ZL109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层的工艺优化

采用控制变量、正交试验法,通过测定膜层厚度、截面显微硬度、表面粗糙度、表面形貌、截面形貌及摩擦磨损试验、膜层表面XRD的分析对制备ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的电解液组成及电参数进行了优化研究。得到了制备ZL109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层的一组优化后的工艺方案,电解液配方为:8 g/L硅酸钠、2.5 g/L氢氧化钾、5 g/L钨酸钠、2 g/L乙二胺四乙酸二钠;电参数为:正向电压400 V、负向电压120 V、占空比20%、频率500 Hz。所生成的膜层厚度为76μm,表面粗糙度为2.2872μm;摩擦磨损试验中,磨损状态稳定,磨损量在30 h后稳定在1 mg左右。

原位合成TiB_2/ZL109复合材料的热处理特性

利用TiB2颗粒在共晶Al-Si基体中易于分散和生成颗粒超细的原理,用混合盐法制备了原位TiB2颗粒增强ZL109为基体的复合材料。颗粒加入后材料的硬度明显提高,如对颗粒质量分数为8.3%的复合材料材料T6处理后,其布氏硬度较基体ZL109提高了41.7%。对不同颗粒质量分数的复合材料固溶时效行为的研究表明,颗粒的加入,抑制了材料的固溶扩散进程,加速了复合材料的时效进程。用有效扩散理论分析了颗粒增强复合材料的固溶时效特性。

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。

原位合成TiB_2/ZL109复合材料的高温蠕变行为

采用原位合成方法制备了TiB2超细颗粒增强ZL109复合材料,对材料进行了高温拉伸蠕变实验。实验结果表明,复合材料在高温恒应力条件下,表现出高的名义应力指数和高的名义蠕变激活能,优于纯Al和ZL109合金,而且比常规外加颗粒复合材料具有更好的高温蠕变性能。引入门槛应力概念,复合材料的蠕变实验结果能够用微观结构不变模型来解释,说明复合材料的蠕变受到基体点阵扩散的控制。复合材料的蠕变断裂行为可以用Monkman Grant经验公式来描述,蠕变断裂特征为延性断裂。

挤压铸造SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织

研究了挤压铸造工艺参数和SiC泡沫增强体对ZL109铝合金基体凝固组织的影响,探讨了复合材料的凝固过程．结果表明,采用先浇注基体熔体、后放置骨架的复合工艺制备的复合材料组织比先放置骨架、后浇注熔体的复合材料均匀; SiC泡沫增强体降低了复合压力对基体组织的影响,使得提高复合压力虽然可以细化基体的组织,但效果不明显． SiC泡沫增强体对基体的晶粒尺寸没有明显的影响,但是改变了晶粒的形态．泡沫孔内的α-Al初晶表现为粗大的柱状晶,其方向垂直于泡沫增强体的筋．泡沫孔的尺寸越小,越容易形成枝晶组织,枝晶的方向性越强． SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料基体凝固时, α-Al 首先在泡沫筋的附近形核,然后逐渐向泡沫孔的中心长大．α-Al枝晶形成轮廓以后,中心富硅区发生共晶反应,筋表面的共晶硅最后形成．

富镧混合稀土对莫来石短纤维增强ZL109复合材料高温强度的影响

本文作者在基体合金中加入适量富镧混合稀土和适当提高锰量及铁量，使该复合材料在３００℃时的瞬时强度提高到１６５ＭＰａ，３５０℃时的瞬时强度提高到１１４ＭＰａ，４００℃时的瞬时强度提高到７７ＭＰａ。作者通过对莫来石短纤维增强ＺＬ１０９ 复合材料的高温强度特性及高温下的断裂机理的分析，认为适量加入富镧混合稀土，可以改善基体合金液同纤维之间的润湿状况，生成以纤维为基底长大的金属间化合物。

ZL109铝硅合金CO_2激光焊接头组织与性能

采用CO2激光器在无填充金属的条件下对ZL109铝硅合金进行焊接,研究了焊接接头的微观组织与力学性能.结果表明,焊缝组织由胞状枝晶和树枝晶组成,焊缝物相主要是α-Al,Si和Mg2Si.焊缝显微硬度高于热影响区和母材,当焊接速度为3.0m/min,其平均值为125HV0.05.热输入对接头力学性能有显著的影响,随着热输入的增大,接头抗拉强度和断后伸长率均先增加后降低,当热输入为44J/mm时,接头抗拉强度和断后伸长率值最高(121.2MPa,4.3%),断裂发生在热影响区,断口表面具有脆性断裂特征.

