铝合金/不锈钢层状复合材料界面化合物生长行为

采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）研究了轧制复合铝合金/不锈钢（4A60/304、4A60/316、4A60/430、4A60/439、1050/304、1050/304）复合界面金属间化合物的生长行为。结果表明：4A60铝合金/不锈钢复合界面靠近铝侧存在Si元素富集区、4A60/316不锈钢复合界面靠近铝侧存在Ni元素富集区;当热处理温度为575℃时,4A60/316界面化合物生长常数最小为2.56×10-14m2/s,1050/304界面化合物生长激活能最低为95.94 kJ/mol;界面金属间化合物主要为Fe2Al5相,还可观察到FeAl3、Fe4Al13相。

基于高温扭转方法制备6061铝合金/304不锈钢层状复合材料的组织及性能

金属层状复合材料因兼具各金属组元的优良性能是目前材料界研究的热点。本工作利用高温扭转方法开发了一种新型多层金属复合材料的成型工艺,并通过力学拉伸性能测试、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)分析,探究了不同扭转工艺对6061铝合金/304不锈钢层状复合材料组织和性能的影响。实验结果显示,在1080~2160°的扭转角度范围内,随着扭转角度增加,6061铝合金/304不锈钢复合材料的抗拉强度(σth)下降,伸长率(δ)显著提高,且界面结合效果越来越好。在保持扭转力的条件下进行0~60 min的保温处理,复合材料的σth和δ随着保温时间的延长没有明显变化,但结合界面中金属原子之间的相互扩散效果更加显著,界面处的应力集中也显著降低。经1080°扭转成型后,复合材料的σth为333.4 MPa,δ为77.3%,均高于该复合材料的理论计算值,这可能与该复合材料扭转成型过程中的组织细化以及其独特的螺旋型结构有关。

选区激光熔化铝合金及其复合材料的研究进展

颗粒增强铝基复合材料因其高比强度、比刚度及优异的耐腐蚀性能等特点,在航空航天等领域应用前景广阔。选区激光熔化技术(SLM)为其提供了一种高效、经济、绿色的制备方式,但该技术对工艺控制水平要求极高,成形过程中粉末构成、激光功率、扫描速度及设备条件等因素对成形产品组织和性能的影响巨大。本文介绍了SLM的基本原理和各个工艺参数对熔池性能的影响,归纳总结了铝合金和铝基复合材料熔池的形成过程,讨论了SLM过程的组织演化和相关参数及增强颗粒等因素对微观组织和性能演化的影响,另外还专门介绍了新兴的外加物理场辅助的增材制造技术。最后,分析了SLM技术目前存在的问题,并展望了未来研究的趋势。

高能束增材制造铝合金及其复合材料缺陷形成与控制机理

增材制造技术的快速发展为高性能铝合金及其复合材料的设计制备与应用带来了机遇。本文介绍了增材制造技术在铝合金及其复合材料中的应用现状与未来趋势,并分析了增材制造工艺参数对铝合金及其复合材料显微组织及力学性能的影响。在此基础上,以激光增材制造技术为主,综述了铝合金及其复合材料在增材制造过程中的缺陷形成机理与缺陷控制策略。其中,铝合金的宽半固态区间、高热导率、对激光的高反射率、激光增材制造本身特有的大升降温速率,以及高温度梯度等特性共同导致了打印复合材料组织粗大、孔洞、微裂纹缺陷的产生。通过引入纳米颗粒以提高形核率、稳定熔池或提高铝合金对激光的吸收率,可显著减少增材制造铝合金及其复合材料缺陷数量。未来,应对新型增材制造技术的缺陷形成与控制机理、增材制造专用铝合金粉体研发及增强体分布调控方法等开展相关研究。本文将为高性能铝合金及其复合材料的增材制造开发与应用提供参考。

不锈钢丝增强AZ91镁合金复合材料的显微组织及其力学性能

采用渗流铸造法制备了体积分数约为40%、60%、80%的不锈钢丝增强AZ91镁合金复合材料.利用万能试验机对其进行压缩实验;并利用扫描电镜观察复合材料的显微组织以及压缩后的断口形貌.结果表明:不锈钢丝在AZ91镁合金基体中的分布随着其体积分数的增加逐步均匀;不锈钢丝与AZ91镁合金界面润湿性较好.压缩试验表明:复合材料的抗压强度较AZ91镁合金抗压强度明显提高,40%、60%、80%体积分数的复合材料断裂强度分别为371、387、553 MPa;随着不锈钢丝体积分数的增加,材料的破坏方式由剪切破坏转变为劈裂.

