喷射沉积SiC_p/Al-Fe-V-Si板坯楔形压制后轧制的显微组织与断裂行为

采用喷射沉积工艺制备SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板坯,并通过楔形压制后多道次热轧制备复合材料板材。研究板坯在楔形压制和轧制过程中孔洞、SiC分布、弥散粒子的变化和SiC-Al界面特征,并通过X射线衍射和能谱分析板坯材在致密化过程中的物相组成。结果表明,楔形压制工艺能使喷射沉积板坯有效致密化,且能使SiC颗粒均匀分布;板坯经480℃下多道次楔形压制和多道次轧制后,弥散粒子依然保持在60~150nm,未见明显长大,且未向Al13Fe4等平衡相转变,SiC-Al界面处存在一层平直的、宽度为3~5 nm的过渡层,界面干净且没有缺陷,纳米过渡层可以提高界面润湿性;楔形压制后再轧制板材在拉伸过程中的断裂表面呈SiC颗粒限制下的韧性断裂方式,随拉伸温度的升高SiC-Al界面强度降低,当拉伸温度低于200℃时,SiC颗粒的拔断为主要裂纹源,当拉伸温度高于200℃时,SiC-Al界面脱粘为主要裂纹源。

喷射沉积8009Al/SiCp复合材料楔形压制致密化

研究了喷射沉积8009Al/SiCp复合材料楔形压制致密化规律,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、密度和硬度测试等手段研究了楔形压制过程中复合材料致密化机理。结果表明,多孔复合材料在楔形压制过程中,同时存在致密化和塑性变形两种现象,压制初期主要是致密化;多孔坯不同位置的致密度存在差异且表面摩擦力对致密化有影响;复合材料塑性变形过程中,孔洞及团聚的碳化硅粉末随基体金属的塑性流动得到破碎与分散。

喷射沉积多孔材料楔形压制工艺的研究现状与发展趋势

楔形压制技术是一种基于多道次局部小变形累积致整体成形实现大尺寸喷射沉积多孔材料的致密化的先进工艺。本文综述了喷射沉积多孔材料的致密方法,对比了楔形压制与其他传统致密方法,说明了采用楔形压制工艺的优势和必要性;分别介绍了喷射沉积方形件、环形件与管形件楔形压制的原理、技术特点及研究应用;分析了楔形压制工艺存在的一些局限性;展望了楔形压制技术的发展趋势,认为梯温楔形压制的温度梯度控制精度有待提高;环形件楔形压制的致密均匀性和压制工艺有待进一步深入研究;管形件楔形压制则在压制效率和压制后管坯的尺寸精度有待提高;楔形压制工艺应拓展到其他形状坯料的致密或预成形,也不应局限于坯料的致密,可发展为成形工艺,拓展楔形压制的应用范围。

喷射沉积SiC_p/Al-Fe-V-Si板坯的楔形压制与组织演变

采用多层喷射沉积技术制备了SiC_p/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板坯,再通过多道次楔形压制制备了复合材料板材。介绍了楔形压制喷射沉积铝基复合材料的压制设备、成形原理与过程;研究了板坯在楔形压制过程中孔洞、SiC_p分布、弥散粒子和SiC-Al界面的演变。结果表明,楔形压制工艺能有效致密喷射沉积板坯,当压下量为50%时,沉积颗粒边界消除,相对密度达97.6%,且能使SiC_p分布均匀,但因剪切作用小,弥散分布的微型孔洞未能完全消除;板坯在480℃下多道次楔形压制,弥散粒子依然保持在60~100nm,未见明显长大,且未向Al13Fe4等平衡相转变,SiC-Al界面干净,纳米过渡层可以提高界面润湿性。

楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。

5A06铝合金楔压变形与致密化的有限元分析

借助于有限元分析软件，研究了单面楔压变形时不同下压速度和不同压制温度对喷射沉积5A06铝合金变形与致密化的影响。结果表明：平均相对密度ρ随着下压速度的提高而提高，致密化较好；随着变形温度的升高，损伤值先增大后减小，在400℃时损伤值较大。综合分析后得出：合理的压制速度应取0．5～1mm·s^-1，合理的楔压温度应控制在450-500℃之间。

