热挤压对快速凝固Al-Si-Fe-Cu-Mg合金显微组织及性能的影响

采用单辊旋淬法制备了快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金,采用了SEM对其进行观察分析。结果表明,快速凝固能够极大细化Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金组织,抑制Si相及β-Fe相的析出长大,且组织的细化程度呈梯度分布。对快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金进行了不同工艺参数的热挤压实验。结果表明,粉末包套热挤压工艺能够使快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg带材合金致密化,当挤压温度为400℃、挤压比为1∶16时,合金获得了较优异的力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别达到了456 MPa和805 MPa,压缩率为9.3%。

国家标准《铝及铝合金热挤压管第1部分:无缝圆管》述评

介绍了国家标准GB/T 4437.1-2023《铝及铝合金热挤压管第1部分:无缝圆管》的修订原则和主要内容,评价了该标准的水平和创新点,并展望了铝合金标准的未来发展趋势。

快速凝固+热挤压制备TiB_(2)增强铝基复合材料

为了避免传统铸锭的组织粗大与微观偏析影响材料强度的提升,采用快速凝固单辊熔体旋转法制备5%TiB_(2)增强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er复合材料薄带,其中TiB_(2)颗粒的质量分数为5%,在380~440℃温度下进行热力挤压获得复合材料棒材,通过X射线衍射、扫描电镜、拉伸测试等分析手段研究TiB_(2)增强铝基复合材料显微组织与力学性能。结果表明:快速凝固能明显细化复合材料晶粒,组织均匀,制备的TiB_(2)增强复合材料带材晶粒尺寸为4~6μm;细晶复合材料带材经热挤压得到棒材,TiB_(2)颗粒均匀分布;随挤压温度升高,复合材料棒材抗拉强度从381 MPa提升到445 MPa,晶粒有所长大。综合考虑,挤压温度420℃、保温30 min为最佳快速凝固+热挤压制备复合材料工艺参数。快速凝固技术在铝基复合材料晶粒细化方面有很大潜力。

热挤压温度对6061铝合金栅格形零件组织性能的影响

以6061铝合金型材为研究对象,对其进行了不同热挤压温度的数值模拟,以确定其合适的热挤压温度,并在合适的热挤压温度下对其进行了热挤压成形;采用光学显微镜、扫描电镜、万能材料试验机以及硬度仪等研究了热挤压温度对6061铝合金栅格形零件组织性能的影响,并确定其最佳的热挤压温度。结果表明:随着热挤压温度的升高,栅格形6061铝合金型材先发生再结晶,后发生晶粒长大,且合金中第二相Mg_(2)Si增多,合金的硬度总体呈上升趋势,抗拉强度先增加后略微减小。6061铝合金栅格形零件较佳的热挤压温度为460℃、挤压速度为6 mm/s,此时其抗拉强度为190.4 MPa,硬度为47.8 HV0.3、伸长率为11.7%。

SiC_(p)/2024Al复合材料热挤压对激光焊接接头组织性能的影响

采用SiC颗粒增强铝基复合材料替代铝合金制造舰船船体或装甲车体,是解决当前舰船、装甲机动性和防护性二元矛盾的潜在途径。在实际应用过程中因为供货渠道不同,此材料存在不同的状态,这对材料焊接会产生较大的影响。对不同供货状态的SiC_(p)/2024Al复合材料进行激光焊接,对比热挤压前后材料的焊缝成形情况,分析热挤压工艺对焊缝成形以及焊缝接头的物相和显微组织的影响;通过显微硬度,拉伸等力学性能测试,分析复合材料的断裂行为并确定其断裂机理。试验结果表明:热压烧结的SiC_(p)/2024Al复合材料激光焊缝中存在大量的气孔缺陷,接头的最高抗拉强度为76 MPa,仅达到母材强度的28%,焊接后材料强度下降严重;采用热挤压后的复合材料进行激光焊接,焊缝完整,无气孔缺陷,接头没有出现明显的低硬度区域,接头的抗拉强度达到124 MPa,相比于热挤压前的材料焊接接头抗拉强度上升60%;相较于热压烧结的材料,热挤压后的材料焊接性明显增强,接头力学性能有明显的提升。

热挤压Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr镁合金组织演变和变形机制研究

以Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr为对象,研究了均匀化退火对合金组织的影响,热挤压对织构和力学性能的影响.微观结构分析表明,500℃均匀化12 h后,与铸态合金相比,沿晶界析出的块状LPSO相明显减少,部分块状LPSO相转化为层片状LPSO相.在热挤压后,合金内的LPSO相会发生扭折变形来适应变形,动态再结晶机制为连续动态再结晶机制和PSN机制.挤压后合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为340 MPa、308 MPa和4.64%,力学性能的改善主要归因于强纤维织构的存在.

