不同凝固冷却速率下制备的Al–15Mg2Si复合材料的力学性能

本文研究了不同的冷却速率(2.7、5.5、17.1和57.5°C/s)对Al–15Mg₂Si复合材料的凝固参数、显微组织和力学性能的影响。结果表明，高冷却速率使Mg₂Si颗粒细化，形貌更加致密，微裂纹倾向降低。随着冷却速率从2.7℃/s增加到57.5℃/s，原始Mg₂Si颗粒的平均半径和含量分别从20 μm和13.5%下降到约10 μm和7.3%。提高冷却速率还改善了微成分的分布，降低了晶粒尺寸和微孔的体积分数。力学性能的研究结果表明，将冷却速度从2.7℃/s提高到约57.5°C/s，硬度和质量指数分别提高了25%和245%。高冷却速率还将断裂机制从以脆性为主的模式改变为包含大面积凹陷区的高能韧性模式。     

Mg-7Sn-Zn(Y)合金的显微组织、时效硬化行为及力学性能

研究了Zn和Y合金化对Mg-7Sn合金显微组织、时效硬化行为和力学性能的影响.铸态Mg-7Sn合金主要由α-Mg和共晶(α-Mg+Mg₂Sn)相组成.Zn添加细化了Mg₂Sn相的尺寸,促进了Mg₂Sn相大量、均匀的弥散分布,同时诱导了Mg₂Sn相的非基面析出,增强了合金时效硬化效果.合金时效峰值硬度从64.6 HV增大到69.7 HV,峰值时效时间从166 h缩小至142 h.Zn和Y元素共同添加形成了针状MgSnY相,有效缩短了合金的时效峰值时间(由166 h缩短至120 h),但合金的峰值硬度略有降低,Mg-7Sn-1Zn合金具有最佳的力学性能,其高力学性能主要归结为细小、高体积分数Mg₂Sn相的析出强化.     

不同工艺条件对半固态挤压Mg2 Si/Al复合材料组织和性能的影响

采用等温热处理半固态挤压的方法制备Mg2Si/Al复合材料,研究等温热处理温度、保温时间和挤压比压对复合材料组织和布氏硬度的影响.结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和Mg2Si增强相双球化的半固态组织,其中,Mg2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形.当挤压比压恒定时,Mg2Si/Al复合材料显微组织中α-Al和Mg2Si颗粒的球化随着温度和保温时间的增加而更加明显,同时α-Al的粗化也更加明显;当等温热处理温度和保温时间恒定时,挤压比压对半固态挤压Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响不大.硬度测试表明,当挤压比压恒定时,布氏硬度随着等温热处理温度和保温时间的增加呈现先增加后减小的趋势;但当等温热处理温度和保温时间恒定时,随着挤压比压的增加,布氏硬度随之提高.     

复合添加Nd与B对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

研究了复合添加Nd和B对AZ91镁合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,复合添加B和Nd明显细化了α-Mg和β-Mg₁₇Al₁₂相。晶粒细化主要源自于AlB₂相作为α-Mg的异质形核衬底,添加的Nd细化了β-Mg₁₇Al₁₂相。扫描电镜分析表明,Al₂Nd和Mg₁₂Nd主要分布在晶界上,并且对合金力学性能起到了重要的促进作用。由于晶粒细化及热稳定相Al₂Nd和Mg₁₂Nd的存在,AZ91镁合金的常温力学性能得到大大改善。     

半固态等温热处理对7075合金组织的影响

研究了半固态等温热处理过程中,7075合金由枝晶组织转变为非枝晶组织的演变机理,并对比了半固态组织和铸态组织相组成的区别.结果表明,非枝晶组织的形成经过分枝特征的消失、晶界的平直化、晶界的弧状化与晶粒的长大3个阶段.其中,分枝特征的消失是由于位于二次枝晶臂的低熔点相熔化:部分液相团聚被包裹于固相颗粒内部;部分由枝晶通道流动至晶界处;另一部分液相与枝晶网格的边界处液相汇合,包裹着小固相颗粒.7075铸态枝晶组织与半固态组织的组成相相同,都是由α-Al,η(MgZn₂)和θ(Al₂Cu)组成.     

