸约25.6 μm。经225 ℃挤压1/2道次后,剪切变形前组织主要为长条状的粗大晶粒,粗晶中伴有孪晶产生;剪切区的组织主要为剪切变形带和大量的细晶围绕在粗晶周围;剪切变形后组织主要为再结晶组织和少量长条状粗晶。纯镁在225 ℃挤压后晶粒内部存在较多的基面位错,同时也存在?c a?非基面位错。低温ECAP挤压时,再结晶方式为非连续动态再结晶和孪晶动态再结晶共同作用,高温变形时以非连续动态再结晶为主。
  • 张亮,李茂军,司乃潮
    摘要:
    采用OM、SEM、布氏硬度计、室温拉伸测试与ImageJ图像处理软件等手段,研究了复合热处理对7075铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:与T6处理相比,固溶+深冷12 h + 时效复合热处理工艺对7075铝合金组织与性能提高作用明显,在其延伸率基本保持不变的基础下,其抗拉强度与硬度分别提升了18.6%与20.43%;深冷过程中温度剧烈变化带来的应力细化了合金的晶粒,同时降低了Al基体的的固溶度,促进原子析出形成更多GP区,为时效过程中析出相的孕育提供了更多驱动力,增加了合金的析出相强化效果,进一步提升合金的力学性能。
  • 高红霞,王蒙,樊江磊,王艳,李莹,陈宝龙
    摘要:
    采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后装入模具,加热到一定温度使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却至一定温度在一定压力下进行热压,冷却至常温制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料的组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明:采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度为510℃、热压压力为3Mpa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好。复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。
  • 孟宏杰,董天顺
    摘要:
    为了探索不同晶粒尺度的孕育剂对铝合金焊缝组织的影响,通过铜模喷铸法制备了细晶Al-Ti-B孕育剂,并对比研究了粗晶和细晶Al-Ti-B对1100铝合金TIG焊焊缝组织的影响和细化机理。结果表明,粗晶和细晶Al-Ti-B均可使1100铝合金焊缝组织得到细化,但是经过铜模喷铸法制备的细晶Al-Ti-B中的TiAl3和TiB2相更细小、分布弥散,因此对铝焊缝组织的细化效果更好。因此,Al-Ti-B孕育剂与铝合金焊缝的组织之间存在遗传关系,而通过细化Al-Ti-B的组织,则可以有效增强其对铝合金焊缝组织的细化能力。
  • 刘守法,周兆锋,刘丹成
    摘要:
    采用快速凝固/粉末冶金工艺分别制备Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn及Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn-2Si合金挤压棒材。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及拉伸机,研究Si添加对Mg-Al-Zn-Mn合金显微组织及室温力学性能的影响。研究表明:与热压Mg-Al-Zn-Mn合金相比,热压Mg-Al-Zn-Mn-Si合金内晶界上网状分布的Mg17Al12相减少,晶内出现多边形状Mg2Si相。热压后的反向挤压过程中两种合金组织均发生连续动态再结晶,Mg-Al-Zn-Mn-Si晶粒细化较好,伸长率较大,第二相Mg2Si与基体接合良好。Mg2Si相周围容易出现应力集中,受拉伸作用时成为裂纹起始点,导致拉伸断裂模式为沿晶断裂,因为屈服强度和抗拉强度较小。随着反向挤压温度上升,两种合金屈服强度和抗拉强度均降低,而伸长率增大。
  • 仲维锋,庄利珍,滕敦波,李辉
    摘要:
