高强韧抗疲劳TiB2/7050Al复合材料组织与性能研究

原位自生铝基复合材料具备轻质、高模量和高强度,是实现装备结构轻量化的关键材料之一。塑性加工变形量是决定铝基复合材料组织和性能的重要因素。本文以三种典型截面规格型材为载体,研究了挤压变形量对热挤压制备TiB₂/7050Al复合材料组织结构与力学性能的影响规律与作用机制。采用扫描电子显微镜与背散射电子衍射技术,分析了复合材料内颗粒分布与三维晶粒结构,及其与挤压变形量的演化规律,讨论了复合材料不同组织结构下的室温拉伸性能与抗疲劳性能。结果表明：TiB₂/7050Al复合材料型材同时具备高弹性模量（78~84 GPa）、高强塑积（6 588 MPa·%）与高疲劳极限（289 MPa）,将在航空航天等领域具有广泛的应用前景。     

原位合成TiC颗粒强化铝合金组织与性能

采用铝系合金2A14（LD10）作为母合金,利用原位合成法制备了TiC颗粒弥散强化铝基材料。显微组织观察表明,合金中的TiC颗粒呈等轴状,尺寸约为1～3μm。加入TiC颗粒后,合金铸态组织显著细化,室温抗拉强度和屈服强度得到一定程度提高,但塑性下降。150℃时,合金的拉伸性能变化随TiC加入量增加而变化的规律与室温相似。合金中TiC颗粒的引人大大提高了合金的耐磨性能。在油润滑条件下,TiC／2A14材料的耐磨损体积远远优于其母合金以及其他典型的金属耐磨材料,如耐磨黄铜、ZA30锌基合金和Al—30Si高硅铝合金。     

预拉伸处理对2 A97薄板组织和性能的影响

通过室温拉伸、腐蚀试验、TEM等手段,研究人工时效前预拉伸处理对2A97铝锂合金组织和性能的影响。结果表明：在相同时效工艺下,经3%的预拉伸变形后,2A97合金的强度和耐蚀性能都有较大提高,其中抗拉强度提高了32 MPa,晶间腐蚀等级变为点蚀等级;预拉伸处理促进了时效过程中T1相在晶内的均匀弥散析出,降低了δ′相的含量,抑制了晶界平衡相的析出,从而改善了合金的强度和耐蚀性能。     

X2A66铝锂合金高温变形过程中的微观组织演变

研究了X2A66铝锂合金在高温变形过程中的微观组织及析出相的演变规律。结果表明,在变形温度为420℃,应变速率为0.01s~(–1)时,在变形初期,X2A66铝锂合金基体中亚晶组织不完整,同时出现少量动态再结晶晶粒;随着变形量增加,可以观察到平直且清晰的晶界,当变形量大于80%时,部分晶界内出现大量位错,在析出相周围产生位错缠结。X2A66在高温变形过程中T_1相出现破碎回溶的现象,同时在变形过程中动态析出δ'相。T_1相的破碎回溶使基体重新达到过饱和状态,尤其是Li元素的过饱和促进了δ'相的析出。处于晶界内部的析出相能阻碍位错运动,提升再结晶晶粒的形核率。钉扎在晶界上的析出相能有效阻碍晶界及亚晶界的运动从而降低动态再结晶速率。     

A1／TiB2复合工艺的铝含量研究

采用示差扫描量热法（DSC）和X射线衍射技术（XRD）着重研究了不同铝含量对铝、钛、硼混合粉烧结反应生成TiB2过程的影响。试验结果表明：在A1-Ti-B系中，混合粉中铝的含量是一重要参数。TiB2相虽可在640℃及950℃反应生成，但生成的数量与铝含量密切相关。含50wt-%铝的混合粉被认为是最佳成分配比。     

