熔体处理对3003铝合金高温流变应力行为的影响

采用热模拟试验技术,探讨了经不同熔体处理的3003铝合金在热压缩变形过程中流变应力行为的变化规律。结果表明:不同熔体处理对3003合金的高温流变应力曲线的变化趋势基本相同,且均出现稳态流变特征,在不同变形条件下3003合金的流变曲线特征有较大不同,尤其在高应变速率下表现出周期性的不连续动态再结晶特征;该合金的热压缩变形是受热激活控制的,可用包含热激变形活能、应变速率ε&和变形温度T的双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系来描述该类材料的高温流变应力行为;熔体处理效果越好,热变形激活能Q值越低,材料的热塑性变形能力越好。

常规综合熔体处理的3003铝合金热变形加工图

以Gleeble-1500热/力模拟试验得到的热压缩变形数据为基础,根据DMM模型和Prasad失稳准则,分别建立功率耗散图和热加工失稳图,探讨常规综合熔体处理的3003铝合金在热压缩变形过程中热变形加工图的变化规律。结果表明:常规综合熔体处理的3003铝合金的最佳加工区域出现在中高温、中高应变速率的热变形条件下,最大功率耗散率为39.28%;在低温、高应变速率区均出现加工失稳现象,热变形加工时应尽量避免此区域。

3003铝合金动态再结晶实验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0s-1的高温等温压缩实验,由真应力-真应变曲线计算应变硬化速率,并采用截线法测量热压缩后平均晶粒尺寸,结果表明:3003铝合金动态再结晶临界应变εc随着Z参数的增大而提高,合金发生动态再结晶的临界条件为:ε>εc=7.28×10-5 Z0.1661;动态再结晶的平均晶粒尺寸随温度的升高、应变速率的减小而增大,其关系为:lndave=-0.0824lnZ+4.9532;在实验条件下,该合金具有正的应变速率敏感性,随变形温度的降低和应变速率的增大,合金进入稳态流变阶段时所对应的真应力值逐渐增大,并且峰值应力随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大,符合Hall-Petch关系:lnσm=-0.9378lndave+6.5232。

3003铝合金热变形行为

采用不同熔体处理工艺获得3种不同冶金质量的3003铝合金,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300℃~500℃,应变速率为0.01s-1~10s-1高温等温压缩实验。结果表明,3003铝合金具有正的应变速率敏感性,热变形激活能Q与含杂量H呈线性关系,经高效综合处理的3003铝合金热变形激活能最低为174.62kJ.mol-1,有利于材料热塑性变形。采用加工硬化率计算不同熔体处理的3003铝合金的临界应变值,获得了经不同熔体处理的3003铝合金发生动态再结晶的临界条件。

考虑不同应变的3003铝合金流变应力预测模型建立与验证

在应变速率0．01-10．0s。以及热变形温度300-500℃下，通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明，该合金具有正的应变速率敏感性。当变形温度低于350℃时，合金的热变形机制以动态回复为主；应变速率大于1．0s^-1时，合金的热变形机制以不连续动态再结晶为主。建立了综合考虑应变速率、变形温度以及应变对流变应力影响的本构方程，本构方程中的材料常数可以表示为应变的4次多项式函数。模拟结果表明：预测曲线与实验曲线吻合较好，流变应力的实测值与预测值的均方根误差以及平均相对误差分别为0．99814和5．72％。所建立的本构方程计算精度较高，可以为合金热变形流变应力的预测提供参考依据。

双金属汽车刹车毂复合铸造工艺的研究

介绍了双金属(钢,灰铸铁)铸造汽车刹车毂的生产技术。铸造刹车毂两种金属结合界面为冶金结合,结合处互相渗透,无裂纹、气孔、夹杂及疏松等缺陷。与车轮固定的部分采用钢板,其厚度仅为3 mm,这减轻了刹车毂的质量,节省了原材料,大大增加载重汽车的安全性及使用寿命。

热变形参数对3003铝合金显微组织及硬度的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300℃～500℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,建立了动态再结晶平均晶粒尺寸与变形温度和应变速率的三维关系图.通过显微维氏硬度测试表明,3003铝合金热变形后的显微硬度随应变速率的增大和变形温度的升高而降低,且显微维氏硬度随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大.TEM形貌像表明,当变形温度T≥400℃,应变速率.ε≥1.0 s-1时,合金中粗大的AlMnFe和AlMnSi第二相在铝基体中不均匀分布,在动态再结晶过程中起到了粒子促进形核作用.显微维氏硬度的变化与微观组织观察结果一致.

