熔体混合法制备Al-22%Si合金的组织和性能研究

本研究采用熔体混合法制备了Al-22wt.%Si合金,通过正交设计实验方法,研究了高温熔体过热温度、低温熔体过热温度及混合保温时间对合金显微组织和性能的影响。研究结果表明,高温熔体过热温度对初生硅相的平均直径影响最大,其次为混合保温时间,而低温熔体过热温度的影响最小。正交实验获得最佳制备工艺参数为:高温过热温度1000℃,低温过热温度850℃,混合保温时间30min,此时初生硅平均直径最小,为24.96μm,分布均匀,形态规整,合金布氏硬度最大为116.3HB,相对耐磨性提高近40%。     

高硅含量铝硅梯度合金制备及其组织、性能研究

设计了一套半固态反挤压装置,利用其以A390铝合金为坯料,制备了一个近活塞形状的杯状样品。利用金相显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机和摩擦磨损试验机等设备分析、测定了样品的组织和性能分布。结果显示,沿杯底至杯壁,组织中初生硅相体积分数及材料硬度呈梯度分布,其中杯底硅相体积分数达到25%,至杯壁顶部递减至8-10%,对应的硬度在杯底最大达到138.7HB,杯壁顶部为76HB。杯底高硅合金经T6热处理后抗拉强度为275MPa,满足活塞类零件的强度要求,同时具有良好的耐磨性,而杯壁初生硅相体积分数低,可以满足活塞高导热性要求。     

Al-Si合金Sr变质研究现状

共晶硅的变质机理目前最被人们接受的是LU和Hellawell提出的杂质诱导孪晶理论。锶变质对铝硅合金的凝固过程有着重要的影响,使得糊状区的凝固时间明显变长。锶变质的孕育时间与合金中的磷含量和中间合金释放锶元素并与硅晶胚达到吸附平衡所需要的时间有关。通过复合变质可使孕育时间变短。铝液中初始锶含量越高,保温初期锶的减耗速度越快,保温8～12h后锶含量趋于一致。熔体中的杂质是导致气孔的主要因素。     

钙和稀土对AE41合金压缩蠕变行为的影响

在Mg-4A1-RE合金（简称AE41合金）基础上添加一定质量分数的钙和不同类型的稀土,制得不同成分的镁合金试样,随后在自制的实验装置上进行压缩蠕变行为研究,采用光学显微镜、X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜对合金压缩蠕变前后的组织进行了分析。结果表明：加入少量的钙可使合金组织细化,显著提高AE41合金的蠕变性能,且蠕变性能随钙含量的增加而升高;在特定含Ca量基础上改变稀土类型后对合金的压缩蠕变性能也有一定的影响,AEX4108合金（NdPr混合稀土）的蠕变性能优于AEX4108合金（LPC混合稀土）;铸态AE41合金中的组成相主要为α—Mg固溶体基体和针状Al11Nd3相,经高温蠕变后,不稳定的Al11Nd3相会分解析颗粒或短杆状Al2Nd相和易软化的Mg17Al12相;加入钙后有骨骼状Al2Ca相和颗粒状Al2Nd相生成,且随含Ca量的增加而增加,蠕变前后组成相变化不大。     

轻型高强Al-Si/SiC复合材料反射镜的制备与性能

文章采用反应烧结工艺制备 Si/SiC 材料,然后通过真空扩散渗铝工艺制备了 Al-Si/SiC 复合材料。通过精确调控浸渗合金的铝浓度使制备的Al-Si/SiC复合材料具有可控的热膨胀系数,利用该工艺制备出热膨胀系数连续可调（4.6×10-6K-1~8.7×10-6K-1,0~40℃）的 Al-Si/SiC 复合材料,其力学性能优异,经检测密度为2.86g/cm3,弹性模量为236GPa,断裂韧性为6.1MPa＆#183;m1/2,可采用线切割、铣磨、钻孔、攻丝等手段加工,相比SiC陶瓷材料更易于高精度机械加工。扫描电子显微镜分析表明,制备的Al-Si/SiC复合材料均匀、致密,光学抛光后表面粗糙度均方根值达到1.017 nm。各项测试数据表明, Al-Si/SiC复合材料作为反射镜可以满足空间光学的应用。     

Si含量对Fe-Si合金渗碳处理组织和性能的影响

以Fe-Si二元合金为基体进行表面渗碳处理,研究了Si含量对渗碳层组织、硬度及耐磨性的影响。结果显示基体中的Si原子在渗碳过程中氧化形成SiO2沿奥氏体晶界分布,随Si含量增加,SiO2含量增加并呈连续网状分布。渗碳处理后Fe-Si合金表面硬度在64HRC以上,硅原子对渗碳过程产生阻碍作用,渗碳有效硬化层深度随Si含量增加显著降低。干摩擦条件下Fe-Si合金渗碳层抗平面滑动摩擦磨损性能随Si含量增加逐渐提高,Fe-3%Si合金耐磨性高于高铬铸铁。     

