均匀化处理对激光选区熔化GH3536和GH4169合金组织和显微硬度的影响

GH3536和GH4169镍基高温合金常用来制造航空发动机等热端部件。采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)最优工艺参数制备GH3536和GH4169合金试样,研究不同均匀化温度和保温时间对两种合金组织演变、平均晶粒尺寸和性能的影响,利用OM、SEM、EDS等方法表征其缺陷特征和微观组织,利用维氏硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明:成形态GH3536合金中存在更多缺陷,包括气孔、裂纹和未熔合;成形态GH4169合金中只存在气孔。均匀化处理使合金熔池消失,使晶粒长大成为等轴晶。GH3536合金晶界和晶内有M_(23)C_(6)析出,GH4169合金晶界和晶内有NbC析出,随着均匀化温度升高,析出物明显减少。GH3536合金的平均晶粒尺寸从1130℃,1 h的48.5μm增大到1250℃,4 h的100.9μm,增大了106.8%;GH4169的平均晶粒尺寸从1080℃,1 h时的57μm增大到1200℃,4 h时的87.4μm,增加了53.3%。GH3536合金经过均匀化处理后显微硬度下降明显,由原来262HV下降到180~190HV;与之相反,GH4169合金经过均匀化处理后硬度提高,显微硬度均保持在430~450HV之间,明显高于成形态试样的313HV。

Mg含量对Zn-xMg合金微观组织及电化学性能的影响

锌合金具有良好的生物相容性和可控的降解速率,有望成为一种新型的可降解生物可植入金属材料。利用金相显微镜、X射线衍射仪、电子扫描电镜、维氏硬度仪和电化学工作站研究了Mg含量对Zn-xMg合金(x=1.0,2.0,5.0,7.5,10.0,质量分数,%)显微组织演化、显微硬度、析氢和耐腐蚀性能的影响。试验结果表明:随着Mg含量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,并在X射线衍射谱中出现新的衍射峰,合金中生出新相Mg_(2)Zn_(11);当Mg含量达到5.0%时出现MgZn_(2)化合物,此时晶粒由等轴状转变为取向互相交叉的树枝状,且随着Mg含量的增加,树枝晶逐渐粗化。同时,随着Mg含量的增加,Zn-xMg合金的硬度呈现先增加后降低的趋势,Zn-7.5Mg合金的硬度达到最大值(120 HV_5)。Hank’s溶液介质中的电化学测试结果表明,Zn-7.5Mg合金的耐腐蚀性较好,析氢性能最好。

CeO_(2)对WC/Ni复合熔覆层微观组织与性能的影响

本工作采用真空熔覆技术制备了不同CeO_(2)含量的WC/Ni复合熔覆层,通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计对复合熔覆层的微观组织、成分及硬度分布等进行系统分析。结果显示:与基体呈冶金结合的复合熔覆层组织致密,复合熔覆层由厚度2~3 mm且具有网状结构特征的复合层区与约300μm的过渡层区组成,根据熔合程度过渡区又分为冶金熔合区、扩散熔合区及扩散区;随着CeO_(2)含量的增加,复合熔覆层的晶粒逐渐细化、熔合质量提高,特别是过渡熔合区出现鱼骨状的析出相;复合区的网孔部位主要组成相为γ-(Ni,Fe)固溶体、FeNi_(3)、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6)、Ni_(3)Si和NiB,网线区主要组成相为WC、WC_(2)、γ-(Ni,Fe)固溶体、共晶组织等;复合熔覆层的显微硬度由表面至基体逐渐降低,且随着CeO_(2)含量的增加硬度逐渐升高,CeO_(2)含量为1.5%时,达到最大值,其平均显微硬度比基体提高5~6倍。

