高硅铝合金材料高温充氧氧化工艺

针对应用广泛的高硅铝合金电子封装材料,采用高温充氧氧化工艺,对已挤压成形的Al-30Si及Al-40Si高硅铝合金材料进行后续处理,通过扫描电镜、金相显微镜、热物性测试仪及电子万能拉伸试验机等,对材料显微组织、密度、气密性、热膨胀系数、热导率及抗压强度进行了分析比较。研究结果表明:高温充氧氧化后材料晶粒长大,Si含量高的材料长大更为明显,并存在Si颗粒偏聚现象;高温氧化后材料致密度增加,气密性提高;氧化后Al-30Si材料热膨胀系数略有增加,而充氧氧化对Al-40Si材料的热膨胀系数的影响不明显,但可提高材料热导率,Al-30Si与Al-40Si材料热导率分别提高16.4%和23.5%;高温氧化工艺显著降低材料抗压强度,Al-30Si与Al-40Si材料经氧化后抗压强度分别下降26.8%和20.5%。     

工业纯钛高温动态拉伸力学行为的微观机制

利用光学金相显微镜和透射电子显微镜(TEM)对多晶工业纯钛(CP-Ti)在不同温度(298～973 K)和应变率(10-3～1 400 s-1)下的拉伸断裂试件的试验段进行了观察分析,考察了形变孪晶、位错和析出相等微观组织随温度和加载应变率的变化规律.在此基础上,提出了孪晶系的分步激活模型并对动态高温力学行为进行了解释.此外,还对位错-溶质原子相互作用的微观表现及其对工业纯钛准静态力学行为的影响进行了探讨.     

超声波辅助钎焊连接70%高硅铝合金界面行为及性能研究

由于Al-70Si特殊的性质,较差的焊接性,影响了其在工业上的应用.故提出了在大气条件下的利用超声波辅助焊接,Zn-5Al作为中间层钎料对Al-70Si进行连接.得到了不同超声温度下得到的焊接接头,利用光学显微镜观察了焊缝的微观结构,研究了其组织.利用万能式试验机进行剪切试验,确定了当超声时间为30 s时,接头的剪切强度达到最大值为93 MPa,并且断裂位置在母材上,并未在焊缝上找到裂纹.     

中碳钢高温力学和冶金行为

采用Gleeble 1500热模拟机对CSP生产的SS400、Q235B和Q345B钢的热塑性进行了研究.结果发现,所研究的钢存在两个低塑性区,即凝固脆性温区(Tm～1 310℃)和低温脆性温区(850～725℃).试样断口金相和成分分析表明:产生凝固脆性温区的原因主要是高温下枝晶间有害元素S、P和O富集形成液膜;产生低温脆性温区的原因主要是奥氏体晶界出现铁素体薄膜以及细小AlN析出造成连铸坯的塑性降低.根据研究结果,提出了改善钢的热塑性防止铸坯裂纹的工艺建议.     

高硅铝合金的固体铁粉雾化

固体雾化是在普通气体雾化基础上改变了雾化介质而发展起来的一种新型的雾化制粉方法，这种方法采用含有固体介质颗粒的高速固气两相流对熔融金属或合金进行雾化，从而得到粉末，与普通气体雾化相比，雾化介质的能量利用率得到了很大的提高，本文采用了可通过磁选而除去的铁粉作为固体颗粒对高硅铝舍金进行了固体雾化制粉研究，结果表明：在雾化工艺参数均保持相同的情况下，固体雾化制得粉末的粒度更细，冷速更高。     

多层喷射沉积制备高硅铝合金工艺研究

利用多层喷射沉积装置制备了Al－17Si－2CU－1Mg合金板坯．通过金相观察研究了过热温度和冷却条件对合金板坯显微组织的影响，探讨了基底材料、基底表面温度和沉积板坯的粘附与脱落的关系，提出了合适的工艺条件．     

含稀土高硅铝合金的组织特征

为深入研究含稀土(RE)高硅铝合金的组织特征,将质量分数为0.08%P和质量分数为0.6%RE复合变质Al-20%Si-2%Cu-1%Ni-xMg(x=0.4%,0.8%)高硅铝合金浇入金属模具中成形.通过光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等测试方法,分析了该合金的相组成.结果表明:合金中生成Mg2Si相、Al-Si-Cu-Ni-RE相、AlCuNi相、AlFeMnSi相等金属间化合物;合金中加入质量分数为0.6%RE能较好地变质共晶Si,但过剩的RE易生成针状的Al-Si-Cu-Ni-RE相,该富RE五元化合物的形态在T6热处理前后变化不明显;T6热处理后合金中粗大的AlCuNi相粒状化,且分布较均匀.     