    本文研究了预时效处理(PA)、自然时效(NA)和人工时效(AA)过程AlMgSiCu合金的硬化行为及微观组织演变,测试了显微硬度,表征了透射精细组织。结果表明:预时效处理,提高了T4P态的初期硬度,却明显弱化NA硬化效应,T4态NA硬化值34HV,而T4P态只有25HV。180℃AA过程,显微硬度总体呈现先升高后降低的趋势,硬化曲线可以分为三个区域:20~60min之间硬化速率较高(Ⅰ);60~480min之间硬化速率较低(Ⅱ),在480min达到峰值硬度127HV;随后呈现降低的趋势(Ⅲ)。T4P态NA后,晶内为与基体共格的GP区;AA处理后,晶内主要为与基体半共格的亚稳η’’析出相,晶界处存在长度15~40nm的不连续析出物和宽度45nm左右的PFZ区。
  • 黄朝霞,李志永,柴明霞,赵鑫,张杰翔
    摘要:
    针对不同转速对电解抛光镍钛合金心血管支架流场分布的影响特点,利用ANSYS软件对电解抛光心血管支架过程中电解液的流速分布进行了仿真,分析了电解液速度场及涡流场对电解抛光心血管支架去除机理的影响规律,并通过试验验证了其仿真结果的正确性。结果表明:随着转速的增加,速度场分布均匀,涡流变化小,电解液更新及时,电解产物可及时排出,加工精度提高,抛光后的心血管支架表面完整性好;但当转速过高时,涡流分布区域明显增大,较多气体析出,导致速度场分布不均匀且不连续,加工精度低,抛光后的心血管支架表面完整性差。
  • 杨波,邹建新,曾小勤,丁文江
    摘要:
    为了提高Mg/MgH2水解产氢性能,科研人员做了大量的改进工作。本文概述了Mg/MgH2水解产氢过程中遇到的问题,以及提高水解反应动力学的方法:一是增大Mg/MgH2的比表面积,二是打破水解过程中产生的Mg(OH)2保护层对水解的限制。因此可以通过降低粉末尺寸、在溶液中添加不同催化剂(酸、盐等)和复合具有催化作用的第二相(金属氧化物、氯化物、金属氢化物、金属、石墨等)来改善水解性能。重点阐述了催化剂对Mg/MgH2水解性能的影响及作用机理,并提出了一些建议与看法。
  • 梁超,刘文彬,王铁军,车洪艳,王磊
    摘要:
    文章采用标准C(T)试样测定热等静压Ti-6Al-4V钛合金在应力比R=0.1、0.4和0.7的条件下疲劳裂纹扩展速率,获得相应条件下的疲劳裂纹扩展数据,绘制对应的裂纹扩展速率与应力场强度因子(da/dN-?K )关系曲线,并结合疲劳裂纹扩展路径和断口形貌分析探究应力比R对热等静压Ti-6Al-4V钛合金裂纹扩展速率的影响。结果表明:随应力比R增大,裂纹扩展门槛值?K_th 减小。相同?K条件下,裂纹扩展速率da/dN随应力比R一同增大,致使da/dN-?K 关系曲线向左上移动;裂纹能够穿过等轴晶α相和纤薄的α片层结构呈直线型扩展,遇到较厚的α片层结构时,裂纹偏转并沿原始α片层方向继续扩展,最终发生断裂;断口由预裂区、稳态扩展区和快速断裂区构成,分别对应于疲劳裂纹扩展的三个阶段。 关键词:钛合金;应力比;疲劳裂纹扩展速率;疲劳断口形貌
  • 李先雨,郝刚领,王伟国
    摘要:
    为探究低温阶段Ti/Al之间的烧结机理,论文基于内耗测量技术系统研究了Ti/Al复合粉末压坯低温内耗行为。研究结果表明,Ti/Al粉末压坯的内耗性能具有明显的温度效应,升温测量过程中270oC附近出现的不可逆内耗峰峰值随频率的增加而下降,随Al含量的增加而增加,该内耗峰是由应力释放引起的,是一个应力型内耗峰。降温过程230oC附近出现的内耗峰峰位随频率的增大向高温方向移动,具有一定的弛豫特征,该内耗峰源于Ti/Al复合粉末压坯升温过程由再结晶形成的Al晶界的滑移。
  • 杜娟
    摘要:
    本文采用一种电化学阻抗谱的解析方法原位研究低温对7A04铝合金在慢应变速率拉伸过程(SSRT)中裂纹萌生与扩展规律的影响,采用扫描电子显微镜对断口形貌进行观察,并通过KramersKronig转换验证电化学阻抗谱实验数据的可靠性。结果表明:裂纹的萌生和扩展过程大致可分为氧化膜溶解、裂纹萌生、动态平衡、裂纹明显扩展四个阶段;温度的降低会改变断裂方式,表现为从混合断裂向脆性穿晶断裂发展;由常温向低温的变化可以有效抑制铝合金在SSRT过程中的裂纹萌生和扩展,具体表现为温度越低对裂纹萌生和扩展的抑制效果越不明显,其中-5℃时抑制效果最强。
  • 刘强,刘思思,刘金刚,唐志成,武云文,廖君慧
    摘要:
    采用脉冲Nd: YAG激光器在铝合金试件表面加工出具有规则形貌的圆形凹坑阵列,借助HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机,在滑动速度为0.15 m/s,载荷10 N的条件下,考察了乏油条件下圆形凹坑表面微织构的几何参数对“球-面”摩擦副摩擦学性能的影响,分析了激光加工对铝合金表面显微硬度的影响,并采用超景深显微系统对试件及对偶摩擦副表面的磨损特性进行了研究。结果表明:激光加工提高了铝合金基底的显微硬度;在乏油条件下,微织构化铝合金表面的平均摩擦系数与无织构表面相比明显减小,且波动稳定;经磨痕形貌分析可知,微织构化铝合金表面磨损程度减轻,当微凹坑直径为60 μm,即面密度为4.91%时,微织构化铝合金表面具有最佳的减摩、抗磨性能。