TiAl合金高温循环氧化行为及其表面改性研究

研究了TiAl金属间化合物及表面涂层在空气中的高温循环氧化行为。结果表明:在800℃时TiAl合金具有较好的抗高温氧化行为,但当温度高于800℃时,TiAl合金表面未能形成单一的Al2O3保护层,而是形成外3层为疏松的TiO2层,内层为TiO2+Al2O3的混合氧化物层,因而使得TiAl合金的抗高温循环氧化性能严重蜕化。TiAl合金经过Cr改性铝化处理后,表面形成了具有立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7层,立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7不仅具有较高的铝含量,而且具有优良的韧性,因而使得处理后的TiAl合金具有良好的抗高温循环氧化性能。铝化物涂层尽管有很高的铝含量,但由于铝化得到的TiAl3相具有四方形结构,涂层非常脆,故该涂层抗高温循环氧化性能有待进一步提高。     

Al含量对一种新型高W，Mo的Ni3Al基合金组织和性能的影响

为满足1050℃使用的等温锻模具材料的需求,在IC6合金成分的基础上研制了一种新型的高W,Mo强化的Ni3Al基等轴晶合金,尝试在合金中添加了不同含量的铝改善合金的抗氧化性能,并研究了铝对合金微观组织和1050℃拉伸性能和1100℃持久性能的影响.采用带能谱的扫描电镜分析了合金微观组织以及氧化膜形貌,采用X射线衍射分析了合金氧化膜的相组成.研究结果显示,随铝含量从7wt%增加到8wt%,合金的氧化增重速率明显降低,氧化皮脱落量减少,合金的抗氧化性能明显提高.力学性能测试结果表明,铝含量为7.5wt%的合金具有较好的综合高温性能,当铝含量提高到8wt%时,合金中的初生γ＇相大量增加,合金高温强度明显降低.     

铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头疲劳行为研究

针对Al-Li-S4和2099铝锂合金FSW搭接接头,采用金相组织观察、疲劳性能测试、S-N曲线绘制、断口分析等手段,考察了典型焊接参数下铝锂合金搭接接头的疲劳性能、微观组织,分析了接头断裂形式。     

镍基高温合金铂铝涂层热腐蚀稳定性研究

本文叙述了DD-3单晶镍基合金上铂铝涂层的耐腐蚀性能,试验结果表明,铂铝涂层的防护效果随铝浓度而变化。当涂层中出现PtAl_2时,涂层具有显著的防护效果。镀有3μm厚铂层的铂铝涂层,可显著地改善铂铝涂层的耐腐蚀性能。本文还探讨了铂铝涂层的耐腐蚀机理。     

铝锂合金材料发展及综合性能评述

在抗疲劳设计等工程应用中,对材料综合性能的准确把握是使用材料进行设计的基础。作为一种航空材料,铝锂合金因具有高比强度、高比刚度的性能而受到青睐,与普通铝合金相比,铝锂合金的各方面性能,包括常规力学性能和疲劳断裂性能,具有独特特征。不同时期研发的铝锂合金产品,其各方面性能也有显著差异。本文通过比较铝锂合金和普通铝合金的性能差异,以及比较不同铝锂合金之间的性能差异,对铝锂合金材料性能发展进行综合评述。通过对铝锂合金发展历程、常规力学性能、疲劳极限和疲劳抗力、疲劳裂纹扩展抗力的分析,给出了结构设计选材的一些建议。     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金的应力腐蚀行为研究

采用周期浸泡试验,研究了不同热处理制度下的新型A l-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀行为。对比了国产A l-Zn-Mg-Cu合金与进口合金的腐蚀行为差异。探讨了合金应力腐蚀开裂的宏观特征及裂纹的微观特征。采用A1热处理制度生产的国产合金对应力腐蚀具有敏感性,而采用A2和A3两种热处理制度生产的国产合金均达到了与进口合金相当的抗应力腐蚀性能。     

富镧混合稀土对Mg-10Li-4Al合金组织和力学性能的影响

研究了不同添加量的富镧混合稀土对Mg-10Li-4Al合金显微组织的影响,分析了稀土化合物在合金中的作用,测量了铸态合金室温力学性能.研究表明,富镧混合稀土加入后,细化了晶粒,合金中生成短棒状稀土化合物Al3La,抑制了合金中MgLiAl2相和Mg17Al12相的生成,提高了合金的力学性能;当Al3La数量增多时,合金强度缓慢提高,延伸率下降.     