微量Sc、Zr对ZL109组织与性能的影响

采用硬度测试、拉伸性能测试、金相观察、扫描电镜等研究了添加微量Sc和Zr的ZL109铸铝铸态和时效态的显微组织。结果表明:微量Sc和Zr对ZL109合金具有一定的晶粒细化作用;其铸态组织与传统ZL109枝晶组织明显不同,枝晶网胞尺寸较小,晶粒较细;微量Sc、Zr添加到ZL109中,合金脆性减小,韧性增强,硬度、抗拉强度均有明显提高。

K_2O·8TiO_（2W）／ZL109复合材料的制备、性能以及界面结构

本文采用挤压铸造方法制备出钛酸钾晶须增强ＺＬ１０９复合材料（Ｋ＿２Ｏ·８ＴｉＯ＿（２ｗ）／ＺＬ１０９ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ），该复合材料的室温和３００℃下的抗拉强度与基体金属相当，而在２００℃下的抗拉强度却大大高于基体金属。作者用高分辨率透射电镜对该复合材料进行了研究。发现在晶须与铝之间存在着ＴｉＯ过渡层。

硅酸铝短纤维/ZL109复合材料的机械性能

对硅酸铝短纤维增强铝基复合材料的硬度和时效硬化行为以及常温和高温下的拉、压强度等机械性能进行了测试.结果表明,硅酸铝短纤维不仅明显提高了复合材料的硬度.而且改变了复合材料的时效过程;硅酸铝短纤维也同样大大提高了复合材料的室温与高温强度.同时.热残余应力是导致复合材料拉、压机械性能不同的主要原因.

铸造ZL109铝合金和变形7050铝合金半固态成形过程组织演变的对比研究

对比研究了铸造109铝合金和变形7050铝合金在低过热法制备原始坯料、二次重熔、半固态锻造成形和热处理过程中组织演变特点。用低过热法制备原始坯料,在ZL109合金中得到了细小的共晶硅片,在7075合金中得到了非枝晶初生α相;在二次重熔过程中,ZL109铝合金中的共晶硅进一步粒状化,7050合金初生α晶粒更加均匀、圆整;锻造成形过程中,ZL109铝合金中的初生α相和共晶体在挤压力作用下发生部分分离,而7050合金中,挤压力使初生α晶粒发生了碰撞连结。经热处理后,ZL109铝合金中的Si相呈块状状较均匀地弥散在α相网状结构中,而7050合金经热处理后,α晶界共晶相减少,重结晶过程使α晶粒细化并呈现多边形化。

短纤维取向对Al_2O_(3f)+C_f/ZL109复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了 Al2 O3 f+Cf/ZL10 9短纤维混杂金属基复合材料 ,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度 0 .837m/s、载荷 196 N条件下纤维取向对该混杂复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响 .结果表明 :在纤维平行取向和垂直取向时 ,该混杂复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布 ;平行取向情况下磨损率均值大于垂直取向下的磨损率 ,而摩擦系数均值小于垂直取向 ;纤维垂直取向有利于复合材料耐磨性能的提高 。

Al_2O_(3f)+C_f/ZL109铝基混杂复合材料的制备及热处理

利用预制体挤压浸渗法制备了 Al2 O3f+Cf/ ZL10 9短纤维混杂金属基复合材料 ,并研究了固溶和时效时间对该混杂复合材料力学性能的影响。结果表明 :复合材料中两种纤维混杂分布均匀 ,经热处理后 ,复合材料基体组织细化 ,较佳的热处理工艺参数为 5 10℃固溶 4 h,170℃时效 4～ 8h。

电子束重熔对ZL109铝合金表面组织及性能的影响

利用高能电子束对ZL109铝合金表面进行重熔处理,对比基体与改性层的微观组织及表面性能。结果表明,改性层的微观组织更致密均匀,其硬度、耐磨性及耐腐蚀性能都比基体的好。

纳米晶Al-Ti-B提高ZL109耐磨性的研究

为了研究纳米晶Al-Ti-B细化剂对活塞用ZL109合金耐磨性的影响,本文首先对Al-Ti-B中间合金进行了熔体快淬处理,得到了薄丝带状的Al-Ti-B中间合金,通过TEM分析可知,其为纳米晶组织,然后采用金属熔融鳞造法,用纳米晶Al-Ti-B中间合金对ZL109合金进行了细化处理;最后进行了磨损试验。研究表明,纳米晶Al-Ti-B中间合金使ZL109的组织得到了很好的细化,硬度、耐磨性均明显提高。硬度(HBS)由125提高到132,提高了5．6％,磨损率由2．012％降为0．389 4％,从而明显提高了抗磨损性能。由此得出,用快速凝固的方法对Al-Ti-B晶粒细化剂进行预处理．可以有效地提高ZL109合金的抗磨损性能。

