Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的显微组织及力学性能

本文将K2TiF6盐引入Al-Si-Ni合金熔体中,利用熔体搅拌原位反应法制备了Al3Ti/Al-Si-Ni铝基复合材料,研究了Al3Ti含量对铸态复合材料显微组织和高温力学性能的影响。结果表明,铸态复合材料由α-Al相、共晶Si、Al3Ni相和 (Al, Si)3Ti相组成。随着Al3Ti引入量的增加,(Al, Si)3Ti数量也逐渐增多,其形貌由长棒状转变成块状,共晶硅和Al3Ni相逐渐细化,三者共同作用提高了复合材料的力学性能。

强磁场作用下Al-Ni合金中Al3Ni析出相的凝固行为

用金相显微镜和X射线衍射研究了强磁场条件下Al-8%Ni合金中非铁磁性的Al3Ni析出相的凝固行为,发现强磁场诱导Al3Ni晶粒以c轴平行磁场方向取向,并且晶粒的长轴与c轴垂直;取向的晶粒在垂直磁场方向上形成多个相互平行的Al3Ni聚合面,即形成规则的Al3Ni层状组织;在层状聚合面中随机分布着多个大的Al3Ni聚合体,聚合体内部的晶粒有序排列。

热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层微观组织实验研究

主要研究了热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层的微观结构及组织特征,利用扫描电镜SEM及其能谱附件EDX观察分析了锌铝镁镀层表面以及截面的微观结构、合金层的形貌、镀层中各相的成分组成,利用辉光放电发射光谱仪GD-OES分析了镀层中各元素沿深度方向的分布,利用电子探针EPMA分析了镀层中各元素的分布,利用X-射线衍射仪分析了镀层的相组成。结果表明:镀层中各元素沿镀层的深度方向呈现不均匀分布,Mg元素在镀层表面严重富集,镀层组织呈现多相混合结构,以MgZn2和Zn共晶为主,同时存在块状锌以及一层较薄的合金层。

Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和性能的影响

研究了Al3Ti4B中间合金对 Mg 7Al 0.4Zn 0.2Mn合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明: 当Al3Ti4B加入量小于0.3%(质量分数)时, 合金的平均晶粒尺寸显著减小; 当 Al3Ti4B加入量为0.3%时, 合金组织显著细化, 平均晶粒尺寸由未变质合金的 135μm细化到 30μm, 合金拉伸力学性能和耐腐蚀性能最好; 当加入量超过0.3%时, 晶粒粗化; 具有密排六方结构的高熔点化合物 TiB2 (θm =2 980 ℃)和 AlB2(θm=980℃)均可作为α Mg的异质核心, 大量异质结晶核心的存在是导致α Mg晶粒细化的主要原因。

铜表面Ni2Al3涂层高温抗氧化性能与组织转变研究

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法制备出Ni2Al3渗层。研究了900℃下空气中不同氧化时间,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为。结果表明:经电镀Ni及随后800℃×12h浆料包渗铝,可在铜表面获得厚度为250μm、物相单一的致密Ni2Al3渗层。900℃氧化实验过程中,氧化时间在100h内,渗层表面X射线衍射分析中,没有Al2O3相衍射峰产生,Ni/Ni2Al3界面的Ni2Al3相首先转变为NiAl相,并且NiAl相随时间延长而增厚;超过150h后,在渗层中Al2O3相出现衍射峰,同时Ni2Al3相全部转变成NiAl相。在高温氧化过程中渗层无明显剥落现象,到250h时渗层仍具有良好的抗高温氧化性能,渗层表面由NiAl相和Al2O3相组成。

激光熔覆Al3Ti金属间化合物涂层的腐蚀及耐磨性能研究

采用5 kW横流CO2激光器在AA6063铝合金表面激光熔覆Al3Ti金属间化合物涂层,研究了熔覆层的显微组织、电化学腐蚀和摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层由树枝晶Al3Ti和枝晶间α-Al两相组成,并与基材形成良好的冶金结合。熔覆层在w(NaCl)=3.5%溶液中发生钝化,腐蚀电流密度约为基材的1/10;在载荷10 N、摩擦距离800 m时,熔覆层的磨损质量损失低于基材的1/2,说明Al3Ti金属间化合物涂层显著提高了基材的耐腐蚀和耐磨损性能。

AA6063铝合金表面激光熔覆Al3Ti涂层

将Al和Ti粉末按照摩尔比为3∶1预涂在AA6063铝合金表面进行激光熔覆处理。试验结果表明,采用合适的激光功率和扫描速度可获得无裂纹、无孔洞且表面平整的涂层。涂层由枝晶状Al3Ti和枝晶间纯Al组成,Al3Ti枝晶靠近试样表面一侧细小、而靠近基材一侧粗大,涂层和基材之间形成了良好的冶金结合。涂层的硬度(HV)可达500,显著改善了铝合金的表面性能。