热挤压和脉冲电流对AZ91镁合金及其复合材料显微组织和力学性能的影响

为探究SiC_(p)对AZ91镁合金在电脉冲处理过程中组织和性能演变规律的影响,通过在AZ91合金中添加1%(体积分数)微米级SiC_(p)制备了SiC_(p)/AZ91复合材料,联合低温正挤压和电脉冲处理对AZ91合金和SiC_(p)/AZ91复合材料的组织进行细化,利用光学显微镜分析显微组织的演化,测试合金和复合材料的室温力学性能。结果表明,和AZ91合金相比,添加了增强相颗粒后的复合材料挤压之后具有更高的位错密度和形变储存能,从而促进电脉冲处理时的静态再结晶过程。电脉冲处理后的AZ91合金及复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为320、450 MPa和380、454 MPa。由于SiC_(p)与镁基体界面处应力集中而形成的微裂纹,导致复合材料抗拉强度增幅较小。

热挤压对喷射成形7055铝合金微观组织及力学性能的影响

通过硬度、室温拉伸测试和断口形貌观察实验,并结合金相和扫描电镜结果分析,研究了7、10、16的热挤压比对喷射成形7055铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,经均匀化热处理后,粗大的第二相大部分溶解,仅残余少量的富Cu、Fe粒子。随着热挤压比从7增大到10,T6态合金的硬度从205.7 HV增加到208.1 HV,屈服强度和抗拉强度分别从677.1、728.4 MPa增大至687.3、735.6 MPa。挤压比进一步增大时,硬度增加到212.95 HV,屈服强度和抗拉强度分别增加到700.5、747.2 MPa,伸长率从7.9%略微减小到6.7%,沿晶断裂趋势更为明显。随着挤压比增大,合金中孔隙的面积分数和尺寸显著减小,晶粒尺寸略有减小且亚结构密度增加,导致合金的硬度和强度增大,更高的晶界密度沿晶断裂倾向更明显。

壳聚糖对氧化淀粉凝胶热挤压3D打印成型性的影响

氧化淀粉凝胶材料因其具有亲水性和电荷性、易反应与组装等优势,成为近年来食品及生物医药等领域研究和应用的热点材料,但其作为热挤压3D打印凝胶材料时却存在打印成型性较差及凝胶强度较低等缺陷。本研究提出利用壳聚糖与氧化淀粉分子间的非共价及化学交联作用对其进行调控,探究不同壳聚糖添加量对氧化淀粉凝胶材料的流变性能、打印成型性和凝胶强度的影响。结果表明:壳聚糖与氧化淀粉糊特性依然呈现典型的剪切稀化特征,随着壳聚糖添加量增加(0.5%~2%),氧化淀粉-壳聚糖凝胶体系中存在氢键及静电吸引等非共价相互作用导致黏度增大,触变性先提升后下降,流动应力(τ_(f))先减小后增大、屈服应力(τ_(y))先增大后减小。相比于氧化淀粉凝胶,氧化淀粉-壳聚糖凝胶均具有良好的打印成型性,尤其是当壳聚糖添加量为1%时,复合凝胶触变性最好,流动应力(τ_(f))最小、屈服应力(τ_(y))最大,因此打印成型性与打印精度最佳。此外,由于壳聚糖与氧化淀粉的非共价相互作用以及希夫碱化学交联作用,使得氧化淀粉凝胶网络结构更加致密,稳定性提升,凝胶强度显著增大,且随壳聚糖添加量增加变化趋势愈加明显。本研究结果可为氧化淀粉凝胶材料的性能改善及适合热挤压3D打印加工需求的氧化淀粉-壳聚糖凝胶材料设计与应用提供理论依据和技术支撑。

基于机器学习与有限元相结合的Ti6554合金热挤压棒材组织均匀性调控

目的寻求一种快速且高效的方法,以获得微观组织分布均匀的Ti6554钛合金棒材制备工艺参数。方法通过实验验证了Ti6554钛合金棒材热挤压有限元模型的准确性,并基于有限元模拟获取的晶粒尺寸数据,构建以工艺参数为输入特征量、以组织均匀度为输出的机器学习数据集。随后,采用随机森林回归(RFR)算法构建Ti6554钛合金棒材的组织均匀度预测模型,同时采用粒子群(PSO)算法对模型进行优化,以提高预测精度。在此基础上,利用粒子群优化随机森林回归(PSO-RFR)模型映射的数据,建立了关于挤压速度v、挤压温度t_(0)、挤压比γ和组织均匀度ΔDDRX的多项式方程,并利用遗传算法(GA)在搜索域进行目标搜索,最终确定最佳工艺组合。结果与RFR算法相比,PSO-RFR算法构建的预测模型有更好的预测精度,采用GA算法获得的工艺组合(v=47.9 mm/s、t_(0)=989℃、γ=9.06)制备棒材时,棒材微观组织晶粒细化、分布均匀性好。结论相较于实验或者有限元的传统方法,该调控方法不仅节约了时间,还提高了效率,同时也为热挤压棒材的组织均匀性调控提供了新的思路。