3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型

在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s^(-1)的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流变应力预测值和实测值的相对误差在±7%范围以内。根据热力学不可逆原理确定动态再结晶临界应变,建立动态再结晶开始时间与变形温度关系的RTT(Recrystallization Start Time)图,研究表明:动态再结晶开始时间随着应变速率的减小与变形温度的降低而增大,由流变应力曲线计算动态再结晶体积比例,其大小随变形温度的升高和应变速率的减小而增大,并获得3003铝合金动态再结晶体积分数数学模型。

采用电子背散射衍射技术研究变形温度对压缩后1235铝合金织构的影响

采用电子背散射衍射技术对经不同温度热压缩后1235铝合金的织构进行了研究,分析了在50%变形量、0.1s-1应变速率下,变形温度对该合金晶粒取向、晶界特征及织构组分的影响。结果表明:随着变形温度的升高,织构的取向聚集性弱化,织构相对体积总含量降低,晶粒内小角度晶界更稀疏,大角度晶界更加平直且连通性好,再结晶晶粒长大更充分。

碱金属氟化物润湿和溶解废铝表层氧化膜的行为与机理

应用纳米扫描俄歇系统、分子动力学模拟和聚合实验,研究A356铝屑表面氧化膜的结构及含碱金属氟化物的熔剂润湿和溶解该氧化膜的行为,并探讨铝屑在熔剂中的聚合机理。结果表明:等摩尔NaCl-KCl熔剂及添加NaF或Na_3AlF_6后都可以与Al_2O_3润湿,而添加AlF_3的熔剂与Al_2O_3不润湿。添加氟化物的等摩尔NaCl-KCl熔剂可以溶解氧化膜,并使铝屑聚合为铝球,其中NaF和Na_3AlF_6对促进聚合的效果最显著,而AlF_3效果较差。聚合机理分析表明,熔融熔剂中的自由F-是铝屑聚合的前提条件,熔剂与Al_2O_3良好的润湿性可以提高氧化膜的溶解程度。氧化膜溶解后被其包裹的铝液滴可以自发地聚合成大的铝球,熔剂与铝液的不润湿性有利于铝液滴的聚合,但加入Na_3AlF_6后会比较显著提高熔剂黏度,阻碍细小铝球的聚合。

净化处理对1235合金热压缩变形组织特征的影响

采用热模拟试验技术和OM、TEM等分析,探讨了经不同净化处理的铝箔坯料(1235合金)的热压缩变形组织特征。结果表明:净化处理效果对1235合金的热压缩变形组织结构有着显著的影响。净化效果越好,热压缩变形组织形态越理想,经高效净化处理的1235合金中,氧化夹杂少且细小,原始晶粒最小,其热压缩变形组织最理想;在相同变形条件下,大块夹杂周围位错缠结少,有利于动态再结晶的形核与长大,晶粒较粗大;细小夹杂周围位错高度缠结,位错密度高,限制了再结晶晶粒的长大,细化了再结晶晶粒。

铟强化椭圆复合表面织构润滑计算

提出铟强化椭圆复合表面织构润滑计算模型,当两表面间的润滑油膜厚度远小于椭圆表面织构单元的凹槽深度,应采用Reynolds方程;当润滑油膜厚度大于织构单元的凹槽深度,应采用动量方程进行计算;并应根据形貌类型几何参数摩擦工况接触方式界面材料性能润滑油以及环境影响等因素进行修正。

净化处理对1235合金热压缩流变应力和变形组织的影响

采用热模拟试验和OM、TEM分析技术,探讨了经不同熔体净化处理的铝箔坯料(1235合金)在热压缩变形过程中流变应力和热变形组织的变化规律。结果表明:净化处理的效果对1235合金在热变形过程中的流变应力和变形组织有显著影响,净化效果越好,流变应力值更高且易趋于稳定,热变形组织形态越理想,其加工性能就越好;氧化夹杂对该合金动态软化行为也有显著影响,大块夹杂周围位错缠结少,有利于动态再结晶的形核与长大;细小夹杂周围位错高度缠结,位错密度高,限制了再结晶晶粒的长大,细化了再结晶组织。