原位自生Al3Tip/Al复合材料的制备及其拉伸性能

采用直接反应法制备不同Al3Ti含量的Al3Tip/Al原位自生复合材料;分别在室温和高温下测试复合材料的拉伸性能,对比研究了Al3Ti含量和温度对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:Al3Ti含量增大,则其抗拉强度和伸长率均明显降低;高温下复合材料的抗拉强度比室温时降低,伸长率反而有所增大。针对此现象,对Al3Tip/Al原位自生复合材料的拉伸断裂机理进行了讨论。

2099铝锂合金均匀化退火的微观组织及Al3Zr析出分析

研究2099铝锂合金铸态及均匀化处理后的微观组织和成分分布以及该合金最佳均匀化处理状态时Al3Zr的析出情况。结果表明:2099铝锂合金铸态的微观组织存在严重的枝晶偏析,很多低熔点共晶相分布在晶界,合金中Cu和Mg元素在晶界分布不均匀;经过一系列不同温度和时间的均匀化处理后,2099铝锂合金铸态微观组织中的非平衡相逐渐溶解,各元素分布趋于均匀;2099铝锂合金的过烧温度为515℃,最佳的均匀化制度为505℃/24 h;经该制度均匀化处理后,Al2CuMg、Al2CuLi和AlLi相大部分回溶进α(Al)基体中,通过透射电镜可观察到Al3Zr析出相以及α(Al)基体的超点阵结构;并且该均匀化制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。

Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜的组织与结构

利用扫描电子显微镜、能谱分析仪等测试手段研究了Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜的组织与结构。结果表明:Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜平整、致密,厚度约为2.5μm,主要是由CaO、Al2O3、MgO、Mg2Ca和Mg17Al12等化合物组成。

Sn对Zn4Al3Cu无铅钎料腐蚀性能的影响

根据合金化原理,在Zn4Al3Cu钎料基体上添加不同含量Sn,形成一种新型合金,研究了Sn含量对Zn4Al3CuxSn钎料合金腐蚀性能的影响。结果表明:随着Sn含量增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金的腐蚀速率逐渐升高。其中,Zn4Al3Cu钎料的腐蚀速率最低,为0.076 mm/a,耐蚀性最好。随着Sn添加量增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金的腐蚀电位逐渐降低,w(Sn)为15%时,钎料腐蚀电位最低,为-1.201 1 V,较基体钎料Zn4Al3Cu腐蚀电位降低了0.063 V。

熔渗反应合成铝基表面Al3Ti/Al复合涂层

采用Al-Ti体系,通过熔渗结合原位反应法制备出Al基表面Al3Ti/Al复合涂层,研究了涂层的微观结构、相组成、过渡层形貌及显微硬度分布。结果表明:熔渗温度由700℃增加至800℃,涂层中Al3Ti颗粒长大,分布更加均匀,形状由近球形转变为短棒状,同时有少量Al3Ti相扩散至Al基体内部形成粗针状形貌。不同熔渗温度下,Al3Ti/Al复合涂层和Al基体在界面处均形成良好的冶金结合。Al∶Ti摩尔比为5∶1时,涂层中Al3Ti颗粒数量较多,团聚现象严重,涂层致密度较低;随着Al∶Ti摩尔比增加到7∶1,Al3Ti颗粒数量减少,尺寸减小至5~8μm,分布更加均匀,涂层致密度显著增加。不同成分复合涂层硬度均显著高于基体,并随Al3Ti含量增加而升高,最高可达180HV,为Al基体硬度的3.9倍。

提高45Mn17Al3钢磁导率性能的生产实践

分析了影响45Mn17Al3钢磁导率性能的主要因素。通过工业试验确定了合理的化学成分、热处理工艺制度及试样表面加工要求等。试验结果表明,45Mn17Al3钢在800、4 000及8 000 A/m三个磁场强度下,相对磁导率μr≤1.005,满足了某些特殊工程对磁性能的较高要求。

原位合成TiC/Cr19Al3钢结硬质合金组织与性能

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、胶体石墨等为原料,原位反应合成了TiC/Cr19Al3钢结硬质合金,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和洛氏硬度计等对所制备的试样进行了组织结构分析。结果表明,所反应合成的钢结硬质合金主要相组成为TiC+Fe-Cr固溶体,合成的硬质相TiC颗粒细小,随烧结温度升高TiC颗粒略有长大。当加入一定量的钼与硼后,钢结硬质合金致密度和硬度提高,TiC颗粒尺寸减小,分布更均匀。

