Al−10Nb−3Ce−2.5B孕育剂对Zn−Al共析合金显微组织、阻尼和拉伸力学性能的影响

制备一种新型Al−10Nb−3Ce−2.5B孕育剂,并系统研究其对锌铝共析(ZA22)合金显微组织、阻尼和拉伸力学性能的影响。结果表明,该孕育剂对ZA22合金中的α相具有显著的细化作用(α相最低可被细化至约16μm),并可使得α相的形貌从粗大枝晶状转变为细小花瓣状。通过边−边匹配晶体学模型(E2EM)建立孕育剂中CeB_(6)和NbB_(2)颗粒与α相之间的位向关系(ORs),并基于该E2EM模型揭示孕育剂对ZA22合金的细化机理。与未细化ZA22合金相比,孕育细化ZA22合金的高温阻尼性能,特别是逆共析转变阻尼峰得到显著提升。此外,孕育细化ZA22合金的室温拉伸力学性能也得到了显著提高,具有最佳细化效果的ZA22合金的抗拉强度和伸长率分别比未细化ZA22合金的高18.56%和119.04%。对相关机理进行了讨论。

超声振动对Al-Zn-Mg-Cu合金时效组织和性能的影响

基于自制的超声振动装置对Al-Zn-Mg-Cu合金进行超声振动时效,采用室温拉伸试验、显微硬度测试、电导率测试、金相显微镜和扫描电子显微分析(SEM)等手段,采用单因素实验设计研究超声振动时效时间和时效制度对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响。结果表明:施加超声振动促进析出相的生长,随着超声振动时效时间的延长,合金电导率逐渐升高,硬度和抗拉强度逐渐降低,伸长率略微增加。金相分析表明超声振动的激振应力切割粗大的第二相粒子,使得黑色颗粒变小,最后溶解或消失。施加超声振动对晶粒大小、形状和数量无明显影响。同时激振应力使得位错塞积开通,降低位错密度,降低残余应力。通过SEM显微镜对拉伸断口观察发现随着施加超声振动时间的延长,韧性断裂的特征更明显,韧窝数量显著增多,韧窝尺寸变大,深度变深。

Effects of vibration and grain refiner on microstructure of semisolid slurry of hypoeutectic Al-Si alloy

The effects of vibration and grain refiner on the microstructure of semisolid slurry of hypoeutectic Al-Si alloy were studied. The impact of vibration on the convection of liquid was conducted by using a system of water-particle tracer. The 356 melt at temperature of 630-660 ℃ with or without grain refiner Al-5%Ti-1%B was poured into a metal cup as the vibrating vessel, then it was cooled to 590-610 ℃ in the semisolid zone and kept for some time, subsequently vibration with different frequencies was applied. The results show that the primary α(Al) particles become finer and rounder with the increase of vibration frequency. The slurry with primary α(Al) equivalent particle diameter(EPD) of about 90 μm and average shape coefficient(ASC) of about 0.5 can be prepared under vibration of 20 Hz. With the combined action of vibration and grain refiner Al-5Ti-B, even smaller and rounder spheroids with EPD of about 85 μm and ASC of about 0.6 are obtained.

Fe-Cr-Mo、Cu-Zn-Al、Fe-Mn合金减振性能的研究

针对目前不同阻尼合金之间可比性差的问题,采用同种测试方法研究了Fe-Cr-Mo、Cu-Zn-Al和Fe-Mn三种阻尼合金的阻尼性能和力学性能,有利于针对实际应用条件选取合适的合金。利用倒扭摆测试合金阻尼性能,万能实验机测试力学性能。结果表明:同18-8不锈钢相比,三种合金都具有显著的高阻尼性能;Fe-Cr-Mo合金的阻尼性能随着应变振幅增加而迅速增加,在1×10-4～2×10-4范围内出现峰值,随后又逐渐下降;Cu-Zn-Al合金的阻尼性能随着应变振幅的增加而增加,在2×10-4左右出现平台;Fe-Mn合金的阻尼性能随应变振幅的增加呈现线性增加趋势。Fe-Mn合金的综合力学性能最好,Fe-Cr-Mo合金次之,Cu-Zn-Al合金最低。