  • 韩茜
    摘要:
    为了改善AM80镁合金的热处理工艺,利用XRD、OM、SEM、EDS、硬度测试及拉伸试验等方法研究了不同退火工艺对AM80镁合金组织及性能的影响。结果表明:退火处理前后AM80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成。退火处理后,第二相主要以层片状析出。随着退火温度的升高,第二相完全析出的时间变短,随着退火时间的延长,第二相析出数量增多,直至完全析出。退火处理后,合金硬度、强度及延伸率大部分比铸态高。430℃退火6h后合金硬度为80.11HB,抗拉强度为167.02MPa,延伸率为2.68%,此退火工艺为最佳工艺。退火处理前后合金均为脆性断裂。
  • 刘少伟,段望春,董兵斌
    摘要:
    利用等离子旋转电极雾化技术制备了AlSi10Mg铝合金粉末,研究了电极棒转速、直径、等离子弧电流及雾化介质对粉末性能的影响。结果表明,粉末粒度随着电极棒转速与直径的增大而减小,粒度呈正态分布,主要集中在74-150 μm之间。随着电流的增大,片状粉末增加,在电流为360 A时片状粉末Si、Mg元素烧蚀严重。增大雾化介质中氦气比例,粉末冷却速度增加,粉末粒度略微细化。通过粉末SEM形貌发现,粉末表面为发达的花瓣状胞状晶组织,后期可以增大氦气比例加快粉末冷却速度,得到表面更加光滑的球形粉末。
  • 朱凯,冯艾寒,曲寿江,沈军
    摘要:
    利用Gleeble热模拟机研究了铸态Ti–44Al–4Nb–(Mo, Cr, B)合金在1050-1200 ℃,0.005-0.5 s-1下的热变形行为,并基于所得的真应力-真应变曲线绘制了热加工图。另外,通过透射电子显微镜(TEM)研究了片层和γ相的变形机制。结果表明,该合金是典型的应变速率和温度敏感材料,它的热加工性能较好,在1100、1150 ℃温度下的低应变速率区域以及1200 ℃温度下高应变速率区域比较适合热加工。再结晶是流变软化的主要原因,较高的变形温度和较低应变速率有利于再结晶晶粒的进行。片层结构的变形机制为片层扭折,而γ相的主要变形机制为位错滑移和变形孪晶。
    材料制备与加工
  • 肖 璐,潘复生
    摘要:
    Mg-Mn系合金由于具有高比强度、优良的耐腐蚀性能和抗蠕变性能而受到极大关注。简述了Mg-Mn系合金的研究现状,包括Mg-Mn系二元合金的显微组织和力学性能特点。总结了稀土元素(Sc、Gd、Nd、Y、Ce)、非稀土元素(Sr、Al、Zn、Ca)对Mg-Mn系合金显微组织、力学性能、耐腐蚀性能和抗蠕变性能的影响。在综述国内外研究现状的基础上,对其未来的发展进行了展望。
  • 葛佳琪,杨文朋,王诗蒙,崔红保,郭学锋
    摘要:
    利用等通道转角挤压(ECAP)对纯镁在200~300 ℃进行挤压,使用光学显微镜和透射电镜研究不同温度下组织特征以及相同温度不同区域的组织特征,结果表明:晶粒尺寸由应变速率和温度决定,经200 ℃挤压后晶粒最细,平均晶粒尺寸约25.6 μm。经225 ℃挤压1/2道次后,剪切变形前组织主要为长条状的粗大晶粒,粗晶中伴有孪晶产生;剪切区的组织主要为剪切变形带和大量的细晶围绕在粗晶周围;剪切变形后组织主要为再结晶组织和少量长条状粗晶。纯镁在225 ℃挤压后晶粒内部存在较多的基面位错,同时也存在?c a?非基面位错。低温ECAP挤压时,再结晶方式为非连续动态再结晶和孪晶动态再结晶共同作用,高温变形时以非连续动态再结晶为主。
  • 张亮,李茂军,司乃潮
    摘要:
    采用OM、SEM、布氏硬度计、室温拉伸测试与ImageJ图像处理软件等手段,研究了复合热处理对7075铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:与T6处理相比,固溶+深冷12 h + 时效复合热处理工艺对7075铝合金组织与性能提高作用明显,在其延伸率基本保持不变的基础下,其抗拉强度与硬度分别提升了18.6%与20.43%;深冷过程中温度剧烈变化带来的应力细化了合金的晶粒,同时降低了Al基体的的固溶度,促进原子析出形成更多GP区,为时效过程中析出相的孕育提供了更多驱动力,增加了合金的析出相强化效果,进一步提升合金的力学性能。
  • 高红霞,王蒙,樊江磊,王艳,李莹,陈宝龙