激光除漆对铝合金飞机蒙皮微观组织的影响

目的探究激光除漆对铝合金飞机蒙皮基体近表层(15μm)微观组织的影响规律,阐明近表层微观组织变化与显微硬度的内在联系。方法采用纳秒脉冲红外激光去除2024-T3铝合金飞机蒙皮表面漆层,通过调节激光能量密度,分别除漆至基体阳极氧化层、铝合金、铝合金表面熔融。利用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)表征漆层的剥离程度及基体的表面形貌。通过超景深三维显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、Image-Pro Plus软件表征Keller试剂腐蚀后铝合金基体近表层的微观组织。采用数显显微维氏硬度计测量基体剖面的显微硬度。结果在激光能量密度为4.26 J/cm^(2)时,相较于原始基体,阳极氧化层较完整,其基体的表面粗糙度接近于原始基体(未除漆),近表层的微观组织无明显改变,近表层的显微硬度增加了1.6%。当除漆至铝合金基体表面完整时(15.25 J/cm^(2)),相对于原始基体,其表面粗糙度降低,近表层的微观组织无明显改变,近表层的显微硬度增加了4.8%。在激光能量密度为27.79 J/cm^(2)时,铝合金表面熔融,其表面粗糙度相对于原始基体增大,近表层的晶粒显著细化,其显微硬度增加了17.3%。结论采用合适的激光能量密度对铝合金飞机蒙皮进行激光除漆,不会显著改变其基体近表层的微观组织。在较高能量密度下,铝合金近表层会发生晶粒细化,导致显微硬度显著增加。

激光对焊TC4接头微观组织及显微硬度研究

激光焊接作为一种飞机上钛合金部件的新型焊接方式而受到国内外广泛关注。本文采用不同功率激光对焊TC4接头,应用体式显微镜、扫描电镜,X射线衍射仪和硬度仪研究了不同工艺参数下各部位的微宏观形貌和显微硬度。结果表明,随激光功率增大,试件逐渐焊透,熔池内物相由等轴树枝晶转变为大β晶粒内的片状α/α′相;等轴树枝晶尺寸增加,α/α′/片层厚度减小;焊接接头的硬度沿测试线的波动随功率增大而增加,激光功率为550 W时硬度分布最为均匀。

超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al_(2)O_(3)颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al_(2)O_(3)颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10^(−4)mm^(3)/(N·m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al_(2)O_(3)颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al_(2)O_(3)颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al_(2)O_(3)颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。

不同沉积路径冷金属过渡电弧增材制造H13钢成形件的显微组织和硬度

在不同沉积路径下采用冷金属过渡电弧增材制造技术制备了H13钢成形件,基于热-弹塑性有限元法对成形件的热历程进行了分析,并通过试验研究了成形件的显微组织和硬度。结果表明:同向和双向路径沉积得到5层单道和单层5道成形件的热历程基本一致,双向沉积5层单道成形件第3层中间点的峰值温度远高于双向沉积单层5道成形件第3道中间点,5层单道成形件的热累积效应更明显;5层单道成形件的板条状马氏体组织比单层5道成形件的粗大;同向沉积5层单道成形件在同一高度上的硬度略高于双向沉积成形件,同向沉积和双向沉积单层5道成形件在水平方向的硬度分布基本相同,5层单道成形件的平均硬度略低于单层5道成形件。

EQNiCr-3带极堆焊材料的微观组织与力学性能研究

研究通过采用光学显微镜探究了EQNiCr-3带极堆焊材料中的微观组织特征,观察了EQNiCr-3合金堆焊层组织形貌及其晶粒尺寸,并进行力学性能试验,分析了不同热输入下堆焊金属的组织性能。试验结果表明,所研究的堆焊层中,γ-Ni基固溶体为主要的组成相,且在其内部分布有大量的弥散强化相,这些微观组织的协同作用显著提高了材料的硬度和抗拉强度。利用显微硬度测试和拉伸试验,评价了热处理状态下EQNiCr-3带极堆焊材料的力学性能。研究发现,经过多次焊接热循环后,材料硬度和抗拉强度较原始状态下分别提升了约10%,而断后伸长率略有下降。

镍钨合金电沉积的电流效率和镀层显微硬度

通过调节镀液中不同的 Ｎｉ／ Ｗ 比例、温度和沉积电流密度，研究在焦磷酸盐体系中镍钨合金电沉积的电流效率、沉积层组成和显微硬度。实验结果表明：合金共沉积的电流效率不高。为了尽量提高合金的沉积电流效率，主要途径宜增大镀液中硫酸镍和钨酸钠的浓度；提高合金沉积电流密度，降低镀液中［ Ｎｉ］／［ Ｗ］ 比例，则镀层中的钨含量增大；合金沉积层的显微硬度随镀层中的 Ｗ 含量提高而增大。