超声波振动下SiC陶瓷颗粒与Zn-Al液态合金的相互作用机制

采用半固态机械搅拌结合超声波振动过程制备了SiC颗粒增强的Zn-Al合金复合材料,研究了超声波作用下SiC陶瓷颗粒与液态Zn-Al合金的相互作用机制。结果表明,超声波作用在Zn基复合材料上可以在液态Zn-Al合金内产生强烈的空化作用,空化作用可以破坏Zn-Al合金表面的氧化物及陶瓷颗粒表面吸附的气膜,使Zn-Al合金润湿裸露的SiC陶瓷颗粒表面并形成冶金结合。在超声振动下,SiC颗粒与Zn-Al合金界面非常平直且洁净,没有孔洞存在,是一种润湿型结合界面。

钠盐变质及振动对Zn-27Al-Si合金组织和性能的影响

为了提高锌铝合金在干摩擦条件下的耐磨性以进一步拓宽其应用范围,在Zn-27Al合金中加入3%-4%Si,并通过钠盐变质及振动处理,制得Zn-27Al-Si合金.利用显微镜和电镜观察分析了试验合金中硅相形貌,并对合金的力学性能进行了测定.研究结果表明:钠吸附在硅晶体的生长台阶上使初晶硅产生大量分枝,最终生长成为球团状;振动一方面改变了结晶的温度场,抑制了共晶硅的析出,另一方面产生的“扰动”作用使硅球表面辐射生长的杆状共晶硅机械碎断,从而减少了硅相对基体的割裂作用,使试验合金在其他性能不变的情况下耐磨性提高3～4倍.

超声波作用下Al/Zn-14Al/Cu钎焊接头的显微组织及力学性能

采用Zn-14Al过共晶焊料并借助超声波振动对Al/Cu异质金属进行了无钎剂钎焊连接,研究了在420℃超声钎焊不同时间时接头显微结构及力学性能的影响。研究结果表明,随着超声振动时间的延长,钎缝层中的α-Al相减小,Zn-Al共晶相和CuZn5相增多,Cu界面反应层由以CuZn5相为主逐步转变为Al4.2Cu3.2Zn0.7相。接头的剪切强度随钎焊时间的延长呈现先增加后减小趋势,钎焊时间为8s时接头获得了最佳的剪切强度82.6MPa。

复相型Zn-Al阻尼合金的隔振测试研究

在光电设备的结构设计中应用阻尼合金,可在振动环境下发挥阻尼合金的隔振作用而保护设备内部器件,并同时满足设备精度性能对于结构高刚性的要求。将复相型Zn-Al阻尼合金制成隔振构件,安装于某光电设备的模拟件,在振动和冲击条件下进行响应量值的测量和分析。对比普通铝合金,Zn-Al阻尼合金构件使设备振动响应加速度总均方根值平均减少10%,系统阻尼比增大40%;发挥阻尼合金振动衰减作用,关键是要使合金构件因共振而产生适度的应变。通过对不同结构形式的Zn-Al阻尼合金隔振性能的测试分析,为阻尼合金的工程应用提供技术参考。

超声振动对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响

研究了超声振动工艺参数对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响。结果表明,Zn-55Al-1.6Si合金熔体经过超声振动处理后,凝固组织发生了显著变化。随着超声功率增大,初生α相由粗大的树枝晶变为细小圆整的蔷薇状;超声功率增至200W后,继续增大施振功率,细化效果没有明显变化。在超声功率一定的条件下,施振温度区间对凝固组织也有影响。当超声终止温度在液相线以下时,初生α相变为各向同性的蔷薇状及近球状,且超声终止温度越低,组织越细小圆整。施振功率为200W左右、施振温度区间为620～540℃时,是较为理想的超声细化处理工艺,此时粗大的枝晶状α-Al骨架变为细小球状。

成型方法和热处理对Cu-Zn-Al合金阻尼性能的影响

论述了获得高机械性能和高阻尼性能的阻尼合金的工艺方法．从ＣｕＺｎＡｌ合金系中选择一种机械性能较好的阻尼合金进行试验，并分析成型方法和热处理工艺对合金阻尼性影响，结果是适当的成型方法和热处理工艺使合金同时具有高的机械性能和阻尼性能．