5083铝合金高温变形行为及加工图

采用Gleeble-3800热模拟机对5083铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300~500℃、应变速率为0.0l~10.0 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征。研究结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率增大而升高;当变形温度为400~500℃时,合金发生动态再结晶;5083铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,该合金在真应变为0.6时的加工图中存在2个失稳区域,其优选的加工条件是变形温度为420~500℃,应变速率为0.01~0.10 s-1。     

X100管线钢的高温变形力学行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对X100管线钢进行单道次压缩试验,研究其变形抗力与应变量、应变速率和变形温度的关系,利用回归分析确立合适的变形抗力数学模型,并将模型预测值与试验值进行比较。结果表明,变形温度对X100管线钢变形抗力影响显著;高温低应变速率更有利于X100管线钢回复和再结晶的发生;应变速率过高会引起非稳态变形,不利于X100管线钢轧制过程的控制;利用回归分析确定的变形抗力模型能够准确预测X100管线钢的变形抗力,相关系数为0.986。     

铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下力学行为研究

采用常规的实验方法获得材料的基本力学性能，如弹性模量、泊松比、流变应力等（为FEM提供数据），在一定的条件下，对薄壁方管进行轴向压缩实验，运用Abaqus6.4对其压缩过程进行模拟，研究结果表明，仿真过程中边界条件的设定对仿真结果的影响最大，网格疏密会影响到计算精度，但对最终的结果影响不大，通过比较仿真和实物实验的结果，验证了模型建立的可靠性，并改进和优化了实物实验模型。     

凝固条件对高硅铝合金组织的影响

过共晶铝硅合金中的硅相晶粒粗大并且有尖锐的棱角,严重的削弱了合金的机械性能,通常采用变质处理工艺来改善这一现象。目前,很多研究表明硅相变质的机理主要是孪晶凹谷机制,但是变质效果实际上是与凝固条件有关系的,通过改善凝固条件,可以促进变质效果。本文研究对象为高硅铝硅合金,在加入不同变质剂条件下,研究了不同凝固条件下的组织形态,并使用透射电镜对组织进行了分析。     

TC6钛合金两种组织高温动态力学行为研究

采用高温、高应变率耦合分离式Hopkinson Bar系统,在温度为298~1 033 K范围、应变率为2500 s-1条件下,对TC6钛合金等轴组织及网篮组织圆柱试样进行了动态力学试验,研究了2种组织高温动态力学行为.结果表明:在高温、高应变率加载条件下,TC6钛合金2种组织呈现相似的力学行为,随温度升高,流变应力下降,而应变增加;等轴组织在573~673 K、网篮组织在673~773 K变形时,流变应力基本不受温度的影响;当变形温度低于673 K时,等轴组织的温度敏感性高于网篮组织,而温度高于673 K后,等轴组织的温度敏感性比网篮组织低.     

钨合金变形微观力学行为的计算机数值模拟

提出了钨合金的组织结构模型，在此基础上通过有限元法对钨合金闰伸变形时组织结构中的应力分布及其变化规律进行了计算机数值模拟研究，结果表明：钨合金拉伸变形时拉伸方向最大正应力和最大Ｍｉｓｅｓ应力区域在钨颗粒相中，同时钨颗业还将受到垂直于拉伸方向的压应力；最大剪切应力分布在粘结相中，随拉伸变形增加，粘结相最先进人塑性状态，由于粘结相的塑性变形、钨合金中应力不断重组，应力逐渐在钨颗粒中集中。     