激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的热处理组织演变机理

激光选区熔化(SLM)Ti6Al4V成形构件需要通过热处理改善其塑性。为探究该过程中的组织特征和演变机理,研究了Ti6Al4V试样固溶时效热处理(910℃/8 h水冷,750℃/4 h炉冷)前后的微观形貌和力学性能。结果表明:沉积态的马氏体α′相尺寸具有层次结构;热处理相变时初生马氏体α′发生分解,小尺寸马氏体α′转变为β相,随后发生β→(α+β)转变,最后得到α相片层和精细(α+β)相结构均匀分布的组织;热处理后材料抗拉强度达1 055 MPa,延伸率提升至16.2%,均优于典型Ti6Al4V合金拉伸性能。采取的热处理技术对Ti6Al4V组织调控成效显著,满足后续工艺要求,可在激光选区熔化成形双相钛合金中推广应用。     

5A90铝锂合金的蠕变时效行为及机理

研究了在不同时效温度和应力水平的影响下,5A90铝锂合金的蠕变时效行为和微观组织及力学性能演变规律和机理。实验采取先加载后加热的方法,即考虑了蠕变时效非等温阶段。结果表明:在恒定外加应力175MPa下,加热至100、130和160℃时的非等温蠕变应变分别为0.026%、0.036%和0.069%;160℃下等温阶段保持18 h后的蠕变应变达到1.207%,远大于130℃下的0.079%和100℃下的0.039%;蠕变应变速率随温度升高而增加;由于蠕变损伤,160℃下出现蠕变第3阶段。研究了130℃下不同应力水平对微观组织和力学性能演变的影响,发现应力为175 MPa时,非等温蠕变变形很明显,但在125和150 MPa下加热至120℃之前不会发生蠕变,并且等温蠕变应变随应力增大而增加;较高的应力可以促进δ′(Al3Li)、S(Al2MgLi)相的析出和长大;在蠕变时效初期,应力越大,位错密度越小,而在蠕变时效的后期则相反;与125和150 MPa相比,合金在175 MPa下蠕变时效初期表现出最低的强度和最好的塑性,而在蠕变时效后期则相反,这归因于位错强化和δ′相强化之间的协同作用。     

A357合金Sr变质工艺研究

研究了Al-10%Sr中间合金不同的加入量、加入温度、保温时间对A357合金变质效果的影响。结果表明:Al-Sr合金具有较好的变质作用,加入量为0.02%Sr为宜,加入温度740℃以上;与Na变质相比,Sr变质具有长效性。     

定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响

本文研究了定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响。实验发现，Ｌｉ少于７ｗｔ％的合金中，晶体不能以共晶方式生长。Ｌｉ多于７ｗｔ％的合金中，可以获得平面生长的共晶组织，凝固参数对晶体生长方式及组织形貌有显著的影响     

低温变形对2A14铝合金组织性能影响

提出了低温变形与热处理协同的2A14铝合金强韧化新方法,借助透射电镜、扫描电镜、金相显微镜、拉伸试验机等测试手段对比分析了室温和超低温变形工艺对2A14铝合金组织性能的影响。结果显示:与室温变形相比,超低温变形与热处理协同能够大幅提升合金综合力学性能。当超低温变形量达到20%,合金内部位错密度上升,第二相粒子尺寸更小,分布更为均匀,晶粒细化显著,合金综合力学性能达到最高,抗拉强度为474.5 MPa,屈服强度为426.5 MPa,延伸率为11.6%。     

减少铸造Al-Si合金Sr变质潜伏时间工艺研究

Sr变质潜伏时间延长除了给生产带来很多不便外,还会造成Sr烧损增加,变质效果衰退以及铝合金表面氧化-吸氢加剧,对合金造成污染,其中液态金属温度,液态金属的对流强度,Al-Sr合金的几何尺寸及表面状态是影响Sr变质潜伏时间的重要因素。通过建立物理模型,对Sr扩散过程进行流场模拟计算,并进行了试验验证。通过工艺改进,Sr变质潜伏时间由60分钟,缩短至20分钟,变质后合金性能优良,Al-Sr合金取得了良好的变质效果。     

氧化铝短纤维增强ZL109铝合金复合材料的组织与性能的研究

本文以氧化铝短纤维为增强体,用挤压铸造技术制备了氧化铝/铝合金复合材料。研究了复合材料的组织与性能。研究结果表明,纤维在复合材料中分布均匀,与基体结合良好;氧化铝纤维有利于铝硅合金中硅相的非均质成核;和基体合金相比,复合材料具有更高的常温及高温强度、硬度和良好的耐磨性能,是一种性能优异的金属基复合材料。     

