电弧增材制造7075铝合金的微观组织与力学性能

7xxx系铝合金电弧增材制造过程中因组织不均匀与元素偏析导致成形试样性能较低,针对这一问题,对电弧增材制造7075铝合金薄壁件进行固溶+人工时效热处理(T6态),对比研究了热处理前后微观组织与力学性能的变化。结果表明,7075铝合金沉积态试样中晶粒被网状共晶组织包围,Zn、Mg和Cu元素在晶界富集,产生元素偏析。经过T6态热处理后,大部分共晶组织溶解,元素分布的不均匀性得到明显改善。与沉积态试样相比,热处理后试样的抗拉强度与断后伸长率增加,抗拉强度从(279.4±5.3)MPa提高至(493.9±10.2)MPa,断后伸长率从3.78%±0.35%增加到9.66%±1.70%。T6态试样的拉伸断口表面密布着韧窝,断裂方式为韧性断裂。     

Ni-24.19wt%Nb过共晶合金跃迁减速定向凝固下初生Ni_3Nb相的消失

对Ni-24.19%Nb过共晶合金在定向凝固速率10μm/s和跃迁减速定向凝固下的组织进行了研究,结果表明:凝固速率10μm/s下,合金中出现了初生Ni3Nb相的生长,并在凝固20mm后达到了准稳态,与最高界面生长温度假设的理论分析相一致.在从10μm/s跃迁减速到1μm/s过程中,界面上液相溶质的变化,造成了初生Ni3Nb相的含量先增加后减少,而初生相的消失,凝固组织变为全耦合生长的共晶组织,主要是由于初生相与共晶相相互竞争生长造成的.另外,初生相的消失也不是在同一个平面上均匀进行的,而是从试样的边缘向中心逐渐发展的.     

DD100镍基单晶合金的高温断裂分析

通过对DD100单晶合金组织、断裂等方面的研究，探讨了影响单晶的断裂延性的因素。当DD100单晶合金中加入适量Hf元素后，单晶合金中无明显的疏松孔洞，γ／γ'共晶数量增加。发生瞬间断裂的不含Hf元素的试样中存在亚晶界、疏松孔洞以及γ／γ'共晶，但亚晶界的危害超过后两者。     

DZ22B高温合金定向凝固叶片铸造缺陷的形成机理研究

采用SEM、EDS等分析手段研究了DZ22B镍基高温合金定向凝固涡轮叶片不同区域铸造缺陷的特点及其形成原因。结果表明,裂纹缺陷主要分布在叶身的中上部位,其形成机理主要归因于叶片在凝固过程中的共晶组织过多;而疏松缺陷分布在叶身和缘板部位,产生在枝晶间共晶组织附近。枝晶间距小补缩不足和反应生成的CO气体未及时排除是疏松形成的两大原因。     

钇对Ti-Ti5Si3共晶合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土元素钇（Y）对Ti-Ti5Si3共晶合金的微合金化作用。微观组织分析表明,添加微量Y,可以改变原始钛硅合金的共晶团形态和组织形貌。适量Y的加入（原子比0．025％）,不仅使共晶团中粗大的Ti5Si3相颗粒明显细化和钝化,而且合金的微观组织也更加均匀。合金的室温压缩塑性和强度也得到了有效提高。稀土元素Y对钛硅合金的作用,很可能是因为Y原子替代了Ti5Si3相中的部分Si原子,形成硅化物Ti5（Si,Y）3所致。     

电流对SnBi共晶合金熔体／Cu反应偶界面反应的影响

研究了250℃条件下电流对SnBi共晶熔体／Cu／SnBi共晶熔体反应偶的界面反应的影响。实验结果表明未施加电流时SnBi共晶熔体／Cu反应偶界面反应产物为扇贝状的Cu6Sn5层和薄的Cu3Sn层。施加电流会促进SnBi共晶熔体／Cu反应偶界面反应层的生长。电流作用下SnBi共晶熔体／Cu／SnBi共晶熔体反应偶的阳极界面反应层厚度明显厚于阴极界面反应层厚度。     

稀土对高碳高速钢组织和性能的影响

在成分为Fe-5% V-5% W-5% Mo-5% Cr-3% Nb-2% Co-2% C的高碳高速钢中添加稀土,研究了稀土对高碳高速钢铸态组织、热处理组织和力学性能的影响.结果显示:稀土处理使高碳高速钢的奥氏体晶粒和共晶组织明显细化,共晶组织中片层状碳化物变短、变细.热处理后,共晶碳化物大部分变成团球状且分布均匀.稀土处理高碳高速钢的硬度和红硬性略有增加,冲击韧性提高37.81%,达到10.17J/cm2,分析了稀土在高碳高速钢中的作用机理及改善合金性能的机制.     

