Cu-Zn-Al-Ni合金的组织与性能

采用熔铸和轧制的方法,在Cu-Zn-Al铝黄铜中添加Ni及自制晶粒细化剂,制备出一种新型弹性合金,通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)等对Cu-Zn-Al-Ni铝黄铜的微观组织进行观察、分析,并对其抗拉强度、延伸率、弹性模量等相关参数进行研究。研究结果表明:在合金铸态组织中,Ni,Al和Ti以三元金属间化合物形式主要分布在晶界上,在轧制过程中阻碍基体变形和晶界移动,从而提高合金强度;在均匀化退火过程中,合金中出现层片状Al3Ni相,弥散分布在基体内,在冷轧加工后转变为颗粒状;合金再结晶开始温度为350℃,低于再结晶温度退火时,冷轧态合金存在低温退火硬化效应,于250℃退火,硬度达到峰值;冷轧态板材最终退火后,其抗拉强度为731 MPa,延伸率为15%,弹性模量为120 GPa。

含铈铝黄铜的显微组织与性能

采用金相组织分析、显微硬度分析、质量损失分析、电化学测试和扫描电镜等手段研究铈铝黄铜和砷铝黄铜的加工性能、组织结构和耐蚀性能。结果表明:铈铝黄铜最佳热轧温度为700～750℃,该合金表现出良好的冷加工性能,退火组织细小均匀,700℃退火1 h后再结晶晶粒大小为50μm左右。在NaCl(3.5%)溶液中腐蚀过程中,铈铝黄铜表面形成一层较均匀致密腐蚀产物膜,较好地阻止了Zn从基体表面向介质中扩散,在一定程度上抑制了脱锌;铈铝黄铜耐腐蚀性能略优于砷铝黄铜,腐蚀速率为6.2×10?3 mm/a。

铝合金/黄铜异种金属电弧熔钎焊

采用Zn-15%Al实芯焊丝开展了铝合金/黄铜TIG熔钎焊搭接试验,并对接头力学性能、显微组织和界面层成分进行了测试分析。测试结果发现,焊态下,接头抗拉强度为164MPa;热处理后,接头抗拉强度为160MPa。分析结果表明,热处理后焊缝中的枝晶组织长大,部分柱状晶从界面层脱落进入焊缝,恶化了接头性能。界面层中的金属间化合物主要由CuZn5相组成,以柱状晶向焊缝生长。

7075铝合金与H68黄铜的搅拌摩擦焊组织分析

采用金相显微镜对7075铝合金与H68黄铜异种材料搅拌摩擦焊接头组织进行观察、采用X射线衍射仪(XRD)对焊接接头中相结构进行分析,并采用显微硬度计对焊接接头硬度分布进行测试.结果表明,搅拌针的旋转频率为1 100 r/min,焊接速度为80 mm/min时,焊接接头未形成金属间化合物,焊核区晶粒细化,且显微硬度值增加,为明显再结晶等轴晶;焊核区铝与铜以片层状及旋涡状很好的结合在一起.

基体材料对铜合金镶嵌轴承摩擦磨损性能的影响

在端面摩擦磨损试验机上对锡青铜、铝青铜、铝黄铜镶嵌轴承试样进行了常温下干摩擦对比实验,探讨了不同铜合金基体对镶嵌轴承摩擦磨损性能的影响。结果表明,锡青铜镶嵌轴承在各种实验条件下均表现出了优良的摩擦磨损性能,适合于用作轴承材料。铝黄铜和铝青铜镶嵌轴承的摩擦磨损性能较差,尤其是在载荷较大时性能更差。