压制方式对喷射沉积5A06铝合金变形与致密化的影响

借助有限元分析软件,研究了压制方式对喷射沉积5A06铝合金变形与致密化的影响。结果表明:单面楔压时,坯料各项性能沿高向逐渐降低;采用双面楔压时,材料性能趋于均匀,但坯料中心层相对密度相对上下两个表面仍较低,变形仍难触及,需反复多道次循环压制;双面楔压相对于单面楔压,变形后相对密度等沿各个方向分布更加均匀,组织更趋于一致,相同高向压下量时可获得更高的相对密度。

大尺寸喷射沉积耐热铝合金管坯楔压致密化与力学性能

基于多道次局部小变形累积致整体成型的工艺思路,采用一种新型的楔形压制工艺,对大尺寸Al-Fe-V-Si耐热铝合金喷射沉积管坯进行有效致密化,压制出尺寸为douter330mm×dinner314mm×78mm及douter330mm×dinner312mm×113mm的力学性能良好、整体均匀致密、外形圆整的耐热铝合金管材,并对楔形压制的致密化规律及其合金的组织与性能进行研究。结果表明:不锈钢包套在楔形压制过程中可以适当增大静水压力,并改善管坯的温度均匀性,使管坯中的孔洞显著锻合,材料的有效承载面积增加,沉积坯中的弱界面和层状组织得到有效改善,从而使其成形性能得以提高;当楔形压制的变形程度为50.4%时,管坯的力学性能及相对密度由沉积态的σb=125MPa,δ=15%,82%分别提高到301MPa,9.3%及99.3%。该工艺适合于加工大尺寸多孔金属管坯,具有经济、实用的优点及较好的工业应用前景。

大尺寸喷射沉积7075铝合金楔压致密化工艺

用喷射沉积工艺制备大尺寸7075铝合金坯,探索楔压致密化工艺,研究楔压变形量和变形温度对材料组织及性能的影响。结果表明,采用局部变形、多道次小变形累积实现大变形的楔形压制工艺,能有效实现喷射沉积铝合金坯件的致密化,合适的工艺参数楔压温度为420℃-470℃,楔压变形60%;材料的相对密度为99.6%,布氏硬度为138.4,室温拉伸强度为395MPa,延伸率为6.15%,且组织和性能分布均匀。

喷射沉积SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的板材成形

基于多道次局部小变形累积整体成形的思路,采用新型的楔形压制对大尺寸多孔性喷射沉积SiC颗粒增强Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板坯进行有效致密,对楔形压制致密后的板坯进行多道次轧制制得复合材料板材,对比研究了传统的挤压致密后轧制的工艺。结果表明,楔形压制能产生有效的静水压力,使板坯中的孔洞有效弥合、沉积坯中的弱界面和层状组织得到有效改善,从而使其成形性能得到提高。与传统的挤压后轧制工艺相比,通过楔形压制后轧制,工艺更为简单可行,SiC颗粒分布更均匀,其力学性能也更好。板材室温下的抗拉强度达520MPa,屈服强度为450MPa,伸长率为6.5%。

大尺寸多孔7090Al/SiCp楔压致密化组织演变研究

基于对坯件进行多道次小变形累积实现大变形的思想,研究了大尺寸喷射沉积7090Al/SiCp复合材料锭坯(510mm×337mm×200mm)在楔形压制变形过程中SiC颗粒分布规律及孔洞变形行为。结果表明,在楔压过程中,坯料发生局部塑性变形,使喷射沉积坯中的孔隙发生剪切变形、闭合,最终实现坯件的致密化;SiC颗粒在压制力的作用下发生了转动,使SiC颗粒由沉积坯内的紊乱分布变为长轴垂直于压制方向的有序分布,但破碎效果不明显。楔压变形40%后,复合材料的抗拉强度及屈服强度分别为250及175MPa,伸长率为3.8%,致密度达到了91.76%。

国内科技期刊亮点

对一种新型楔形压制工艺的探索快速凝固Al-Fe-V-Si系耐热铝合金,具有良好的室温及高温力学性能、高比强度、比刚度以及较强的耐腐蚀能力。实践证明,采用多层喷射沉积技术制备的Al-Fe-V-Si合金具有多种优点。