    摘要:
    采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后装入模具,加热到一定温度使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却至一定温度在一定压力下进行热压,冷却至常温制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料的组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明:采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度为510℃、热压压力为3Mpa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好。复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。
  • 孟宏杰,董天顺
    摘要:
    为了探索不同晶粒尺度的孕育剂对铝合金焊缝组织的影响,通过铜模喷铸法制备了细晶Al-Ti-B孕育剂,并对比研究了粗晶和细晶Al-Ti-B对1100铝合金TIG焊焊缝组织的影响和细化机理。结果表明,粗晶和细晶Al-Ti-B均可使1100铝合金焊缝组织得到细化,但是经过铜模喷铸法制备的细晶Al-Ti-B中的TiAl3和TiB2相更细小、分布弥散,因此对铝焊缝组织的细化效果更好。因此,Al-Ti-B孕育剂与铝合金焊缝的组织之间存在遗传关系,而通过细化Al-Ti-B的组织,则可以有效增强其对铝合金焊缝组织的细化能力。
  • 刘守法,周兆锋,刘丹成
    摘要:
    采用快速凝固/粉末冶金工艺分别制备Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn及Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn-2Si合金挤压棒材。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及拉伸机,研究Si添加对Mg-Al-Zn-Mn合金显微组织及室温力学性能的影响。研究表明:与热压Mg-Al-Zn-Mn合金相比,热压Mg-Al-Zn-Mn-Si合金内晶界上网状分布的Mg17Al12相减少,晶内出现多边形状Mg2Si相。热压后的反向挤压过程中两种合金组织均发生连续动态再结晶,Mg-Al-Zn-Mn-Si晶粒细化较好,伸长率较大,第二相Mg2Si与基体接合良好。Mg2Si相周围容易出现应力集中,受拉伸作用时成为裂纹起始点,导致拉伸断裂模式为沿晶断裂,因为屈服强度和抗拉强度较小。随着反向挤压温度上升,两种合金屈服强度和抗拉强度均降低,而伸长率增大。
  • 仲维锋,庄利珍,滕敦波,李辉
    摘要:
    本文研究了预时效处理(PA)、自然时效(NA)和人工时效(AA)过程AlMgSiCu合金的硬化行为及微观组织演变,测试了显微硬度,表征了透射精细组织。结果表明:预时效处理,提高了T4P态的初期硬度,却明显弱化NA硬化效应,T4态NA硬化值34HV,而T4P态只有25HV。180℃AA过程,显微硬度总体呈现先升高后降低的趋势,硬化曲线可以分为三个区域:20~60min之间硬化速率较高(Ⅰ);60~480min之间硬化速率较低(Ⅱ),在480min达到峰值硬度127HV;随后呈现降低的趋势(Ⅲ)。T4P态NA后,晶内为与基体共格的GP区;AA处理后,晶内主要为与基体半共格的亚稳η’’析出相,晶界处存在长度15~40nm的不连续析出物和宽度45nm左右的PFZ区。
  • 黄朝霞,李志永,柴明霞,赵鑫,张杰翔
    摘要:
    针对不同转速对电解抛光镍钛合金心血管支架流场分布的影响特点,利用ANSYS软件对电解抛光心血管支架过程中电解液的流速分布进行了仿真,分析了电解液速度场及涡流场对电解抛光心血管支架去除机理的影响规律,并通过试验验证了其仿真结果的正确性。结果表明:随着转速的增加,速度场分布均匀,涡流变化小,电解液更新及时,电解产物可及时排出,加工精度提高,抛光后的心血管支架表面完整性好;但当转速过高时,涡流分布区域明显增大,较多气体析出,导致速度场分布不均匀且不连续,加工精度低,抛光后的心血管支架表面完整性差。
  • 杨波,邹建新,曾小勤,丁文江
    摘要:
    为了提高Mg/MgH2水解产氢性能,科研人员做了大量的改进工作。本文概述了Mg/MgH2水解产氢过程中遇到的问题,以及提高水解反应动力学的方法:一是增大Mg/MgH2的比表面积,二是打破水解过程中产生的Mg(OH)2保护层对水解的限制。因此可以通过降低粉末尺寸、在溶液中添加不同催化剂(酸、盐等)和复合具有催化作用的第二相(金属氧化物、氯化物、金属氢化物、金属、石墨等)来改善水解性能。重点阐述了催化剂对Mg/MgH2水解性能的影响及作用机理,并提出了一些建议与看法。
  • 梁超,刘文彬,王铁军,车洪艳,王磊
    摘要:
    文章采用标准C(T)试样测定热等静压Ti-6Al-4V钛合金在应力比R=0.1、0.4和0.7的条件下疲劳裂纹扩展速率,获得相应条件下的疲劳裂纹扩展数据,绘制对应的裂纹扩展速率与应力场强度因子(da/dN-?K )关系曲线,并结合疲劳裂纹扩展路径和断口形貌分析探究应力比R对热等静压Ti-6Al-4V钛合金裂纹扩展速率的影响。结果表明:随应力比R增大,裂纹扩展门槛值?K_th 减小。相同?K条件下,裂纹扩展速率da/dN随应力比R一同增大,致使da/dN-?K 关系曲线向左上移动;裂纹能够穿过等轴晶α相和纤薄的α片层结构呈直线型扩展,遇到较厚的α片层结构时,裂纹偏转并沿原始α片层方向继续扩展,最终发生断裂;断口由预裂区、稳态扩展区和快速断裂区构成,分别对应于疲劳裂纹扩展的三个阶段。 关键词:钛合金;应力比;疲劳裂纹扩展速率;疲劳断口形貌
  • 李先雨,郝刚领,王伟国
    摘要:
    为探究低温阶段Ti/Al之间的烧结机理,论文基于内耗测量技术系统研究了Ti/Al复合粉末压坯低温内耗行为。研究结果表明,Ti/Al粉末压坯的内耗性能具有明显的温度效应,升温测量过程中270oC附近出现的不可逆内耗峰峰值随频率的增加而下降,随Al含量的增加而增加,该内耗峰是由应力释放引起的,是一个应力型内耗峰。降温过程230oC附近出现的内耗峰峰位随频率的增大向高温方向移动,具有一定的弛豫特征,该内耗峰源于Ti/Al复合粉末压坯升温过程由再结晶形成的Al晶界的滑移。
  • 杜娟
    摘要:
    本文采用一种电化学阻抗谱的解析方法原位研究低温对7A04铝合金在慢应变速率拉伸过程(SSRT)中裂纹萌生与扩展规律的影响,采用扫描电子显微镜对断口形貌进行观察,并通过KramersKronig转换验证电化学阻抗谱实验数据的可靠性。结果表明:裂纹的萌生和扩展过程大致可分为氧化膜溶解、裂纹萌生、动态平衡、裂纹明显扩展四个阶段;温度的降低会改变断裂方式,表现为从混合断裂向脆性穿晶断裂发展;由常温向低温的变化可以有效抑制铝合金在SSRT过程中的裂纹萌生和扩展,具体表现为温度越低对裂纹萌生和扩展的抑制效果越不明显,其中-5℃时抑制效果最强。
  • 刘强,刘思思,刘金刚,唐志成,武云文,廖君慧
    摘要:
    采用脉冲Nd: YAG激光器在铝合金试件表面加工出具有规则形貌的圆形凹坑阵列,借助HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机,在滑动速度为0.15 m/s,载荷10 N的条件下,考察了乏油条件下圆形凹坑表面微织构的几何参数对“球-面”摩擦副摩擦学性能的影响,分析了激光加工对铝合金表面显微硬度的影响,并采用超景深显微系统对试件及对偶摩擦副表面的磨损特性进行了研究。结果表明:激光加工提高了铝合金基底的显微硬度;在乏油条件下,微织构化铝合金表面的平均摩擦系数与无织构表面相比明显减小,且波动稳定;经磨痕形貌分析可知,微织构化铝合金表面磨损程度减轻,当微凹坑直径为60 μm,即面密度为4.91%时,微织构化铝合金表面具有最佳的减摩、抗磨性能。
  • 韩茜
    摘要:
    为了改善AM80镁合金的热处理工艺,利用XRD、OM、SEM、EDS、硬度测试及拉伸试验等方法研究了不同退火工艺对AM80镁合金组织及性能的影响。结果表明:退火处理前后AM80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成。退火处理后,第二相主要以层片状析出。随着退火温度的升高,第二相完全析出的时间变短,随着退火时间的延长,第二相析出数量增多,直至完全析出。退火处理后,合金硬度、强度及延伸率大部分比铸态高。430℃退火6h后合金硬度为80.11HB,抗拉强度为167.02MPa,延伸率为2.68%,此退火工艺为最佳工艺。退火处理前后合金均为脆性断裂。
  • 刘少伟,段望春,董兵斌
    摘要:
    利用等离子旋转电极雾化技术制备了AlSi10Mg铝合金粉末,研究了电极棒转速、直径、等离子弧电流及雾化介质对粉末性能的影响。结果表明,粉末粒度随着电极棒转速与直径的增大而减小,粒度呈正态分布,主要集中在74-150 μm之间。随着电流的增大,片状粉末增加,在电流为360 A时片状粉末Si、Mg元素烧蚀严重。增大雾化介质中氦气比例,粉末冷却速度增加,粉末粒度略微细化。通过粉末SEM形貌发现,粉末表面为发达的花瓣状胞状晶组织,后期可以增大氦气比例加快粉末冷却速度,得到表面更加光滑的球形粉末。
  • 朱凯,冯艾寒,曲寿江,沈军
    摘要:
    利用Gleeble热模拟机研究了铸态Ti–44Al–4Nb–(Mo, Cr, B)合金在1050-1200 ℃,0.005-0.5 s-1下的热变形行为,并基于所得的真应力-真应变曲线绘制了热加工图。另外,通过透射电子显微镜(TEM)研究了片层和γ相的变形机制。结果表明,该合金是典型的应变速率和温度敏感材料,它的热加工性能较好,在1100、1150 ℃温度下的低应变速率区域以及1200 ℃温度下高应变速率区域比较适合热加工。再结晶是流变软化的主要原因,较高的变形温度和较低应变速率有利于再结晶晶粒的进行。片层结构的变形机制为片层扭折,而γ相的主要变形机制为位错滑移和变形孪晶。
    材料制备与加工
  • 肖 璐,潘复生
    摘要:
    Mg-Mn系合金由于具有高比强度、优良的耐腐蚀性能和抗蠕变性能而受到极大关注。简述了Mg-Mn系合金的研究现状,包括Mg-Mn系二元合金的显微组织和力学性能特点。总结了稀土元素(Sc、Gd、Nd、Y、Ce)、非稀土元素(Sr、Al、Zn、Ca)对Mg-Mn系合金显微组织、力学性能、耐腐蚀性能和抗蠕变性能的影响。在综述国内外研究现状的基础上,对其未来的发展进行了展望。
  • 葛佳琪,杨文朋,王诗蒙,崔红保,郭学锋
    摘要:
    利用等通道转角挤压(ECAP)对纯镁在200~300 ℃进行挤压,使用光学显微镜和透射电镜研究不同温度下组织特征以及相同温度不同区域的组织特征,结果表明:晶粒尺寸由应变速率和温度决定,经200 ℃挤压后晶粒最细,平均晶粒尺寸约25.6 μm。经225 ℃挤压1/2道次后,剪切变形前组织主要为长条状的粗大晶粒,粗晶中伴有孪晶产生;剪切区的组织主要为剪切变形带和大量的细晶围绕在粗晶周围;剪切变形后组织主要为再结晶组织和少量长条状粗晶。纯镁在225 ℃挤压后晶粒内部存在较多的基面位错,同时也存在?c a?非基面位错。低温ECAP挤压时,再结晶方式为非连续动态再结晶和孪晶动态再结晶共同作用,高温变形时以非连续动态再结晶为主。
  • 张亮,李茂军,司乃潮
    摘要:
    采用OM、SEM、布氏硬度计、室温拉伸测试与ImageJ图像处理软件等手段,研究了复合热处理对7075铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:与T6处理相比,固溶+深冷12 h + 时效复合热处理工艺对7075铝合金组织与性能提高作用明显,在其延伸率基本保持不变的基础下,其抗拉强度与硬度分别提升了18.6%与20.43%;深冷过程中温度剧烈变化带来的应力细化了合金的晶粒,同时降低了Al基体的的固溶度,促进原子析出形成更多GP区,为时效过程中析出相的孕育提供了更多驱动力,增加了合金的析出相强化效果,进一步提升合金的力学性能。
  • 高红霞,王蒙,樊江磊,王艳,李莹,陈宝龙
    摘要:
    采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后装入模具,加热到一定温度使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却至一定温度在一定压力下进行热压,冷却至常温制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料的组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明:采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度为510℃、热压压力为3Mpa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好。复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。
  • 孟宏杰,董天顺
    摘要:
    为了探索不同晶粒尺度的孕育剂对铝合金焊缝组织的影响,通过铜模喷铸法制备了细晶Al-Ti-B孕育剂,并对比研究了粗晶和细晶Al-Ti-B对1100铝合金TIG焊焊缝组织的影响和细化机理。结果表明,粗晶和细晶Al-Ti-B均可使1100铝合金焊缝组织得到细化,但是经过铜模喷铸法制备的细晶Al-Ti-B中的TiAl3和TiB2相更细小、分布弥散,因此对铝焊缝组织的细化效果更好。因此,Al-Ti-B孕育剂与铝合金焊缝的组织之间存在遗传关系,而通过细化Al-Ti-B的组织,则可以有效增强其对铝合金焊缝组织的细化能力。
  • 刘守法,周兆锋,刘丹成
    摘要:
    采用快速凝固/粉末冶金工艺分别制备Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn及Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn-2Si合金挤压棒材。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及拉伸机,研究Si添加对Mg-Al-Zn-Mn合金显微组织及室温力学性能的影响。研究表明:与热压Mg-Al-Zn-Mn合金相比,热压Mg-Al-Zn-Mn-Si合金内晶界上网状分布的Mg17Al12相减少,晶内出现多边形状Mg2Si相。热压后的反向挤压过程中两种合金组织均发生连续动态再结晶,Mg-Al-Zn-Mn-Si晶粒细化较好,伸长率较大,第二相Mg2Si与基体接合良好。Mg2Si相周围容易出现应力集中,受拉伸作用时成为裂纹起始点,导致拉伸断裂模式为沿晶断裂,因为屈服强度和抗拉强度较小。随着反向挤压温度上升,两种合金屈服强度和抗拉强度均降低,而伸长率增大。
  • 仲维锋,庄利珍,滕敦波,李辉
    摘要:
    本文研究了预时效处理(PA)、自然时效(NA)和人工时效(AA)过程AlMgSiCu合金的硬化行为及微观组织演变,测试了显微硬度,表征了透射精细组织。结果表明:预时效处理,提高了T4P态的初期硬度,却明显弱化NA硬化效应,T4态NA硬化值34HV,而T4P态只有25HV。180℃AA过程,显微硬度总体呈现先升高后降低的趋势,硬化曲线可以分为三个区域:20~60min之间硬化速率较高(Ⅰ);60~480min之间硬化速率较低(Ⅱ),在480min达到峰值硬度127HV;随后呈现降低的趋势(Ⅲ)。T4P态NA后,晶内为与基体共格的GP区;AA处理后,晶内主要为与基体半共格的亚稳η’’析出相,晶界处存在长度15~40nm的不连续析出物和宽度45nm左右的PFZ区。
  • 黄朝霞,李志永,柴明霞,赵鑫,张杰翔
    摘要:
    针对不同转速对电解抛光镍钛合金心血管支架流场分布的影响特点,利用ANSYS软件对电解抛光心血管支架过程中电解液的流速分布进行了仿真,分析了电解液速度场及涡流场对电解抛光心血管支架去除机理的影响规律,并通过试验验证了其仿真结果的正确性。结果表明:随着转速的增加,速度场分布均匀,涡流变化小,电解液更新及时,电解产物可及时排出,加工精度提高,抛光后的心血管支架表面完整性好;但当转速过高时,涡流分布区域明显增大,较多气体析出,导致速度场分布不均匀且不连续,加工精度低,抛光后的心血管支架表面完整性差。
  • 杨波,邹建新,曾小勤,丁文江
    摘要:
    为了提高Mg/MgH2水解产氢性能,科研人员做了大量的改进工作。本文概述了Mg/MgH2水解产氢过程中遇到的问题,以及提高水解反应动力学的方法:一是增大Mg/MgH2的比表面积,二是打破水解过程中产生的Mg(OH)2保护层对水解的限制。因此可以通过降低粉末尺寸、在溶液中添加不同催化剂(酸、盐等)和复合具有催化作用的第二相(金属氧化物、氯化物、金属氢化物、金属、石墨等)来改善水解性能。重点阐述了催化剂对Mg/MgH2水解性能的影响及作用机理,并提出了一些建议与看法。
  • 梁超,刘文彬,王铁军,车洪艳,王磊
    摘要:
    文章采用标准C(T)试样测定热等静压Ti-6Al-4V钛合金在应力比R=0.1、0.4和0.7的条件下疲劳裂纹扩展速率,获得相应条件下的疲劳裂纹扩展数据,绘制对应的裂纹扩展速率与应力场强度因子(da/dN-?K )关系曲线,并结合疲劳裂纹扩展路径和断口形貌分析探究应力比R对热等静压Ti-6Al-4V钛合金裂纹扩展速率的影响。结果表明:随应力比R增大,裂纹扩展门槛值?K_th 减小。相同?K条件下,裂纹扩展速率da/dN随应力比R一同增大,致使da/dN-?K 关系曲线向左上移动;裂纹能够穿过等轴晶α相和纤薄的α片层结构呈直线型扩展,遇到较厚的α片层结构时,裂纹偏转并沿原始α片层方向继续扩展,最终发生断裂;断口由预裂区、稳态扩展区和快速断裂区构成,分别对应于疲劳裂纹扩展的三个阶段。 关键词:钛合金;应力比;疲劳裂纹扩展速率;疲劳断口形貌