激光焊接速度对超高强度钢焊缝微观组织和显微硬度的影响

研究了厚度为1.8mm的超高强度钢板的激光焊接性能,分析了焊接速度对焊缝微观组织和显微硬度的影响。试验结果表明,超高强度钢焊缝组织为板条马氏体。采用苦味酸溶液显示原奥氏体晶界,发现原奥氏体呈现柱状晶的晶体形态。随着焊接速度的增加,原奥氏体晶粒尺寸变小,焊缝中心由细小的胞状树枝晶变为等轴晶。焊缝硬度随着焊接速度的增加而增大。

镍-钨合金电沉积层结构与显微硬度的研究

采用 Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）和 Ｘ－光电子能谱（ＸＰＳ）研究了镍－钨合金电沉积层的结构。结果表明，含钨量小于３７．２％ 的镍－钨合金电沉积层晶格为面心立方Ｆ，是固溶体结构和（１１１）择优取向，镍与钨均以金属单质形式存在于合金镀层中；含钨量小于４３．７％ 的镍－钨合金电沉积层属于金属化合物结构，其原子比为４∶１。显微硬度测定表明，具有金属化合物结构的镍－钨合金电沉积层的显微硬度最大。

热处理对TC4连接件微观组织和力学性能的影响

采用模锻工艺制备了TC4钛合金特种车辆连接件,分别进行退火、固溶和回火等热处理,结合金相显微分析、室温拉伸、硬度测试等手段,研究了热处理对TC4钛合金模锻连接件微观组织和拉伸力学性能的影响。结果表明:样件退火处理后,显微组织为α相+次生α相+残余β相,为GJB 2744A—2007《航空用钛及钛合金锻件规范》标准规定的4类退火态显微组织,材料的抗拉强度低但韧性高,连接件可承受210 kN拉力;采用退火+固溶+回火处理,显微组织为α相和α′马氏体相,材料的抗拉强度最高但韧性低,连接件可承受180 kN拉力;采用退火+回火处理工艺,显微组织为初生α相+次生α相+残余β相,为GJB 2744A—2007标准规定的2类退火态组织,材料抗拉强度和韧性适中,连接件可承受超过300 kN拉力,满足设计要求。

激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究

为了研究激光沉积技术修复ZL114A铝合金构件的工艺及性能,采用多参数组合激光沉积工艺实验制备了单道单层试样,在分析了其表面形貌、气孔等缺陷产生的原因的基础上,得到了一组相对优化的工艺参数,制备了无缺陷的块状修复试样,并对试样进行了组织分析及硬度检测。结果表明:铝合金修复试样修复区与基材形成良好的冶金结合,沉积层底部为以熔池边缘为起点外延生长的柱状树枝晶,且一次枝晶间距18.38μm,二次枝晶间距9.55μm,在沉积层顶层顶部出现α-Al柱状枝晶转变为等轴枝晶现象。层带区域Si相脱溶析出并趋于粒状化。由于晶粒细化和固溶强化作用,沉积区显微硬度较基材提高25.8%。

电沉积镍和轧制镍显微组织和力学性能的对比

通过X射线衍射、扫描电镜、背散射电子衍射等多种材料分析方法对国内外不同商用电沉积镍和轧制纯镍进行显微组织表征,并对其力学性能进行测试,研究不同轧制工艺N6纯镍的强度和韧性。结果表明:电沉积镍板的化学成分均优于国内外相关标准的,国内电沉积镍板的杂质含量低。电沉积镍晶粒尺寸为30~300 nm,晶粒取向随机。国内电沉积镍板在水平和重力方向上抗拉强度分别为479 MPa和581 MPa。国外电沉积镍板在水平和重力方向上抗拉强度分别为681 MPa和687 MPa。冷轧冷加工态纯镍抗拉强度最高,为695 MPa;热轧热加工态纯镍塑性韧性最好(伸长率最大,为47.1%;冲击功最大,为33.59 J),两种电沉积镍两个方向上的伸长率均高于30%。几种纯镍的断口均由等轴韧窝、山脊纹和被拉长的韧窝组成,属于韧性断裂。两种电沉积镍板适合作为制备镍箔的原料进行不经重熔的直接轧制。