等通道挤压对Mg-6Zn-3Al镁合金组织和性能的影响

在Bc路径下进行了Mg-6Zn-3Al(ZA63)镁合金不同道次等通道挤压,采用显微组织观察、拉伸试验和高温阻尼测试研究了合金的显微组织、力学性能及阻尼性能。结果表明:铸态ZA63合金主要由α-Mg、呈半连续网状和部分弥散颗粒分布在晶界处及基体的τ相(Mg32(Zn,Al)49)组成,随着变形道次的增加,合金抗拉强度和屈服强度先上升后下降,而伸长率逐渐提高。随着测试温度的升高,合金的阻尼值总体升高,且2道次时阻尼性能最好。阻尼机制在150℃左右以晶界滑动阻尼为主,在再结晶温度左右以再结晶内耗为主。

超声振动对含LPSO结构的Mg_(98)Y_(1.0)Ni_(0.5)Al_(0.5)合金显微组织与力学性能的影响

低Y、Ni含量的LPSO结构增强镁合金具有低成本、优异力学性能的特点。为进一步提升其综合力学性能,掺杂Al元素及熔体超声振动处理是可行的途径。通过扫描电子显微镜、能谱分析、透射电子显微镜、X射线衍射和纳米压痕测试研究掺杂Al元素后低Y、Ni含量的Mg_(98)Y_(1.0)Ni_(0.5)Al_(0.5)合金的显微组织,对比超声振动对显微组织与力学性能的影响。掺杂Al后LPSO结构的含量降低,且在块状LPSO结构相邻处析出圆整的Al_(2)NiY相。Al_(2)NiY相与LPSO结构和Mg基体在界面处均不共格。通过对熔体施加超声振动处理后,Al_(2)NiY相被有效细化为短片状,并均匀分布在基体中,阻碍微裂纹的产生和扩展,从而提高Mg98Ni0.5Y1.0Al0.5合金的力学性能。与未经超声处理Mg_(98)Ni_(0.5)Y_(1.0)Al_(0.5)合金相比,其极限抗拉强度和伸长率提升至187 MPa和7.9%,分别增长21.4%和105.7%。

形状记忆合金自复位减振装置研制与验证

为改善第二喉道中的可调中心体机构(简称中心体)在工作状态下的流致振动,根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)偏置双程驱动原理,设计制作一种能够满足中心体有限安装空间要求的SMA自复位减振装置;采用UMAT接口编制的SMA本构关系子程序实现减振装置最大压紧力的数值分析,数值分析与静态调试试验结果误差约为2.58%;搭建地面减振试验平台,测试SMA自复位减振装置分离和闭合状态下的中心体零部件振动响应。减振试验结果显示:SMA自复位减振装置闭合后,中心体振动响应明显降低,在0~100 Hz频带内,均有明显的减振效果,低频至55 Hz范围内,减振率均大于50%。

Al-Si-Mg-Y合金消失模铸造振动压力凝固的组织与性能

应用消失模铸造振动压力凝固成形技术制备了Al-7Si-0.8Mg-0.3Y(ASMY)合金。通过SEM、XRD、DSC和TEM等测试方法对其铸态和T6组织进行分析,研究其对力学性能的影响。结果表明:在ASMY合金铸态组织的晶界处生成有少量Al3Y短棒状颗粒相;在T6热处理过程中,稀土Y或Al3Y阻碍Mg2Si相的析出和扩散聚集,使析出相Mg2Si呈弥散分布;Mg2Si相与晶界稳定相Al3Y对合金同时起到钉扎强化作用;采用消失模铸造振动压力凝固技术后,铝合金的孔隙率显著降低,从1.1%降低0.18%;ASMY合金消失模铸造振动压力凝固试样T6态的抗拉强度达到308MPa,比A356普通消失模试样T6态的抗拉强度提高29%。

可熔振动头式机械振动细化Al-5%Cu铝合金晶粒(英文)