Mg-Sc-Y三元合金的微观组织和力学性能

稀土元素作为重要的镁合金强化相元素,其多元添加产生的影响并未得到充分研究。在Mg-Sc二元系的基础上将Y作为第三元加入,制备了Mg-5Sc二元合金及Mg-5Sc-0.5Y,Mg-5Sc-1Y,Mg-5Sc-2Y,Mg-5Sc-3Y,Mg-5Sc-3.5Y(质量分数,%)5种三元合金,并通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及室温拉伸等试验,研究了Y元素的加入对Mg-Sc二元合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:Y元素在合金中的主要存在形式为固溶态,富集于晶界处。随着Y元素含量的提升,合金晶粒度显著减小,屈服强度和硬度大幅提升,Mg-5Sc-3.5Y的屈服强度相比Mg-5Sc提升了约50%。该强度的提升主要是由细晶强化和固溶强化引起的。     

5A06铝合金薄壁贮箱焊接

材料为5A06铝合金的贮箱组件存在壁薄、结构复杂、尺寸大且容易变形，在试验中多次出现低压力爆破现象。为提高焊缝强度，满足产品焊接质量要求，对焊接工艺过程中焊接线能量对强度的影响进行了分析，对比了变极性手工TIG与自动TIG焊接方法，并改进了焊接结构。试验采取的措施有效地提高了产品的焊缝强度，满足了产品焊接质量要求。     

柔性接头用低模量硅橡胶配方及界面粘接技术研究

研究了硫化剂、增粘剂和补强填料等组分对一种低模量、低硬度和高强度的硅橡胶配方力学性能的影响规律,同时研究了一种胶粘剂配方来满足硅橡胶与金属钢界面粘接的工艺要求。该硅橡胶配方的剪切模量小于0.3MPa,与钢界面粘接的剪切强度大于2.5MPa,满足柔性接头部件的性能要求。     

PVC-g-SAN共聚反应的研究

本文采取固相接枝和熔融接枝相结合的方法制备了苯腈接枝聚氯乙烯(PVC)材料,研究了接枝单体苯乙烯和丙烯腈对聚氯乙烯接枝物力学性能,耐热性、硬度的影响,并对接枝原理进行了探究。结果表明:接枝改性后的PVC材料拉伸强度略有下降,而冲击强度,断裂伸长率均有提高,材料耐热性有明显提高。在接枝单体用量12%时,材料的综合性能到达最佳。     

原子氧对航天材料的影响与防护

采用质子加速器对Fe-Ni软磁合金进行8 MeV质子辐照,研究其磁性能及组织结构与缺陷变化情况。研究结果表明,随质子辐照吸收剂量的增加,Fe-Ni合金的矫顽力增大,磁导率下降,饱和磁感应强度未受影响。X射线衍射（XRD）结果表明辐照未引起相结构的变化,但使晶格发生了畸变。正电子湮没分析表明,辐照导致了空位等材料缺陷。     

宽温度柔性接头用硅橡胶弹性材料研究

硅橡胶高低温性能优异,可作为宽温度柔性接头用首选弹性材料。通过分析补强剂、增塑剂、硫化剂等对硅橡胶性能的影响,优化硅橡胶配方,提高低模量硅橡胶力学性能。结果表明,在甲基乙烯基硅橡胶中加入35~40份(质量份,下同)高补强气相白炭黑、0.3~0.5份硫化剂,同时添加适量增塑剂,研制的硫化硅橡胶剪切模量稳定在0.25~0.30 MPa内,力学性能比4#白炭黑补强硅橡胶有较大幅度提高。采用有机硅改性环氧胶粘剂进行硅橡胶硫化胶与金属试片粘接,两板拉伸剪切强度达到3.0 MPa,改善了硅橡胶与其他材料的粘接可靠性。     

非连续增强镁基复合材料研究

采用液态浸渍法制备ＳｉＣ晶须和Ｂ４Ｃ颗粒混杂增强剂，成功地制备出增强剂含量为２４％的复合材料，并对材料的机械性能进行了测试，复合材料的抗拉强度达到了４１６ＭＰａ，弹性模量达到了８０ＧＰａ，较其基体材料分别提高了５３％和１１０％。对材料的断口分析表明，增强剂的均匀分布与晶须与基体之间的牢固结合，是复合材料具有较高机械性能的原因，而颗粒与基体界面间的开裂，以及基体共晶相的脆性开裂是复合材料塑性低的主要