电弧熔炼与热挤压复合工艺对Cu-15Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响

CuSnTi合金是青铜法制备Nb3Sn超导线材的关键材料,常规铸造法制备的CuSnTi合金晶粒粗大,反偏析现象严重,无法满足制备Nb3Sn线材高伸长率的要求。本研究采用热-力协同强化的思路,通过调控电弧熔炼及热挤压工艺参数,使Cu-15Sn-0.3Ti合金发生再结晶行为,成功制备出组织为细小等轴晶,力学性能良好的高溶质Cu-15Sn-0.3Ti合金。结果表明,在热-力协同作用下,铸态Cu-15Sn-0.3Ti合金中粗大的树枝晶演化为细小的等轴晶,存在于枝晶间隙的富锡相发生回溶,合金组织转变为单一的α相;合金的极限抗拉强度达到387.2 MPa,伸长率达到42.5%,强度与伸长率超过了进口铜锡合金的性能指标。

挤压比对快速凝固-热挤压5083铝合金组织与性能的影响

文章主要探讨了挤压比对快速凝固-热挤压铝合金性能的影响。通过实验,采用不同挤压比制备了铝合金棒材,并对其力学性能和组织结构进行了测试和分析。结果表明,在挤压温度为350℃时,随着挤压比的增加,铝合金有更加平直的晶界,但是晶粒大小变化不明显;挤压比为25时,抗拉强度为646 MPa;挤压比为16时,抗拉强度为644 MPa。研究结果为实际生产提供了一定的理论指导,为优化甩带热挤压工艺参数提供了依据。

四轴联动热挤压成形液压机及伺服控制系统的应用

结合公司为国内某航空研究院研发的一台高精度四轴联动热挤压成形设备,详细阐述了伺服运动控制系统在同步轴中的运用,巧妙利用高频响阀的特性曲线,实现了碳纤维等复合材料的热压成形。本文重点分析该热挤压成形液压机的液压原理及其电控系统的实现。

喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究

采用人工神经网络(ANN)的方法,研究挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率对喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料力学性能的影响,建立了TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率,输出参数为复合材料的抗拉强度。该模型可以仿真TiC_(p)/ZA35复合材料在不同热挤压工艺参数下的力学性能,也可以优化热挤压工艺参数,模型结果与实验结果误差小于1.8%,拟合率为0.986。推荐热挤压工艺优化参数为:挤压比22,挤压比压415 MPa,挤压温度315℃,挤压速率8 mm·s^(-1),此工艺条件下复合材料的抗拉强度为486.7 MPa。热挤压间接对复合材料进行了时效处理,材料晶内析出晶须状和颗粒状的MnAl6强化相。弥散强化和位错强化作用使热挤压喷射沉积TiCp/ZA35复合材料较未挤压复合材料抗拉强度提高38.3%。

热挤压AZ80镁合金板材的组织及力学性能

对热挤压AZ80镁合金板材进行了金相组织、显微硬度、拉伸及断口扫描试验,探讨了热挤压板材的组织与力学性能。结果表明:板材纵向组织偏析严重,板材边缘组织与板材中心组织差异较大,板材中心组织纵向延伸较大,具有很强方向性,而板材横向组织差异不明显;同时显微硬度值在板材边缘较小,而在板材内部较大,在厚度方向呈两边小中间大的分布,这些表明板材具有明显的各向异性;板材纵向抗拉强度高达384 MPa,伸长率较低,为10.81%;板材断口微观形貌呈现内部很深的卵性韧窝,属于韧性断裂。