  • 李先雨,郝刚领,王伟国
    摘要:
    为探究低温阶段Ti/Al之间的烧结机理,论文基于内耗测量技术系统研究了Ti/Al复合粉末压坯低温内耗行为。研究结果表明,Ti/Al粉末压坯的内耗性能具有明显的温度效应,升温测量过程中270oC附近出现的不可逆内耗峰峰值随频率的增加而下降,随Al含量的增加而增加,该内耗峰是由应力释放引起的,是一个应力型内耗峰。降温过程230oC附近出现的内耗峰峰位随频率的增大向高温方向移动,具有一定的弛豫特征,该内耗峰源于Ti/Al复合粉末压坯升温过程由再结晶形成的Al晶界的滑移。
  • 杜娟
    摘要:
    本文采用一种电化学阻抗谱的解析方法原位研究低温对7A04铝合金在慢应变速率拉伸过程(SSRT)中裂纹萌生与扩展规律的影响,采用扫描电子显微镜对断口形貌进行观察,并通过KramersKronig转换验证电化学阻抗谱实验数据的可靠性。结果表明:裂纹的萌生和扩展过程大致可分为氧化膜溶解、裂纹萌生、动态平衡、裂纹明显扩展四个阶段;温度的降低会改变断裂方式,表现为从混合断裂向脆性穿晶断裂发展;由常温向低温的变化可以有效抑制铝合金在SSRT过程中的裂纹萌生和扩展,具体表现为温度越低对裂纹萌生和扩展的抑制效果越不明显,其中-5℃时抑制效果最强。
  • 刘强,刘思思,刘金刚,唐志成,武云文,廖君慧
    摘要:
    采用脉冲Nd: YAG激光器在铝合金试件表面加工出具有规则形貌的圆形凹坑阵列,借助HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机,在滑动速度为0.15 m/s,载荷10 N的条件下,考察了乏油条件下圆形凹坑表面微织构的几何参数对“球-面”摩擦副摩擦学性能的影响,分析了激光加工对铝合金表面显微硬度的影响,并采用超景深显微系统对试件及对偶摩擦副表面的磨损特性进行了研究。结果表明:激光加工提高了铝合金基底的显微硬度;在乏油条件下,微织构化铝合金表面的平均摩擦系数与无织构表面相比明显减小,且波动稳定;经磨痕形貌分析可知,微织构化铝合金表面磨损程度减轻,当微凹坑直径为60 μm,即面密度为4.91%时,微织构化铝合金表面具有最佳的减摩、抗磨性能。
  • 韩茜
    摘要:
    为了改善AM80镁合金的热处理工艺,利用XRD、OM、SEM、EDS、硬度测试及拉伸试验等方法研究了不同退火工艺对AM80镁合金组织及性能的影响。结果表明:退火处理前后AM80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成。退火处理后,第二相主要以层片状析出。随着退火温度的升高,第二相完全析出的时间变短,随着退火时间的延长,第二相析出数量增多,直至完全析出。退火处理后,合金硬度、强度及延伸率大部分比铸态高。430℃退火6h后合金硬度为80.11HB,抗拉强度为167.02MPa,延伸率为2.68%,此退火工艺为最佳工艺。退火处理前后合金均为脆性断裂。
  • 刘少伟,段望春,董兵斌
    摘要:
    利用等离子旋转电极雾化技术制备了AlSi10Mg铝合金粉末,研究了电极棒转速、直径、等离子弧电流及雾化介质对粉末性能的影响。结果表明,粉末粒度随着电极棒转速与直径的增大而减小,粒度呈正态分布,主要集中在74-150 μm之间。随着电流的增大,片状粉末增加,在电流为360 A时片状粉末Si、Mg元素烧蚀严重。增大雾化介质中氦气比例,粉末冷却速度增加,粉末粒度略微细化。通过粉末SEM形貌发现,粉末表面为发达的花瓣状胞状晶组织,后期可以增大氦气比例加快粉末冷却速度,得到表面更加光滑的球形粉末。
  • 朱凯,冯艾寒,曲寿江,沈军
    摘要:
    利用Gleeble热模拟机研究了铸态Ti–44Al–4Nb–(Mo, Cr, B)合金在1050-1200 ℃,0.005-0.5 s-1下的热变形行为,并基于所得的真应力-真应变曲线绘制了热加工图。另外,通过透射电子显微镜(TEM)研究了片层和γ相的变形机制。结果表明,该合金是典型的应变速率和温度敏感材料,它的热加工性能较好,在1100、1150 ℃温度下的低应变速率区域以及1200 ℃温度下高应变速率区域比较适合热加工。再结晶是流变软化的主要原因,较高的变形温度和较低应变速率有利于再结晶晶粒的进行。片层结构的变形机制为片层扭折,而γ相的主要变形机制为位错滑移和变形孪晶。

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