金刚石和氮化碳涂层刀具加工高硅铝合金

为提高硬质合金刀具加工高硅铝合金的生产率及使用寿命,文章采用金刚石薄膜刀具和氮化碳涂层刀具来对比硬质合金刀具加工高硅铝合金的加工性能;试验结果表明,金刚石薄膜刀具干切削加工的表面粗糙度值较小,氮化碳涂层刀具干切削高硅铝合金与金刚石薄膜刀具相比,积屑瘤较小,是适合加工高硅铝合金的刀具材料。     

表层纳米化铝合金材料的微尺度力学行为

通过对表层纳米化铝合金材料显微组织的观测, 从实验(压缩实验和纳米压痕实验)和理论两方面研究了该材料的微尺度力学行为. 在实验方面, 测量了压缩应力应变曲线和硬度-压入深度曲线; 针对压缩和压痕两种实验特征, 采用微结构构元模型和应变梯度理论, 对该材料的压缩应力应变曲线和硬度曲线进行了预测和模拟; 进而确定出相关的材料参量及模型参量.     

高硅铸铁在多种环境下的腐蚀行为研究

采用失重分析、金相分析等实验方法研究了高硅铸铁的组织及在不同环境下的耐腐蚀性能。实验结果表明,高硅铸铁在各种腐蚀介质中均有良好的耐蚀性,腐蚀溶液的浓度对高硅铸铁的腐蚀速度有较大影响。高硅铸铁在同样浓度的酸性环境中的耐蚀性比在碱性环境中好,在中性盐环境中的耐蚀性则居两者之间。     

高温后花岗岩循环加卸载力学行为数值模拟

高放核废料处置库在开挖和使用过中围岩不断承受周期荷载,进而影响了高放核废料处置库的安全稳定。基于此,本文使用数值模拟方法研究了高温作用后花岗岩循环加卸载力学行为,在得到一组可以反映高温作用后花岗岩三轴压缩力学行为细观参数的基础上,分析了温度及围压对循环加卸载应力-应变曲线、弹性模量和破裂过程的影响。研究结果表明,常温下循环加卸载应力-应变曲线与单调加载吻合较好,循环加卸载造成宏观裂纹两侧晶粒脱落;600°C高温处理后,单轴循环加、卸载过程都会对应微裂纹增加,导致应力-应变曲线偏离较多。而高围压限制了卸载过程微裂纹数目增加及Felicity效应,循环加卸载峰值强度与单调加载差距明显减小,但循环加卸载会造成宏观裂纹两侧出现晶粒压碎现象。弹性模量随循环次数变化主要分为峰前阶段、峰后破裂阶段及残余强度阶段。600°C处理后试样内存在大量热裂纹,弹性模量峰前阶段会存在明显上升阶段,且对围压更加敏感。     

高温和轴向荷载下钢筋混凝土柱的力学行为

对于高温下混凝土柱的破坏问题,借助有限元分析软件ANSYS对轴心受压的钢筋混凝土柱在不同环境温度下承受相同轴向荷载时的力学行为进行研究.结果表明:钢筋混凝土柱的位移在各个环境温度下均呈现出自上而下逐渐降低的分层现象;钢筋混凝土模型显现出较为明显的温度效应;等效应力在模型中整体分布较为均匀,只在约束面自内向外有较为明显的升高,在约束面的边角处达到最大值.     

时效态高强铝合金热变形行为及微观组织演变

采用热力模拟试验方法对具有时效态和过时效态初始组织的新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金试样进行了热压缩实验,分析了在热变形过程中的流变行为和微观组织演变。研究结果表明,时效态与过时效态试样都具有动态回复型流变应力曲线特征,且相同变形条件下时效态试样的流变应力高于过时效态流变应力,平均应力指数值分别为6.4525和5.6459,热变形激活能值分别为247.457 kJ/mol和178.252 kJ/mol.两种状态试样热变形组织演变基本规律为:高温条件下,析出相溶入基体组织,晶粒长大倾向高;当变形程度较大时(60%~80%),可以获得细小的晶粒组织;低温变形条件下,析出相含量较高,晶粒长大倾向小。比较发现,高温变形过程中,时效态试样晶粒长大倾向小,变形程度较大时晶粒组织更加细小均匀;而过时效态试样晶粒组织经历了变形较小时的粗化到变形较大时的细化。