平面应力裂端约束与J控制裂纹稳态扩展

利用有限元法计算模拟了紧凑拉伸和中心裂纹两种试样在Ⅰ型平面应力条件下的裂纹准静态扩展过程。结果表明:两种不同的薄板试样中扩展裂纹尖端约束和应力场完全满足静态裂纹HRR奇异性解的相应要求,即对于扩展裂纹J主导裂端场条件依然有效。值得注意的是:与平面应变情形相反,在平面应力条件下,较高的J主导水平发生在纯拉伸条件下,而较低的J主导水平发生在纯弯曲条件。由两种试样实测及有限元计算模拟的平面应力J阻力曲线符合良好。因而,作为一个独立于试样几何的准则,平面应力J阻力曲线适于表征材料抵抗裂纹稳态扩展阻力,并且能够合理地用于评估给定材料状态条件下的薄壁含裂纹构件和结构的安全性。     

TiCp/ZA-12复合材料凝固时TiCp的行为

利用XD法与搅拌铸造技术相结合的工艺制备TiCp/ZA-12复合材料，采用常规凝固与定向凝固的技术研究增强粒子TiCp在凝固界面的行为，结果表明，常规凝固条件下，TiC含量较低时，颗粒主要分布于共晶相内，TiC含量较高时，颗粒不仅存在于共晶相内，也存在初生相内，定向凝固条件下，由于初生相对TiC的排斥作用使TiCp/ZA-12复合材料凝固组织中存在TiC聚集的带状组织，TiCp在带状组织中的聚集程度与TiC含量有关，随TiCp含量增加，聚集程度减小，当TiCp含量超过6％后，聚集带已不明显。     

含La铝硅共晶强制性非稳态生长

 试验考察了含La0.5％wt铝硅共晶强制性等加速等减速非稳态生长,纤维状共晶相半径R可以及时响应生长速度的变化,而片状共晶间距λ的响应则是迟钝的、波动的。试验分析了生长过程中初生α相偏转和共晶数量的变化。文中建立了非稳态生长理论模型,分析表明溶质扩散、共晶生长响应动力学和交互作用控制非稳态生长过程。     

振动对7055铝合金蠕变时效成形的影响

采用自制单曲率蠕变成形模具和振动试验平台,在淬火态7055铝合金板材蠕变时效成形过程中引入振动作用。研究了成形曲率、温度与振动方式对试样回弹量、力学性能和微观组织的影响。结果表明:在一定时间范围内,振动蠕变成形加速应力松弛,降低回弹量;促进铝合金的强化相析出且分布更加弥散;提高强度。在本文的试验条件下(120℃/24h),引入振动使峰值时效试样的强度提高7%,回弹量降低12.3%。     

变质和细化元素对搅拌法制备SiCp／ZL101复合材料组织的影响

试验研究了变质和细化元素对搅拌法制备的ＳｉＣｐ／ＺＬ１０１复合材料组织的影响。分析表明，变质和细化元素的这种作用和它们在ＺＬ１０１基体合金中的作用类似，变质处理使片状或条状共晶Ｓｉ变成纤维状，细化处理可获得更细的晶粒组织。     

固溶时间对激光选区熔化AlSi10Mg显微组织及显微硬度的影响

采用SEM、EDS、显微硬度等分析方法研究了535℃固溶温度下不同固溶时间对激光选区熔化(Selective laser melting) AlSi10Mg铝合金显微组织及显微硬度的影响。结果表明,在535℃固溶温度下,由纳米尺寸网状Al-Si共晶和过饱和α-Al固溶体组成的激光选区熔化AlSi10Mg显微组织对固溶时间非常敏感,固溶2 min后熔池边界及网状共晶组织消失,固溶5 min后共晶Si便发生明显球化,共晶Si尺寸随着固溶时间的延长而增大。伴随着显微组织的变化,AlSi10Mg的显微硬度从固溶前的HV(119±3.2)迅速降低,并随着固溶时间的延长最终稳定在HV57左右。     

Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝实验研究

开展了Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝制备技术的实验研究,研究结果表明(1)激光扫描速率与功率密度的匹配对激光熔凝实验起着决定性的作用.调整工艺参数,可以获得表面光滑、平整、致密的熔凝层,且无宏观孔隙及裂纹.随扫描速率的增大,熔凝层变薄;(2)激光熔凝Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷由Al2O3相和YAG相两相组成,具有典型的快凝层状共晶组织,共晶间距非常细小.     