介绍一种机械振动细化凝固组织的工艺,振动能量由振动头直接导入熔体,该振动头在振动过程中熔化。研究振动加速度和质量比对Al-5%Cu合金微观组织的影响。结果表明:该机械振动可实现熔体内部冷却,冷却速度取决于振动加速度;若在振动过程中,熔体的温度保持在液相线温度以上,该机械振动很难实现晶粒细化;若在凝固初期阶段施加机械振动,凝固组织可以被有效细化。另外,探讨了在机械振动条件下,凝固组织细化的基本机理。

流变压铸工艺参数对过共晶Al-30%Si合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究流变压铸工艺参数浇注温度、振动频率和蛇形通道弯道数量对Al-30%Si合金的显微组织和力学性能的影响。流变压铸过程中的半固态Al-30%Si合金浆料采用振动蛇形通道浇注工艺制备。实验结果表明:浇注温度、振动频率和通道数量对Al-30%Si合金显微组织和力学性能的影响较大。在浇注温度为850°C、通道弯道数量为12和振动频率为80 Hz的条件下,流变压铸工艺制备的样品组织的初生硅晶粒被细化成平均粒径约为24.6μm的块状颗粒;此外,流变压铸样品的抗拉强度、伸长率和硬度分别为296 MPa、0.87%和HB 155。因此,振动蛇形通道浇注工艺能有效地细化组织中的初生Si晶粒。初生Si晶粒的细化是流变压铸样品力学性能改善的主要原因。

脉冲磁场-机械振动复合处理细化Al-5%Fe合金凝固组织

以脉冲电压、脉冲频率、模具预热温度及浇注温度为研究因素,对Al-5%Fe合金施加脉冲磁场-机械振动复合处理进行了研究。研究表明,通过控制复合处理参数和凝固条件可有效细化Al-5%Fe合金的凝固组织;A13Fe相由长针状转变为细针状及针点状;在0～250 V范围内,随脉冲电压的增加,A13Fe相呈现先细化后粗化的趋势;在0～5 Hz范围内,随脉冲频率的增加,A13Fe相逐渐细化;模具预热温度对A13Fe相的尺寸无规律性影响,400℃时细化效果最好;在800～890℃范围内,随浇注温度升高,A13Fe相逐渐粗化。

机械振动对Al-Si合金铸造组织与性能影响

为了克服铸造Al-Si合金在常规铸造工艺下容易出现气孔、疏松等铸造缺陷的问题,研究了机械振动工艺参数对铸造Al-Si合金组织和常温拉伸力学性能的影响,并分析了机械振动的作用机理。结果表明,随着机械振动频率的增加,Al-Si合金的抗拉强度和断后伸长率出现先增加而后降低的趋势,在机械振动频率为30 Hz时取得最大值,继续增加机械振动频率反而会使得合金的抗拉强度和断后伸长率降低;在机械振幅为0.3 mm时Al-Si合金取得了最高的强度和塑性,继续增加振幅会使得合金的强度和塑性降低;适宜机械振动参数为:机械振动频率为30 Hz、机械振动幅度0.3 mm、振动方向为0°。

超声处理对Mg-9Al-xSi(x=1,6)合金不同形貌Mg2Si相形成机制的影响

为了探讨超声处理对不同形貌Mg_2Si相形成机制的影响,本文采用超声辅助原位自生的方法成功制备了以Mg_2Si为增强相的镁合金材料。利用XRD、OM、SEM等分析测试手段,研究了超声处理对Mg_2Si微观形貌、大小及分布的影响。结果表明:经超声处理后,Mg-9Al-1Si合金中共晶Mg_2Si相由粗大汉字状变成短棒状、条状,团聚现象得到改善,分布更加均匀,使其抗拉强度和伸长率显著提高,分别由93 MPa和4.9%提升到172 MPa和12.3%;Mg-9Al-6Si合金中初生Mg_2Si相大量减少,由粗大多角状变成小块状或颗粒状,且内部无空洞、棱角趋于圆化,汉字状Mg_2Si相大量增加,使其抗拉强度和伸长率分别达到108 MPa和3.2%。这主要由于声空化产生的瞬态高温、高压及声流效应对合金液中元素及温度分布产生影响,使得凝固过程改变所致。