Ni-Co-Al合金非连续沉淀相变及其对合金力学性能的强韧化作用研究

多元合金中非连续沉淀(Discontinuous Precipitation,DP)的出现通常被认为对力学性能有害。最近研究表明,Ni-Co-Al合金通过非连续沉淀析出过程可以形成双相层状纳米结构,实现“类珠光体型”的强化效果。为了进一步探究非连续沉淀对Ni-Co-Al合金力学性能的影响,总结并讨论了在不同合金成分和热处理条件下,Ni-Co-Al合金的显微组织及力学性能的变化规律。结果表明,Co元素含量的增加以及时效温度的降低有利于非连续沉淀析出,而且接近完全转变的DP组织能有效地提高Ni-Co-Al合金的强度和塑性。通过理论模拟、显微结构表征和力学性能分析,讨论了非连续沉淀的析出行为以及该反应对Ni-Co-Al合金力学性能的强韧化作用机制,指出该处理方法为镍基高温合金的强韧化研究提供了新的思路。     

A组分变化对AB5型储氢合金组织结构及电化学性能的影响

通过实验验证的方法选取AB5型合金三种成分La1-xAx(Ni,Co,Sn)5,采用SEM、EDXA、XRD以及P-C-T曲线和电化学性能测定装置,综合研究了三样品中A组分变化时对合金组织结构及电化学性能的影响.结果表明,合金三样品均为CaCu5型六方结构.用Nd和Ce部分取代La后,合金吸氢后体胀率降低.P-C-T曲线测定结果表明用Ce部分取代La的3号样品的动力学性能及大电流放电性能较好.合金的充放电循环稳定性是AB5-3﹥AB5-2﹥AB5-1,但容量以纯La 合金的较高.     

新一代运载火箭2219铝合金配用焊丝研制

针对新一代运载火箭贮箱材料2219铝合金，研制出了适用于常、低温贮箱焊接的焊丝。综合评价结果表明，新研制的焊丝具有良好的制造工艺性能、成分稳定；焊接2219铝合金裂纹敏感性低、气孔敏感性低、焊接工艺性好，接头性能满足指标要求，焊缝组织正常，补焊性能良好，拉伸、冲击均呈韧性断裂特征；接头综合性能优于2A14／BJ-380接头。     

轧制NiMnFeGa高温形状记忆合金的微观结构及拉伸力学性能

 采用包套热轧的方法，将Ni56Mn17Fe8Ga19和Ni56Mn15Fe10Ga19合金铸锭成功轧制为均匀板材，研究了其微观组织结构、相变特性和拉伸力学性能等。结果显示，轧制后合金的晶粒和γ相变得细碎，且沿着轧制方向伸长分布，其逆马氏体相变温度下降，相变滞后减小；轧制态合金的抗拉强度和延伸率分别超过500 MPa和2%，热处理后，强度降低而延伸率上升。     

高纯化对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金性能的影响

通过对低纯7A04和高纯7B04合金静强度、疲劳性能、断裂韧性等性能和金相组织对比研究,探讨了高纯化对铝合金性能的影响作用.结果表明,降低Fe和Si杂质含量,对合金的拉伸强度和疲劳性能影响不大,但可明显提高其KIC和KISCC性能.     

Nb521 铌钨合金组织性能及其应用研究

对我国新研制的Nb521铌钨合金的室温及高温性能进行了研究,并对相应的微观组织进行了分析,并结合其在液体火箭发动机推力室身部的应用情况。结果表明:该铌钨合金具有优异的工艺性能及高温性能,可满足发动机对材料性能的使用要求。     

研发铝合金的集成计算材料工程

用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8m)、细观(10-8~10-4m)、介观(10-4~10-2m)和宏观(10-2~10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到铝合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化,把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上,从而大大加快其研发速度,降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在铝合金研发中所发挥的具体作用。基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例,展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能,这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。