熔体压力对水平双辊铸轧Ti/Al复合板界面结合强度的影响

除了铸轧速度和熔体浇铸温度外,铸轧区内的熔体压力也是影响水平双辊铸轧Ti/Al复合板工艺稳定性和界面结合强度的重要因素。本工作在铸轧复合过程中通过调节前箱内熔体的液面高度,获得了在不同铸轧区熔体压力下制备的Ti/Al复合板。通过金相、扫描电镜、显微硬度、室温拉伸实验、T型剥离实验等手段对复合板的显微组织和界面结合性能进行表征和测试。结果表明,当熔体压力较高时,可以生产出充盈饱满、板型良好、结合强度高的复合板,但熔体压力过高会影响铸轧复合过程的稳定性。当熔体压力过低时,熔体的横向流动能力减弱,铸轧区内不能完全被熔体填充满,板材出现热带、褶皱等缺陷,同时,在Ti/Al上出现了部分微孔和微裂缝。在较高熔体压力下,固/液接触距离更长,带材表面与熔体的润湿更加充分,熔体分布更加均匀,固/液扩散更加充分。因此,当熔体压力较高时,复合板具有更高的结合强度,界面结合强度达到20.1 N/mm。

电磁场对水平双辊铸轧Ti/Al/Cu复合板界面结合强度的影响

利用水平双辊铸轧技术制备Ti/Al/Cu复合板,通过在铸轧过程中施加脉冲电场和电磁振荡场,研究不同外场对铸轧复合板界面结合强度的影响。结果表明:电磁场对铸轧过程的稳定性没有影响。施加脉冲电场和电磁振荡场后,Ti/Al界面和Cu/Al界面的扩散层厚度增加,界面结合强度显著提高。施加电磁振荡场后,在铸轧区的液穴内产生交变的电磁体积力。在电磁体积力的作用下,铝熔体内部产生震荡效应并对金属带表面进行冲刷,使金属带表面新形成的晶核脱离。此外,震荡效应使得金属带与铝熔体接触处的温度梯度降低,凝固速度减慢从而延长固-液接触时间。这些作用使得熔体在金属带表面铺展湿润更加充分,促进了原子间的互扩散,从而产生了更多的冶金结合区域并增大了冶金结合的强度。

不同电磁场对亚快速凝固下高镁5059铝合金铸轧板显微组织和力学性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、差示扫描量热法(DSC)和拉伸实验等表征方法,研究了不同外场对高镁5059铝合金铸轧板微观组织和力学性能的影响。结果表明:当不同外场应用到铸轧实验中,中心偏析和微观偏析缺陷显著消失,非平衡共晶相的数量呈现明显的减少趋势。此外,铸轧板芯部区域的晶粒尺寸和纵横比也同样呈现出下降趋势,其中,电磁振荡场的作用效果最为显著。在电磁振荡场中,铸轧区内的熔体受到电磁搅拌力,导致铸轧区内枝晶尖端的溶质浓度梯度显著降低,沿铸轧板厚度方向的温度场逐渐趋于均匀,合金元素的固溶度显著提高。最终,高镁5059合金铸轧板的综合力学性能大幅度提高。

高温退火对铸轧Ti/Al复合板界面组织与性能的影响

采用SEM、EBSD、XRD、微观硬度、室温拉伸实验、T型剥离实验等手段研究高温退火对铸轧Ti/Al复合板界面微观组织与力学性能的影响。结果表明:高温退火(550℃)过程中,Ti基体的微观组织几乎不发生变化,Al基体在退火1 h时全部发生再结晶并开始长大;退火过程中,界面处的扩散层逐渐变厚,并在15 min时生成第二相TiAl_(3),在1 h时第二相TiAl_(3)连接成片,Ti/Al复合板界面的结合强度迅速下降。退火30 min时,铸轧Ti/Al复合板界面的结合强度达到最大值,约为23.6 N/mm;退火1 h时,铸轧Ti/Al复合板的抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为236 MPa和27.6%,均高于铸轧态。

铝/镍层状复合材料研究进展

近几十年来,铝/镍层状复合材料作为一种质轻高强、耐高温、耐腐蚀且能量密度高的新型复合材料,已经成为金属层状复合材料的研究热点之一,在高温结构材料、电池制造和武器装备等领域有着广阔的前景。综述了铝/镍层状复合材料的发展背景及现状,从热力学和动力学两方面分析了复合界面处不同种类铝/镍系金属间化合物的形成规律;讨论了铝/镍层状复合材料的制备工艺、力学性能和影响因素,展望了铝/镍层状复合材料的研究方向和发展趋势。

含镁硫系易切削钢体系夹杂物析出热力学分析

为探究硫系易切削钢中镁处理控制夹杂物的可行性,本文从热力学上分析了Mg加入量对钢液成分及析出相的影响。热力学计算结果显示,Mg-Si-Mn-O-S钢液体系在1600?C时的平衡相包括MgO-SiO2-MnO、2MgO?SiO2、MgO和MgS。硫系易切削钢Si-Mn脱氧后进行镁处理,随着Mg加入量的提高,夹杂物的生成顺序为SiO2-MnO(l)或SiO2(s) → MgO-SiO2-MnO(l) → 2MgO?SiO2(s) → MgO(s) → MgS(s)。精准控制钢中镁含量是硫系易切削钢镁处理的关键,若钢液中S含量为0.2%时,当控制钢液中溶解Mg含量低于0.0012%时,镁处理只变质氧化物夹杂;当控制钢液中溶解Mg含量高于0.0012%时,硫化物夹杂变质。

硅镇静钢镁处理后夹杂物的生成及演变行为

为扩展镁处理在硅锰脱氧钢体系中的应用,采用高温模拟试验与热力学分析相结合的方法,考察了镁添加量及镁添加顺序对夹杂物生成及演变行为的影响。研究结果表明,Mg-Si-Mn-O钢液体系在1 600℃时存在MgO-SiO_2-MnO(l)、2MgO·SiO_2(s)和MgO(s)3个热力学稳定区域。镁处理可有效改变SiO_2-MnO脱氧产物,低镁加入量(0.000 5%)下生成MgO-SiO_2-MnO液相夹杂物,高镁加入量(0.001 9%)下生成MgO固相夹杂物。硅和镁的加入顺序不同导致夹杂物的生成路径也不相同,先硅后镁时夹杂物生成路径为SiO_2-MnO(l)→MgO-SiO_2-MnO(l),而先镁后硅时夹杂物的演变过程为MgO(s)→MgO-SiO_2(s)→MgO-SiO_2-MnO(l)。