变形条件对1235铝合金热变形微观组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟实验机研究变形条件对1235铝合金高温变形组织的影响．采用OM、TEM分析合金在不同压缩条件下的组织形貌特征，采用TCI图像分析系统测量热变形微观组织的平均晶粒尺寸．结果表明，在同一应变速率下，随变形温度的升高，其动态软化行为不同，573K时主要是动态回复；大于623K时，主要是动态再结晶，在673K时的动态再结晶晶粒尺寸最小．在低应变速率下，合金的组织均匀、晶粒尺寸小，发生完全动态再结晶；在高应变速率下，合金的组织则呈拉长状。组织不均匀、晶粒尺寸相对较大，发生了局部动态再结晶．随变形量的不断增加，合金的组织由等轴状变为纤维状，大应变量时合金再次进入加工硬化状态．

高效综合熔体处理3003铝合金的热变形加工图

根据动态材料模型和Prasad失稳准则,利用Gleeble-1500型动态热/力模拟试验机对高效综合熔体处理的3003铝合金进行了等温热压缩试验,分别建立了功率耗散图、热加工失稳图和热变形加工图,探讨了在热压缩变形过程中该铝合金的变形规律。结果表明：3003铝合金的最佳加工区域出现在中高温、中高应变速率的热变形条件下,最大功率耗散率为55.64%;在变形温度573-648K、应变速率0.4-10s^-1的区域,以及变形温度698-773K、应变速率0.01-0.1s^-1的区域会出现加工失稳现象,热变形加工时应尽量避免此区域。

用废钢熔制高强度合成铸铁缸套的研制实践

介绍一种用废钢替代生铁熔制高强度合成铸铁汽缸套的工艺研制实践。在中频感应电炉上,采用复合增碳、多次孕育,辅以合金化技术,研制一种用废钢替代生铁熔制高强度合成铸铁汽缸套,生产出高性能、低成本的优质合成铸铁材料,从而使缸套薄壁、高强度与良好切削性能的三者技术要求的矛盾得以统一,满足了欧美、日等国家对缸套的质量要求。

浅谈几种耐腐蚀气缸套的设计结构

随着现代科学技术和信息化手段的飞速发展,当今社会已全面进入科技时代。气缸套作为内燃机中重要的零件,其性能对于内燃机的经济性、排放性以及机动性方面有着重要影响。内燃机气缸套在恶劣的环境下工作容易磨损,为了提高气缸套耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能,通常在气缸套内外侧进行磷化覆纹或设置镀铬层或采用油冷、水冷结构,甚至采用陶瓷气缸套。采用油冷结构主要解决高温会使润滑油蒸发的问题,通过工人定时定期涂抹润滑油,以保证活塞在气缸套内顺畅的往复运动。采用水冷结构,通过温度监测系统提升散热效果,进而提高内燃机效率。采用分体式陶瓷气缸套满足了高强度和耐腐蚀性能要求,形成了内燃机应用的新领域。

感应淬火对合金铸铁组织与油摩擦性能的影响

目的优化感应淬火工艺,为提高合金铸铁表面硬度及耐磨性能提供理论依据。方法通过热力学计算和同步热分析法测试分析了合金铸铁相变规律,并对该材料在6 kW和8 kW功率下进行了2~8 s高频表面淬火。采用扫描电镜(SEM)、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机,研究了不同感应淬火工艺对合金铸铁显微组织、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果合金铸铁经感应淬火后,组织为珠光体+马氏体+石墨+磷共晶,随加热时间延长,马氏体含量增多,珠光体与磷共晶逐渐减少,直至6 kW/8 s、8 kW/6 s时消失,但是继续延长时间会产生裂纹。硬化区硬度随加热时间增长而提高,峰值为50HRC,二者的关系可用Logistic曲线描述。硬度升高会提升耐磨性,超过一定硬度后,摩擦系数在0.11波动。不同形式的裂纹可以造成磨痕宽度具有不同的变化规律。结论感应淬火可有效提升合金铸铁的表面硬度及油摩擦性能。

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。

3003铝合金热变形动态再结晶临界条件的确定

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300~500℃,应变速率为0.01~10.0 s-1高温等温压缩实验,利用Zener-Hollomon参数模型建立了合金热变形峰值流变应力本构模型。结合显微组织观察分析,3003铝合金热变形软化机制主要是动态再结晶,随着ln Z值的减小,动态再结晶进行得越充分;ln Z值较大时,3003铝合金热变形过程中的软化机制主要以动态回复为主,据此获得合金发生动态再结晶的临界条件为T≥400℃,ln Z≤31.98。由应变硬化速率计算合金发生动态再结晶的临界应变为ε>εc=0.00532ln Z-0.12452,其大小与Z参数成正比关系。