放电等离子烧结制备碳化硼不锈钢复合材料

以碳化硼微球、304不锈钢粉末为原料,采用放电等离子烧结方法制得碳化硼质量分数为4.00%的碳化硼-不锈钢复合材料,利用排水法对复合材料的密度进行测试,使用扫描电镜对碳化硼与不锈钢的微观结构进行分析,研究了烧结温度与压力对复合密度与微观结构的影响。结果表明:界面反应层厚度随烧结温度的增加而增加,提高烧结压力能明显降低烧结温度,抑制碳化硼与不锈钢界面反应层的生长速度。当烧结压力达到150 MPa时,在950℃烧结保温6 min后的复合材料相对密度能达到99.5%,界面反应层厚度低于5μm。

铝合金与复合材料连接表面处理方法的研究进展

论述了粘接用铝合金和复合材料表面处理技术,重点阐述了不同表面处理手段的目的、机理、分类以及影响表面处理品质的工艺参数;此外,对近些年来国内外铝合金混合处理技术和具有前景的复合材料能量处理技术的原理及优势进行了分析,并提供了较为有效的材料表面处理新思路。

循环盐雾环境中碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中铝合金的腐蚀行为

采用循环盐雾加速腐蚀试验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌观察和电化学方法研究了碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中6082铝合金的腐蚀行为。结果表明:与碳纤维复合材料连接后,6082铝合金的腐蚀速率是未连接试样的13倍,铝合金与裸露的碳纤维接触处的腐蚀最严重。随着腐蚀时间的延长,铝合金的腐蚀电位逐渐下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性减弱,铝合金表面的腐蚀产物逐渐形成致密和疏松的双层结构。

镍/钼复合中间层钎焊连接C/C复合材料和304不锈钢

本文使用在BNi-2或AgCuTi箔片钎料中添加金属中间层(Ni、Mo或Ni/Mo)的方法有效提高了C/C复合材料和304不锈钢真空钎焊接头的强度,并先后对接头的微观结构、连接机理和力学性能进行分析。分析表明,BNi-2+Ni/Mo接头的微观结构包括Cr_(3)C_(2)、Ni(s,s)、Cr_xNi_(y)+MoNi_(4)、MoNi_(4)+Cr_(x)M_(y)和Ni(s,s)+Cr-Fe;AgCuTi+Ni/Mo接头的界面则由TiC、Ag(s,s)+Cu(s,s)、Ni、Ag(s,s)+Cu(s,s)+MoTi、Mo和MoTi+Cu(s,s)+Ag(s,s)构成。有限元模拟结果表明,AgCuTi钎料加持下的镍/钼复合中间层能够有效缓解C/C母材与焊缝界面间的残余应力。室温下BNi-2+Ni/Mo、AgCuTi+Ni、AgCuTi+Mo和AgCuTi+Ni/Mo钎焊接头的平均剪切强度分别为2.57 MPa、10.91 MPa、23.81 MPa和26.77 MPa,有效验证了有限元结果的可靠性。

异种材料不锈钢和铝合金焊接技术研究及应用

应急放试验工装采用异种材料304不锈钢和6061铝合金焊接而成。在采用熔钎焊工艺焊接时,由于这两种材料的化学成分不同以及熔点的差异,在焊缝中形成多种Fe-Al脆性金属间化合物以及共晶体混合组织,导致出现严重的裂纹和气孔缺陷。本文进行了304不锈钢/6061铝合金对接和T形结构的焊接工艺研究。首先在304不锈钢侧采用铝铁青铜材料焊接制作中间过渡层,然后采用ER5356焊丝对6061铝合金和过渡层进行焊接,从而使钢和铝之间相互熔合。采用交流方波TIG焊和合适的焊接参数,控制钢和铝异种材料焊接过程中脆性金属间化合物及共晶体混合组织的形成,解决了不锈钢和铝合金异种材料无法熔融焊接的问题。所得到的焊缝力学性能优良,该工艺已成功用于应急放试验工装的焊接加工制造中。

复合材料-金属连接用不锈钢抽芯铆钉湿热海洋环境适应性研究

目的研究A286不锈钢抽芯铆钉连接碳纤维复合材料与7075铝合金以及碳纤维复合材料与TC4钛合金夹层板组成的两类组件在湿热海洋环境中的适应性。方法将不锈钢抽芯铆钉连接的两类夹层板进行盐雾加速腐蚀试验,腐蚀后采用图像处理方式评价腐蚀情况。结果不锈钢铆钉的复合材料与铝合金组件在经过腐蚀试验后,铝合金发生严重腐蚀。而复合材料与钛合金组件在经过腐蚀试验后,复合材料板面出现了大量褐色的腐蚀产物,钛合金无明显腐蚀。结论复合材料与铝合金连接件在盐雾环境中会导致铝合金板遭受电偶腐蚀,而不锈钢抽钉不受到腐蚀,而复合材料板和钛合金板连接件在盐雾环境中会导致不锈钢抽钉遭受电偶腐蚀,而钛合金板不受到腐蚀。

异种材料不锈钢和铝合金焊接技术分析及应用

不锈钢和铝合金作为两种常用的金属材料,由于其特殊的物理和化学性质,在工程和制造领域中得到了广泛的应用。然而,由于两种材料的性质差异,其焊接技术一直是一个具有挑战性的问题。对不锈钢和铝合金焊接技术进行深入分析,并探讨其在工程实践中的应用,以期为相关行业的工程师和研究人员提供有益的参考和借鉴。

