润滑剂对金属磨具湿法成形组织和性能的影响

为研究不同润滑剂的微观结构和热力学性能及其对湿法成形毛坯或烧结组织的结构和力学性能的影响,在金属磨具中添加不同的润滑脱模剂并以湿法轧制成形和脱脂烧结,使用同步热分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备分析试样的性能。结果表明:硬脂酸锌的脱脂残留量(质量分数,下同)约为20.00%,残渣为纳米级颗粒的团聚体,HV1润滑剂的残留量仅为3.00%,残渣为尺寸约10μm的互锁型无规则颗粒;HV1和硬脂酸锌润滑剂均对湿法成形有较好的脱模效果,但添加HV1和硬脂酸锌润滑剂的压坯密度分别降低0.5%和5.0%,烧结样品的密度分别降低1.5%和3.4%,抗弯强度分别降低4.4%和9.1%。相比于硬脂酸锌润滑剂,HV1对压坯和样品性能的影响较小,同时具有较好的脱模效果,更适用于金属磨具各类湿法成形的应用。

不同热处理工艺对选区激光熔化TC4动载性能及各向异性的影响

选区激光熔化成形的TC4合金断裂韧性较差,低周疲劳性能较低,各向异性明显。采用循环退火(700~950℃)和固溶时效相结合的方法对TC4成形件进行热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、低周疲劳试验机等手段研究热处理对SLM TC4成形件显微组织和力学性能的影响。研究表明,SLM TC4微观组织由马氏体α′和马氏体α″组成,断裂韧性值为36.4 MPa·m0.5,断裂韧性各向异性达25.7%;热处理后部分板条α相分解,产生等轴α相和二次α相;经过700~950℃循环5次后固溶+550℃时效后SLM TC4的断裂韧性值为96.0 MPa·m0.5,断裂韧性的各向异性为1.4%。通过比较热处理样件和锻件低周疲劳性能得出结论,当应变幅≥0.9%时,热处理件低周疲劳性能高于锻件;当应变幅≤1%时,920℃循环退火+550℃固溶时效的低周疲劳性能高于920℃循环退火。

不同热处理对SLM TC4组织性能及各向异性的影响

选区激光熔化(SLM)成形的TC4样件强度高、塑性差、各向异性明显。对SLM TC4成形件进行固溶时效、循环退火、循环球化退火+固溶时效三种热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机对热处理所得成形件进行组织观察和性能测试。研究表明SLM TC4成形件微观组织由马氏体α′和马氏体α″组成,强度为1220MPa左右,延伸率最高达13%;TC4成形件经热处理后板条α相粗化,有等轴α相产生,板条状α相长宽比降为5左右,固溶时效处理和循环球化退火+固溶时效处理的TC4成形件组织中产生二次α相;先950℃固溶1h,之后550℃保温4h,此条件下所得成形件的综合力学性能最好,其抗拉强度达到957.9 MPa,延伸率为17.6%,且所有拉伸性能指标的各向异性小于1.2%;循环球化退火+固溶时效处理的样件塑性很高,延伸率达18.3%,同时强度的各向异性不超过2%,固溶时效与循环球化退火+固溶时效处理后力学性能超过国家锻件标准。经过循环退火处理的TC4成形件强度损失较大,但塑性与另外两种热处理工艺相差不大。

热处理对LMD TC4组织、力学性能及各向异性的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、拉伸试验机研究了热处理工艺对激光熔化沉积(LMD)TC4合金微观组织、力学性能及各向异性的影响。结果表明:由于激光能量密度较大,沉积态合金的微观组织为细小的α+β片层及晶界处的魏氏α集束组织,晶界连续,强度最高,塑性与硬度最低,塑性的各向异性最大;在单重固溶时效体系中,随着固溶温度升高,初生α板条不断粗化,晶界断裂程度加剧,硬度不断增加;固溶时效+退火后初生α相的含量最高,塑性最高,但强度最低,硬度居中;在双重固溶时效体系中,随着第二重固溶温度升高,初生α板条进一步粗化,晶界断裂程度加剧,硬度呈下降趋势。经980℃/1 h/空冷+550℃/4 h/空冷+980℃/1 h/空冷+550℃/4 h/空冷处理后,晶界基本全部断裂,硬度较低,强塑性匹配较好,塑性的各向异性最小。