C颗粒对Cp/AZ91D复合材料铸态显微组织的影响

通过复合铸造工艺制备了C_p/AZ91D复合材料，研究了C颗粒含量和保温时间等参数对该复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，与保温时间相比，C_p的晶粒细化作用更为显著。当添加C_p质量分数为1.5%，保温时间15 min时，C_p/AZ91D复合材料铸锭平均晶粒尺寸由176 μm降低至32 μm，组织整体细化均匀，增强相C颗粒在复合材料基体中均匀分布，并且硬度值最高，达到89.07 HV。     

C颗粒对Cp /AZ91D复合材料铸态显微组织的影响

通过复合铸造工艺制备了C_p/AZ91D复合材料，研究了C颗粒含量和保温时间等参数对该复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，与保温时间相比，C_p的晶粒细化作用更为显著。当添加C_p质量分数为1.5%，保温时间15 min时，C_p/AZ91D复合材料铸锭平均晶粒尺寸由176 μm降低至32 μm，组织整体细化均匀，增强相C颗粒在复合材料基体中均匀分布，并且硬度值最高，达到89.07 HV。     

半固态等温热处理对AZ91D镁合金组织的影响

研究了 AZ91 D镁合金在半固态等温热处理过程中 ,等温时间、等温温度对其组织形态和初生相尺寸的影响 .研究发现 :在升温过程中 ,晶界处的共晶组织 (δ+γ)中的 γ相先发生溶解 ,之后 ,随着温度进一步升高 ,δ相又发生熔化分离 ,并在等温处理过程中逐渐变为球状 .当等温时间过长时 ,球状颗粒有长大的趋势 ,结果表明 :在 570℃时保温 60 min,可得到初生相尺寸在 50～ 80 μm的球状组织 .     

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti₃SiC₂含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti₃SiC₂含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti₃SiC₂含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti₅Si₃颗粒在_β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti₃SiC₂质量分数增加而递增;(Ti₅Si₃+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti₃SiC₂的质量...     

Al_2O_3/SiC纳米陶瓷复合材料的制备及力学性能

采用一次粒径分别为10nm和15nm的αAl2O3和SiC粉体为原料,制备了Al2O3/SiC纳米陶瓷复合材料·纳米SiC颗粒明显抑制Al2O3基体晶粒的长大,SiC体积分数超过4%时,材料的断裂方式由沿晶断裂变为穿晶断裂·随SiC含量的增加,Al2O3/SiC纳米复合材料的硬度增大·材料的弯曲强度和断裂韧性在SiC体积分数为5%时达到最大值·最大三点弯曲强度和断裂韧性分别为641MPa和47MPam1/2,明显高于热压单相Al2O3陶瓷(344MPa和31MPam1/2)·复合材料的强化主要来源于内晶颗粒残余应力强化和晶粒细化...     

Sb变质对原位Mg_2Si/AZ91复合材料组织的影响

Mg_2Si颗粒增强镁基复合材料中Mg_2Si是粗大的长条状,严重降低其力学性能。加入微量Sb元素可细化Mg_2Si增强相,但是Sb在Mg_2Si/AZ91复合材料中的细化机理尚不明确。为此,采用原位铸造的方法研究了不同Sb含量对Mg_2Si/AZ91复合材料微观组织的影响。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪观测了不同Sb含量的Mg_2Si/AZ91复合材料中Mg_2Si的尺寸和形貌,并探究Sb元素细化Mg_2Si的机理。采用Image-Pro Plus软件统计了Mg_2Si颗粒的平均尺寸以及形状因子的变化。实验结果表明:添加Sb后基体中汉字状的共晶Mg_2Si消失,且初生Mg_2Si的平均尺寸不断降低,当Sb的质量分数为2%时,初生Mg_2Si颗粒尺寸细化至13.8μm(降低80.1%),分布更均匀;随着Sb含量增加,Mg_2Si形状因子越来越趋向于1,形貌由粗大的树突状、长条状转变成细小的多边形;在凝固过程中,Sb富集在Mg_2Si固液生长界面前沿,降低了初生Mg_2Si的实际析出温度和Mg_2Si与熔体的界面张力,提高了过冷度,增大了Mg_2Si的形核率。同时,富集在Mg_2Si表面的Sb毒化了Mg_2Si的生长步骤,Mg_2Si各向同性生长,形貌得到改善。     

高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

准晶对AZ91微观组织及摩擦磨损性能的影响

采用普通铸造法制备含高体积分数准晶相的Mg-Zn-Y(MZY)准晶中间合金。经SEM,EDS、XRD检测和摩擦磨损试验,研究MZY准晶颗粒加入量对AZ91基体合金微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:MZY准晶颗粒可以明显细化AZ91合金的铸态组织,且骨骼状连续网状分布的β-Mg17Al12相断裂为弥散的岛状,合金的铸态组织中除α-Mg相、β-Mg17Al12相外还出现弥散分布在晶界处的高温稳定的Mg3Zn6Y准晶相;在不同载荷条件下,添加质量分数为6%的MZY准晶合金试样的摩擦因数由0.68减小至0.26,在100 N载荷下干摩擦30 min,其质量磨损量仅为基体合金质量的46.2%,磨损机理由基体的黏着摩擦转变为磨粒摩擦。     

