搅拌摩擦加工制备AZ31/CoCrFeNi复合材料的组织、力学性能和磨损性能

采用搅拌摩擦加工工艺制备CoCrFeNi高熵合金颗粒增强AZ31镁基复合材料。采用OM、SEM、EDS和EBSD对复合材料的微观结构进行表征。通过拉伸、显微硬度和干滑动磨损实验研究复合材料的力学性能和磨损性能。结果表明,高熵合金颗粒分布均匀,与镁基体具有良好的冶金结合。复合材料的屈服强度、抗拉强度和硬度分别比母材高80 MPa、46 MPa和HV 54.9。细晶强化是主要的强化机制,对屈服强度的贡献率为43.9%。复合材料的平均摩擦因数由母材的0.331降低到0.240,磨损机制由母材的黏着磨损转变为磨粒磨损。

水下搅拌摩擦加工对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织和力学性能的影响

在空气及水介质中对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行搅拌摩擦加工(FSP),分析了加工区的组织形貌特征,并研究了加工过程中不同冷却介质对加工区组织性能的影响。结果表明,空气中和水下FSP试样的平均晶粒尺寸分别为4和2μm。在空气中及水下FSP过程中,试样的大角度晶界比例提高,织构显著弱化。温度曲线表明:空气中FSP试样的持续热输入时间和冷却速率分别为49 s和8.5℃·s^(-1),水下FSP试样为23 s和30.7℃·s^(-1)。由于水下FSP试样热输入的减少对再结晶过程的影响,其试样组织中的亚结构比例高于空气中FSP试样。同时,水下FSP试样保留了更多均匀分布的LPSO相。空气中FSP试样的屈服强度和抗拉强度分别为213和315 MPa,水下FSP试样分别为334和393 MPa。此外,所有FSP试样无力学性能各向异性。

20mm厚AZ31镁合金厚板搅拌摩擦焊接接头的显微组织演变及强化机制

采用搅拌摩擦焊焊接20mm厚AZ31镁合金板材,并沿厚度方向分5层对接头的显微组织和力学性能进行表征。结果表明:焊接温度和温降速率的不同导致搅拌区晶粒尺寸不均匀,且在材料流动行为的作用下,接头不同区域形成不同强织构。此外,接头各层的屈服强度和抗拉强度从上表面至下表面整体呈逐渐增加的趋势,伸长率沿接头厚度方向首先由9.5%升高至10.5%,然后逐渐降低至6.0%。整体接头的抗拉强度达到母材的88.5%。接头的主要强化机制为细晶强化。

冷喷摩擦复合增材制造6061铝合金的显微组织、力学性能和腐蚀行为

采用冷喷摩擦复合增材制造(CFAM)技术制备6061铝合金块体材料。采用OM、SEM和EBSD对冷喷涂(CS)和CFAM试样的显微组织进行表征,通过显微硬度、拉伸和腐蚀实验研究两者的力学性能和腐蚀行为。结果表明,与CS试样相比,CFAM试样的显微组织更加致密和均匀,晶粒细小等轴,平均晶粒尺寸为3.1μm,显微硬度、极限抗拉强度和伸长率分别提高了22%、171%和683%。CFAM试样的腐蚀电流密度比CS试样低95.1%~97.8%,腐蚀机理由CS试样的点腐蚀转变为晶间腐蚀。

低周疲劳变形过程中Fe-33Mn-4Si合金钢的微观组织演变

借助X射线衍射和电子背散射衍射,研究低周疲劳变形过程中Fe-33Mn-4Si合金钢的微观组织演变及其对力学行为的影响。结果表明:实验用钢的原始微观组织由奥氏体和热诱发ε马氏体两相组成。原始组织通过影响变形过程中ε马氏体相变来影响实验用钢的低周疲劳变形行为。在变形初期(100周次内),随循环周次增加,ε马氏体含量迅速增加并且马氏体不同变体之间频繁相互交叉作用,使实验用钢的平均峰值应力和循环加工硬化程度快速增加;随后至疲劳断裂,ε马氏体成为变形微观组织中主要组成相,ε马氏体含量和马氏体不同变体的交叉频次随循环周次的增加而增速放缓,导致平均峰值应力和循环加工硬化程度的增速也明显减缓。

TWIP钢/IF钢热轧复合板材的微观结构和界面结合性能

界面结合可靠性是影响层状复合板材力学性能的重要因素。采用热轧复合和退火工艺制备TWIP钢/IF钢/TWIP钢三层复合板材,通过拉剪试验、显微硬度测量、结合界面周围合金元素分布的定量分析、变形前后微观组织表征,研究层状复合板材的结合界面形成、界面结合可靠性以及层间剪切变形行为。结果表明:复合板材的相邻层之间形成平均宽度约12μm的界面结合区域,其内部包含片条状马氏体组织,且该薄层区域的硬度显著高于两侧TWIP钢和IF钢的硬度;邻近界面结合区域,主要合金元素C和Mn发生明显重分布。基于上述表征与分析,提出复合板材层间结合界面的形成机制。复合板材的层间结合剪切强度大于IF钢的剪切强度,拉剪试样断裂失效发生在IF钢基体,表明结合界面区域在其两侧分别和IF钢和TWIP钢之间形成良好的冶金结合。拉剪过程中,IF钢良好的塑性变形能力有助于抑制结合界面区域两侧平行微裂纹和结合界面内部垂直微裂纹的形成和扩展。