高能球磨及热挤压对Al-Ti-B细化剂纳米TiB_(2)颗粒分散性与细化性能的影响

为获得高晶粒细化性能的Al-Ti-B细化剂,本文利用高能球磨法在微米Ti粉上负载纳米TiB_(2)颗粒制备了Ti/TiB_(2)粉末细化剂,并采用热挤压工艺制备了杆状Al-Ti-B细化剂,对比分析了两种细化剂的晶粒细化性能及机理。研究表明:高能球磨可将纳米TiB_(2)颗粒均匀负载分散在微米Ti粉表面,使工业纯铝的平均晶粒尺寸细化至74.6μm;热挤压则使细化剂致密化,微米Ti粉及纳米TiB_(2)颗粒在铝基体中分布更加均匀,可将工业纯铝的平均晶粒尺寸进一步细化至58.4μm,获得最佳细化效果,并使细化剂的抗衰退性能提高。机理分析表明,随着细化剂中纳米TiB_(2)颗粒的分散性提高、团聚现象减缓,其在铝熔体中的沉降速度缓慢,对晶粒的形核促进作用、长大抑制作用更充分,是热挤压Al-Ti-B细化剂对工业纯铝有优异晶粒细化效果的关键。

CNTs@TiO_(2)及热挤压对Al7075复合材料磨损性能的影响

用熔铸法制备了Al7075-1%(质量分数)CNTs@TiO_(2)复合材料,通过热挤压工艺对复合材料进行塑性变形。结果表明:CNTs@Ti O_(2)的加入有效地改善了Al7075合金的显微组织,铸态Al7075-CNTs@Ti O_(2)复合材料在经过热挤压变形后,其α-Al和二次相进一步细化。挤压态Al7075-CNTs@Ti O_(2)复合材料的平均显微硬度为178.2HV,与基体合金相比提高了45.6%。挤压态复合材料的磨损率和平均摩擦因数分别为24.3×10^(-3)mm^(3)/m和0.334,相比于基体(68.6×10^(-3)mm^(3)/m和0.401)分别降低了43.2%和16.7%。挤压态复合材料磨损表面的轮廓高度差为22.24μm,相比于基体(52.88μm)下降了57.9%。从磨损机制上看,铸态Al7075合金主要呈现出剥层磨损特征,而挤压态复合材料则主要表现为磨粒磨损。

热挤压对原位(ZrB_(2)+Al_(2)O_(3))_(np)/AA6016复合材料微观组织和力学性能的影响

采用Al-Zr-B-O原位熔体反应体系制备了不同颗粒含量的(ZrB_(2)+Al_(2)O_(3))_(np)/AA6016复合材料,研究热挤压对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。微观组织研究表明:ZrB_(2)和Al_(2)O_(3)纳米颗粒团簇在热挤压作用下细分成弥散的小颗粒团簇并沿挤压方向以颗粒条带的形式重新分布;ZrB_(2)和Al_(2)O_(3)颗粒对热挤压过程中动态再结晶行为具有促进作用,热挤压后复合材料晶粒尺寸明显细化,挤压前、后晶粒平均尺寸分别为44.54、10.46μm。拉伸测试表明,当颗粒含量为3 vol%时,挤压后复合材料的力学性能达到最佳,其中抗拉强度和伸长率分别为398.1 MPa和28.3%,在相同体积分数下,与未挤压的复合材料相比,抗拉强度和伸长率分别提高了28%和12%。

硅相钝细化处理与热挤压对Al-25Si合金组织的影响

对Al-25Si合金进行硅相钝细化处理和热挤压的复合处理,研究工艺参数对Al-25Si合金组织形态的影响。结果表明:对铸态Al-25Si合金进行硅相钝细化处理,能够使合金中的硅相尖角钝化,保温温度越高、保温时间越长,硅相尖角钝化效果越明显;但保温温度过高、时间过长,硅相的粗化明显,尖角钝化效果变弱,反而不能改善硅相的形态。热挤压可以明显使共晶硅均匀分布在合金中,但是对初生硅的尺寸、形状几乎没影响;保温时间和温度对挤压态Al-25Si合金中的硅相有很大的影响,当温度达到合金的液相线时,合金的组织形态变化明显。随着保温温度和时间增加,硅相的尺寸增加,球化效果变好。但温度过高、时间过长会发生过烧氧化的现象。

三向压缩复合热挤压制备高性能镁稀土合金的组织和力学性能

研究了Mg97Y2Zn1合金在三向压缩复合热挤压过程中18R长周期堆垛有序结构(LPSO)相的细化机理以及其对镁晶粒演变和合金力学性能的影响。结果表明:铸态Mg97Y2Zn1合金中的18R相呈网状分布在α‑Mg基体的晶界处。经过预压缩变形后,合金中的18R相发生了不同程度的扭折和断裂。经复合热挤压加工之后,随着预压缩变形量提高,合金中的18R相尺寸越小,晶粒细化程度也越高。压缩复合热挤压合金的力学性能相较铸态直接热挤压合金都有一定的提升,合金的极限抗拉强度最高可达430 MPa,延伸率最高达到12.7%。通过对合金强化机制的定量计算分析发现,合金的强度贡献主要来自于晶界强化、织构强化和18R相细化带来的弥散强化。