纳米SiCp/108Al复合材料的组织与性能

采用粉末冶金法制备了不同体积分数SiC颗粒增强的纳米SiCp/108Al复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合材料的微观组织及拉伸断口形貌进行了表征,测定了复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度、屈服强度及延伸率,分析了纳米SiC颗粒体积分数对复合材料组织及性能的影响。分析结果表明:添加纳米SiC颗粒的SiCp/108Al复合材料组织明显细化,性能得到提高。当纳米SiC颗粒体积分数为2%时,复合材料组织的晶粒最细小,缺陷较少,同时纳米SiC颗粒分布均匀,复合材料的性能最佳,相对密度达到98%。复合材料的硬度达到102HV,抗拉强度达到348MPa,屈服强度达到229MPa,分别比108Al基体提高了34%、26%和43%。当纳米SiC颗粒体积分数较大时,SiC颗粒会出现明显团聚现象,导致复合材料的性能降低。     

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.     

碳含量对中碳含钒微合金钢晶内铁素体等温形成的影响规律

研究了碳质量分数分别为0.26%, 0.33%和0.42%的三种含钒微合金钢在600, 550, 500和450℃下等温处理时碳对晶内铁素体形成的影响,测量了不同等温温度处理后钢的维氏硬度、500℃下晶界和晶内铁素体的纳米硬度,并探讨了晶内铁素体的形核位置. 结果表明:在相同温度下等温处理时,随着钢中碳含量的增高,钢中非共析铁素体的含量降低,铁素体晶粒的尺寸减小,钢的硬度升高. 在500℃等温处理后,晶界铁素体的纳米硬度远高于晶内铁素体的纳米硬度;且随着碳含量的增高,晶界和晶内铁素体的纳米硬度都随之升高,但各实验钢中晶内铁素体的纳米硬度相差不大. 适当的夹杂物和先析出晶内铁素体都可以作为形核位置诱导晶内铁素体析出.     

过剩硅含量对Mg2 Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2Si/Al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2Si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增加而增加;当过剩硅的含量增加到16%时,初生硅的平均尺寸没有发生明显变化,规则生长的α-Al树枝晶不断破裂,变得圆整;初生硅依附或包围初生Mg_2Si生长.当初生Mg_2Si和初生硅同时存在时,磷对初生Mg_2Si的变质效果优于其对初生硅的变质效果.干滑动试验发现,在恒定的载荷、滑动速率以及磨损距离下,随着过剩硅含量的增加,Mg_2Si/Al复合材料的磨损失重逐渐减小.     

淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响

 采用OM、DSC、SEM 与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s 延长至49 s,A357 铝合金经T6 热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa 与12.4%降低至320 MPa、254 MPa 与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si 相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25 μm,平均宽度为5~10 μm,当淬火转移时间超过35 s 后,初生与共晶Si 相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg 与Si 元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al 元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg₂Si 强化相长度约为0.2~1 μm,宽度为0.02~0.08 μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg₂Si 强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

The evolution of microstructure and mechanical properties during high-speed direct-chill casting in different Al-Mg2Si in situ composites

The effect of high-speed direct-chill (DC) casting on the microstructure and mechanical properties of Al-Mg₂Si in situ composites and AA6061 alloy was investigated. The microstructural evolution of the Al-Mg₂Si composites and AA6061 alloy was examined by optical microscopy, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results revealed that an increase of the casting speed substantially refined the primary Mg₂Si particles (from 28 to 12 μm), the spacing of eutectic Mg₂Si (from 3 to 0.5 μm), and the grains of AA6061 alloy (from 102 to 22 μm). The morphology of the eutectic Mg₂Si transformed from lamellar to rod-like and fibrous with increasing casting speed. The tensile tests showed that the yield strength, tensile strength, and elongation improved at higher casting speeds because of refinement of the Mg₂Si phase and the grains in the Al-Mg₂Si composites and the AA6061 alloy. High-speed DC casting is demonstrated to be an effective method to improve the mechanical properties of Al-Mg₂Si composites and AA6061 alloy billets.     

C_f表面修饰增强Mg_2Si-SiC复合材料的性能

用化学镀的方法对碳纤维表面进行镀铜处理,采用机械合金化+热压烧结的方法制备Cf/Mg2Si-SiC复合材料,研究碳纤维体积分数对该复合材料维氏硬度、强度、导电性能的影响.结果表明:碳纤维经表面镀Cu修饰后可以抑制其与Mg2Si的界面反应,SiC颗粒主要分布在Mg2Si的晶界处,碳纤维平直地分布在基体中并且与基体结合良好.随Cf体积分数的增加,Cf/Mg2Si-SiC复合材料的致密度减小,硬度、抗压强度、抗弯强度和电导率先增大后减小,Cf体积分数为3%时,Cf/Mg2Si-SiC复合材料具有最佳的综合性能,其强化机制主要是SiC的细晶强化、弥散强化和纤维拔出.