冷轧多晶纯镍中晶界对显微硬度和微观组织结构的影响

纯度为99．9％的多晶镍（晶粒尺寸为0．5～2mm），被轧制到55％形变量，用测试显微硬度的手段研究选定晶粒内部的形变不均匀性．用扫描电镜（SEM）上的背散射电子衬度成像分析晶粒内不同位置的微观组织的变化。结果表明，与轧制方向成较大角度的晶界的影响导致晶粒内形变的不均匀性，造成微观组织及形变储能的不同，宏观上表现为显微硬度的不同。

脉冲电沉积超细晶粒Ni-Mn合金的显微硬度

利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流,开展了Ni Mn合金的电沉积试验,得到的沉积层具有接近或达到纳米级的超细晶粒。对电沉积所得到的试片进行了显微硬度测试,研究与分析了电沉积工艺条件对沉积层显微硬度的影响。结果表明,电沉积工艺条件通过影响沉积层的锰含量和晶粒大小而影响沉积层的显微硬度。

电子束焊接热输入对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,能谱分析和显微硬度等测试方法对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头的显微组织特征及硬度进行了分析.结果表明,焊接热输入为135kJ/m时,焊缝熔合区柱状晶由均匀密集的α′相针状马氏体和少量α相组成,显微硬度平均值为447HV.焊接热输入增大到150kJ/m时,熔合区α′相明显减少,焊缝TC11合金侧热影响区的短针状α+β组织变为粗大的长针状组织,Ti-24Al-15Nb-1.5Mo热影响区的β晶粒变得更粗,显微硬度平均值降为402HV.这主要是因为增大热输入使焊缝合金元素含量的比例发生变化,并且冷却速度下降使焊缝组织形态和分布改变,最终导致显微硬度降低.合金元素Ti,Al,Nb的含量在焊缝边界发生突变,但在焊缝熔合区达到一个新的平衡.

电流密度对Ni-W-B合金电沉积层结构和显微硬度的影响

采用电化学技术、XRD、DSC等方法研究电流密度对 Ni- W- B合金电沉积、镀层结构和显微硬度的影响 ,结果表明 :沉积电流密度提高 ,Ni- W- B合金电沉积层 W含量增大 ,B含量降低 ,电沉积电流效率降低 .所获得的合金镀层表现为亚稳态纳米晶结构 .在不同电流密度下获得的 Ni- W- B合金电沉积层的显微硬度值接近 ,约为 650 kg/mm2 ,与 Ni-

冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响

研究了不同冷却速率对A356合金凝固组织和微观硬度的影响,以及T4热处理后,其显微组织和微观硬度的进一步演化.结果表明:提高冷却速率,凝固组织α?Al的二次枝晶臂间距(SDAS)和共晶Si的尺寸显著减小,微观硬度显著提高;8h的T4热处理后,相同冷却速率下的SDAS几乎没有变化,而较高冷却速率下的共晶Si更容易球化.冷却速率为9℃/s和0.15℃/s试样的微观硬度都得到进一步提高,冷却速率为167℃/s时,共晶Si在完全球化后进而长大粗化,试样的微观硬度反而降低.可见,当冷却速率较高时,细小的共晶Si仅需要相对较短的固溶时间就可以球化,达到最佳的力学性能.因此,通过控制冷却速率,可以细化晶粒,提高性能,还能缩短T4热处理的时间,节约生产成本.

65Mn钢等通道转角挤压微观组织与显微硬度分析

65Mn钢是制造农机具刀具的理想材料。从ECAP成形原理入手,探究了ECAP成形细化65Mn钢晶粒的机理,阐述了材料微观组织演变的控制原理。研究表明:热挤压后合金发生大塑性变形,晶粒结构变化,晶粒明显细化;65Mn钢试样ECAP挤压后硬度提高到380 HV,相比于挤压前硬度305 HV提高了25%。试验结果可以为秸秆粉碎机械、土壤耕整机械以及谷物收获机械的设计和开发提供依据。