含钪7N01铝合金中Al3（Sc,Zr,Ti）相的析出及其作用机制

钪是铝合金中常见的添加元素,但关于钪在铝合金中的作用机制研究还不够深入。通过电阻炉熔炼方法制备了传统7N01铝合金与新型含钪7N01铝合金,经均匀化处理后将合金热挤压成板材并进行双级人工时效处理。采用电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)对比分析了传统7N01铝合金与新型含钪7N01铝合金的微观组织,对时效态热挤压板材力学性能进行了表征,并分析了合金强化的作用机制。结果表明:经470℃/24h均匀化处理后,传统7N01铝合金中析出了少量的纳米Al3(Zr,Ti)相,而含钪7N01铝合金中析出了大量纳米Al3(Sc,Zr,Ti)相。这种高密度、与基体保持共格的Al3(Sc,Zr,Ti)相对晶界迁移的钉扎效果显著,明显提升了再结晶形核的临界亚晶尺寸,抑制了热挤压过程中的动态再结晶,使含钪7N01铝合金几乎由完全的纤维结构组成。同时,含钪7N01铝合金的抗拉强度和屈服强度分别较传统7N01铝合金提高了10.7%和13.3%。计算结果表明,添加钪引起7N01铝合金的细晶强化和弥散强化效果分别为7和57MPa,强化效果主要来源于Al3(Sc,Zr,Ti)相的弥散强化。

团簇Ti3Al3的磁性及自旋密度研究

设计团簇Ti3Al3模型,基于密度泛函理论(DFT)并在B3LYP/lanl2dz水平下运用Gaussian 09程序对其进行一系列的优化、计算。研究发现团簇Ti3Al3在二、四重态下的构型具有磁性,且Ti原子磁矩对团簇总磁矩的贡献较大;d轨道的电子自旋态密度图对称性最差,说明其上的成单电子最多,是团簇磁性的主要来源。另外,在0 eV处,由于存在巡游电子的磁性,使自旋向上的α电子和自旋向下的β电子发生位置互换,且磁距完全对称。

L12型Al3（Yb,Zr）相结构的第一性原理计算和实验研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对L12结构的Al3Zr,Al3Sc,Al3Yb,以及Zr替代部分Sc或Yb的Al3(Sc0.5,Zr0.5)和Al3(Yb0.5,Zr0.5)化合物的晶格常数和形成焓进行计算。计算结果表明,L12结构Al3(Yb0.5,Zr0.5)化合物是热力学稳定的,在铝中易以共格态形式析出。通过透射电镜观察发现,Al-Zr-Yb合金经热处理后析出大量尺寸为20~80 nm的L12结构Al3(Yb,Zr)弥散相,芯部富Zr的Al3(Yb,Zr)和芯部富Yb的Al3(Yb,Zr)相均为明显的壳核结构。L12结构Al3(Yb,Zr)相的高温析出硬化作用及稳定性和抑制再结晶效果均优于L12结构Al3Zr相。

45Mn17Al3低磁钢焊接特性及工艺研究

针对45Mn17Al3低磁钢与其焊接材料合金系性能差异较大的特点,对手工电弧焊、脉冲MIG焊、陶瓷衬垫焊焊接特性进行分析,改进了焊接工艺,为低磁钢焊接材料的工程应用提供了试验依据。

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金中Al3(Scx,Zr1-x)粒子的形成机制研究

用水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr合金。用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究合金中Al3(Scx,M1-x)第二相粒子的存在形式和形成机制。结果表明:Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr合金在急冷铸造条件下,合金中的Sc和Zr主要以固溶形式存在于α(Al)基体中,透射电镜和扫描电镜下很难观察到这些粒子存在。初生Al3(Scx,M1-x)粒子对铸态晶粒具有细化作用,晶粒尺寸可细化到10~20μm。铸态合金经550℃退火20 h后析出大量次生Al3(Scx,M1-x)粒子,这些粒子呈内部富Sc,外部富Zr的复合结构。该结构的形成一方面是由于Sc在铝合金基体中的原子扩散速率比Zr大;另一方面,通过形成这样的结构可降低界面能。

Al3＋掺杂金红石TiO2结构计算模拟、制备与电特性研究

分别采用分子动力学方法和溶胶-凝胶法,计算模拟与制备了替位式掺杂金红石Al 3+/TiO2,并采用X射线衍射和阻抗谱对其晶型及电性质进行表征。结果表明,Al 3+掺杂浓度达到2.6%(摩尔分数)时,仍保持金红石相;Al 3+掺杂浓度为2.1%(摩尔分数)时,晶体具有结构高对称性、较大的氧离子扩散系数和较高的离子电导率。