SiC_p/ZL109复合材料中15RSiC/Si界面的TEM研究

用 TEM研究了离心铸造的 Si Cp/ ZL10 9复合材料中的 15R Si C/ Si界面。Si C/ Si界面结合紧密 ,无孔洞 ,无过渡层。 15R Si C与其周围的 Si保持以下位向关系 :( 110 5) Si C/ / ( 111) Si,[112 0 ]Si C/ /[112 ]Si。

碳纳米管添加剂对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的生长及耐磨性能影响

为进一步提高ZL109铝合金的耐磨性能,在微弧氧化电解液中加入碳纳米管添加剂,探究碳纳米管对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层生长及耐磨性能的影响。在电解液中分别加入0.4~2 g/L碳纳米管,在双极性脉冲恒压模式下制备得到ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层;从表面特征、微观形貌、厚度、物相组成等方面进行陶瓷层生长行为的分析,并利用往复式摩擦磨损试验机探讨陶瓷层的耐磨性能。结果表明:碳纳米管电解液添加剂对陶瓷层生长过程影响较大,显著改变了陶瓷层的基本特征,使得原有表面的孔隙率和孔径显著下降,但过高的碳纳米管浓度会导致表面出现显著的不均匀的突起;碳纳米管未直接参与陶瓷层成膜,而是通过自身的较高的存储介电微充电能力影响了微弧放电过程中单位通道面积内生成的氧化产物的量,从而对陶瓷层各项特征产生显著的影响;添加碳纳米管后陶瓷层摩擦因数有所增大,但耐磨性能大幅提升,其中添加1.2 g/L碳纳米管制备得到的陶瓷层具有较好的耐磨性能,具有较低且稳定的摩擦因数。

纤维长度对M/ZL109复合材料强度及可靠性的影响

对在相同的挤压工艺参数的条件下,用具有不同的长度分布及平均长度的莫来石短纤维与ZL109复合得到复合材料,然后比较这些复合材料的抗拉强度及其分散度,考察和分析了纤维长度分布状况及平均长度对复合材料的强度及强度数据分散性的影响规津,发现纤维长度分布和纤维平均长度对短纤维增强金属基复合材料的强度有影响.尤其是能明显地影响复合材料的强度值波动范围;纤维平均长度越大,复合材料的强度值波动范围越大即材料的可靠性越低.

汽车发动机ZL109活塞表面激光熔覆及耐蚀性能研究

通过在ZL109活塞表面制备Ni60和Ni60+5%La_2O_3熔覆层,对比分析了活塞基材和熔覆层在1.2 mol/L硫酸溶液、3.5%氯化钠溶液和1.2 mol/L氢氧化钠溶液中的电化学性能,并对熔覆层显微形貌和腐蚀形貌进行了观察。结果表明,在熔覆层中添加5%La_2O_3后,La元素少量固溶于熔覆层基体,而大部分以颗粒状析出相的形式存在熔覆层中,添加5%La_2O_3可以细化枝晶组织和消除显微气孔缺陷;活塞基材、Ni60和Ni60+5%La_2O_3熔覆层在3种不同腐蚀介质中的耐腐蚀性能变化趋势一致,即Ni60+5%La_2O_3熔覆层具有最佳的耐腐蚀性能,其次为Ni60熔覆层,而活塞基材的耐腐蚀性能最差。因此,可以通过表面激光熔覆Ni60+5%La_2O_3提高汽车发动机活塞的耐腐蚀性能。

3Al_2O_3·2SiO_2_f/ZL109复合材料的界面反应

利用电子探针、透射电子显微技术，研究了挤压铸造法制备的莫来石（３Ａｌ２Ｏ３ ·２ＳｉＯ２ ）纤维增强ＺＬ１０９ 合金复合材料的纤维与基体界面。研究中未发现纤维与基体界面有Ｃｕ 元素偏聚及其析出相与反应产物，而界面有明显的Ｍｇ、Ｓｉ元素偏聚，并发生Ｍｇ＋ ２ＳｉＯ２＋ ２Ａｌ→ＭｇＡｌ２Ｏ４＋ ２Ｓｉ反应，反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４