定向凝固时热溶质对流对Al/AlLi共晶生长形态稳定性的影响

在垂直向上定向凝固条件下,研究了热溶质对流对二元亚共晶 Al-Li合金 Al/ Al Li共晶生长形态稳定性的影响。结果表明,晶体生长初期,热溶质对流较微弱,对界面形态稳定性无明显的影响,晶体以完全的Al/ Al Li共晶方式生长。当热溶质对流较强烈时,对界面形态稳定性产生严重的影响。平面界面失稳破开时,单相胞状晶领先生长。在单相胞状晶之间以 Al/ Al Li共晶方式生长。获得了二元亚共晶 Al-Li合金共晶的稳定性生长条件。     

碳-铝复合材料显微组织研究

碳-铝复合材料的显微组织与其工艺过程有密切联系。因此,通过分析研究其显微组织特征,可以发现工艺过程中存在的问题,为进一步正确选择工艺参数,改善工艺过程。提高纤维及复合材料的性能提供参考。本文介绍了用金相及扫描电子显微镜拍摄的,在各工艺条件下的碳纤维、镀镍碳纤维、真空热处理镀镍碳纤维、碳-铝复合丝以及碳-铝热压试样的显微组织。     

凝固冷速对铸造镍基高温合金K417G显微组织的影响

对铸造镍基高温合金K417G进行了不同冷却速率的凝固试验,并对凝固后的试样进行了光学金相和定量金相分析,研究了凝固冷速对合金显微组织的影响,通过线性回归的方法确定了平均枝晶间距与凝固冷速的关系.结果表明:凝固冷速增大明显细化树枝晶、MC碳化物和(γ γ′)共晶.冷速对MC碳化物的量影响不大,但对(γ γ′)共晶量有明显影响,过快和过慢的冷速都能引起(γ γ′)共晶量增加.K417G合金的平均枝晶间距(λ/μm)与凝固时冷速(V/℃·s-1)存在λ=85.1V-0.35的对应关系,根据该关系式可以通过测量铸件不同部位的平均枝晶大小确定该部位凝固时的冷却速率.     

钴,钨和钛对镍基单晶高温合金铸态组织的影响

采用正交实验方法研究了Co,W和Ti对镍基单晶高温合金铸态组织的影响.结果表明,Ti元素偏析于枝晶间并扩大了合金的凝固温度范围,从而显著影响铸态合金中的共晶数量,随着Ti含量的增加,合金中的共晶数量大幅度增加.Co使合金的初熔温度略有降低.在具有大量共晶的高W合金的铸态组织中出现了富W相.     

离心铸造过共品A1一Si合金自生梯度功能材料的研究

在离心力场下过共晶Al-Si合金熔体中的初生硅发生向内周方向的偏移,改善了组织,并在凝固后形成倾斜分布,由此带来诸如硬度、耐磨性、热膨胀系数等性能的梯度变化,从而形成一定意义下的梯度功能材料. 过共晶Al-Si合金由于初生硅的存在,使得合金具有耐磨性好、热膨胀系数低、高温性能好等特点,这对于在高温高压、高速条件下工作的发动机活塞来说,是理想的合金材料.然而,由于初生硅呈粗大块状或板片状,恶化机械性能和切削加工性能,限制了材料的实际应用.如果将高硬度的初生硅偏聚于材料中要求耐磨、耐热的一侧,其余部分为高塑性和强韧性的基体组织,既满足了机械性能的要求,又满足了其他特殊性能的要求,成为一种组织和性能呈倾斜变化的梯度功能材料,则可望开辟过共晶Al-Si合金应用的新领域.     

钛硅共晶合金中硅化物及其对显微硬度的影响

观察了钛硅共晶系合金的微观组织。综合分析了X射线能谱（X－EDS）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射（XRD）结果，确认了铸态组织中析出的硅化物本质，并测得该硅化物的显微维氏硬度。结果表明，钛硅共晶合金铸态组织由α-Ti和Ti5Si3两相组成。亚共晶钛硅合金中共晶区比枝晶区具有更高的显微硬度，而共晶和过共晶合金的共晶区显微硬度明显高于亚共晶合金。