机械合金化制备TiC弥散强化440C不锈钢复合材料

在440C高铬不锈钢粉末中分别添加25%、35%、45%(体积分数)TiC粉末,利用机械合金化球磨制备复合粉,再经过成形、真空烧结、热等静压等工艺,得到了TiC弥散强化440C不锈钢。通过对试片进行XRD、SEM和激光粒度分析以及视孔隙率、硬度和抗弯强度的测试,研究机械合金化工艺对制备弥散强化复合材料的影响。结果显示,在球磨转速为600 r/min、BPR80、温度30℃、球磨时间16 h的条件下,得到TiC粒径从90μm降至3μm、均匀分布在440C基体中的最佳复合粉。提高真空烧结温度,或再经热等静压处理,都可得到视孔隙率低的合金,合金的硬度与强度提高,其中添加35%TiC,1 300～1 400℃真空烧结以及热等静压处理的合金有较高的硬度与强度。

SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料的制备与压缩性能研究

把梯度功能材料（ＦＧＭ）的设计思想用于金属基复合材料（ＭＭＣｓ）的开发之中，成功地制备出了ＳｉＣ颗粒增强铝合金基梯度复合材料。对该材料的组织结构和高温压缩性能进行了实验研究。结果表明：采用复压烧结粉末冶金工艺能提高材料致密度，消除梯度层间界面；高温下材料的真实应力－应变曲线可分为初始硬化和逐渐软化两个阶段，材料强度主要由基体决定；高温下变形时，材料梯度层间界面无相对滑动，变形情况与梯度分布方式有关。

碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究

采用全浸腐蚀、腐蚀失重测量、电偶电位和电偶腐蚀电流等试验研究方法 ,将T30 0 / 5 2 2 2、T30 0 / 5 4 0 5和T30 0 /QY8911三种碳纤维复合材料与LY12CZ、7B0 4和 2D70三种铝合金相互偶接 ,研究由于电偶腐蚀的存在 ,对铝合金及复合材料腐蚀行为的影响 ,用SEM方法观察其腐蚀形貌 .结果表明 ,碳纤维复合材料与铝合金的电偶腐蚀作用 ,促进了铝合金表面点蚀的形成与扩展 ,电偶作用使铝合金腐蚀的溶解速率明显加快 ,而与铝合金偶接的复合材料表面形貌基本无变化 ,复合材料与铝合金之间电偶腐蚀电流较大 ,二者之间电偶腐蚀十分严重 .

SiC颗粒增强铝合金基复合材料断裂与强化机理

对 Si C颗粒增强铝合金基复合材料的室温拉伸断裂与强化机理进行了研究。结果表明 :该类材料的断裂包括基体韧断、界面脱开和增强体颗粒断裂三种方式 ,均属于 MNG模式 ;该类复合材料的强化效果取决于基体强度与界面强度的匹配关系 ,当基体的屈服强度达到某一临界值时 。

半连续铸造制备7075／6009铝合金梯度复合材料

采用双流浇注半连续铸造技术制备了7075/6009铝合金梯度复合材料。分析了合金内层、过渡层、外层的宏观和微观组织形态以及成分分布,并测量了铸件径向的洛氏硬度。结果表明,通过合理控制铸造参数,可以获得具有成分梯度和硬度梯度分布的7075/6009复合材料;梯度复合材料在凝固过程中,内、外合金熔体以紊流复合;过渡复合层的宽度主要受到内、外熔体的浇注温度、节流片孔径大小以及内导管插入结晶器深度的影响。

多层喷射共沉积法制备6066铝合金／SiC颗粒复合材料

采用多层喷射共沉积工艺制备６０６６铝合金／１５％ＳｉＣ颗粒复合材料，得到了增强颗粒分布均匀、增强颗粒与基体界面洁净、基体冷凝速度高的沉积坯，沉积坯经挤压后进行Ｔ６状态处理，其力学性能为σｂ＝６４０ＭＰａ，σ０．２＝５１０ＭＰａ，Ｅ＝１３３ＧＰａ，δ＝９．４％。

复合材料修复铝合金构件的刚度分析和试验验证

用ANASY有限元分析软件对复合材料修复铝合金结构的刚度进行数值分析,研究了开孔损伤对铝合金板结构刚度和应力扰动区范围的影响。结果表明:开孔损伤对铝合金板的平均刚度有很大的影响,且修补所用复合材料补片存在临界长度。此结果在试验中得到了验证。

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以 Ti,Si C混合粉末作为预置合金涂层 ,采用 2 k W连续 Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理 ,在 6 0 6 1铝合金表面借助于接触反应法制备原位自生 Ti C颗粒增强 Al- Ti复合材料涂层。试验结果表明 :采用合适的激光辐照工艺参数 ,可获得增强相 Ti C弥散分布 ,以 Ti- Al金属间化合物及 Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。Ti C颗粒与复合材料基体润湿良好 ,熔覆层结晶致密 ,与 6 0 6 1铝合金基材呈良好的冶金结合 。