静磁场深冷处理对铝黄铜组织和性能的影响

对铝黄铜进行静磁场条件下不同时间的深冷处理,并与初始试样和同时间单独深冷试样进行对比分析,结果表明静磁场能够进一步提高铝黄铜的强韧性。在T=24h时,MDCT试样的强韧性最好,其抗拉强度为602.5 MPa,延伸率为7.2%,较初始样分别提高了6.4%和53.2%,较DCT24试样分别提高3.1%和28.6%。分析原因在于从深冷回复到室温过程中铝黄铜发生了回复再结晶,起到了细晶强化作用;同时基于磁致塑性效应,位错运动灵活性增加,有助于提高延伸率和塑性变形能力。另外,静磁场在深冷过程中起到抑制铝黄铜α→β相转化和促进γ相转变的作用,使得MDCT试样平均晶粒尺寸较DCT试样大。

微量铟对稀土铝黄铜腐蚀性能的影响

采用失重法、X射线衍射法、电化学测试、扫描电镜等手段对比分析研究了铈铝黄铜和添加微量铟的新型铝黄铜的耐蚀性能。结果表明,铈铝黄铜的平均腐蚀速率为7.3×10-3 mm/a,新型铝黄铜的腐蚀速率为6.7×10-3mm/a。添加铟后能大幅度提高极化电阻,从而减小了腐蚀电流密度,耐腐蚀性能进一步得到提高;铟的加入改善了膜的结构,含In铈铝黄铜在NaCl(3.5%)溶液中腐蚀后表面形成了一层致密、完整的腐蚀产物膜,一定程度地抑制了脱锌;铟能减少锌的析氢反应,从而进一步抑制了黄铜的脱锌腐蚀。因此微量铟的加入可以改善稀土铝黄铜的腐蚀性能。

搭接形式对铝/黄铜异种热补偿电阻点焊接头的组织与力学性能影响

采用不同搭接形式,对铝合金6061-T6/黄铜H70异种材料热补偿电阻点焊工艺进行研究.对比了两种搭接形式下铝/黄铜异种点焊接头的微观组织与力学性能差异.结果表明,采用热补偿电阻点焊的工艺方法可在较低电流水平下实现铝/黄铜异种材料的焊接.在铝侧施加热补偿垫片进行点焊,接头的抗拉剪载荷更高,其熔核由细小的α-Al等轴晶组成;在黄铜侧施加热补偿垫片进行点焊,接头的抗拉剪载荷较小,但体现出延性断裂的特征,其熔核由板条状铜铝化合物组成.

ZL115铸铝合金和C41500海军黄铜电偶腐蚀的边界元仿真研究

通过电化学实验测得ZL115铸铝合金和C41500海军黄铜的极化曲线。基于边界元法,以极化数据作为边界条件,建立了铝合金表面涂层损伤后与黄铜接触时的电偶腐蚀模型并进行仿真。结果表明:铸铝合金活性随电解液浓度的升高而增加,耐蚀性降低;相同条件下,黄铜变化微弱。电解液浓度和液膜厚度的增加均会加剧电偶腐蚀,相较而言,液膜厚度的影响更为强烈;阴阳极面积比的增加会明显增大电偶腐蚀中阳极处的局部腐蚀电流,即加剧阳极损耗;阴阳极间距的增加会在一定程度上削弱电偶腐蚀,但这种削弱效果十分有限。

具有小模芯的铝型材挤压模的加工方法分析

具有小空腔的空心型材在生产中是很常见的,而这类型材的模具中的小模芯加工一般都采用整体式加工方法。通过实际案例分析了关于具有小模芯的铝型材挤压模整体式加工的方法,还介绍了镶嵌式的加工方法。实践结果表明,采用这一方法,可以降低模具制造的难度,改善小模芯处的金属流动状况,提高小模芯的刚度与强度。

镍铝黄铜再结晶试验研究

对镍铝黄铜不同压加率条件下冷轧薄板进行不同工艺的等温退火试验,观察等温退火后试样的硬度及组织变化;建立布氏硬度和退火温度之间的函数及数学模型。结果表明,随冷轧压加率的提高,再结晶温度降低。

超薄壁金属筒的成形加工

针对壁厚为0．01mm～0.1mm的超薄壁金属圆筒成形加工的要求，研制了一台有微机控制功能的精密成形试验机，使冲头与凹模在加工过程中的对中精度达到1μm。利用这台试验机，对初始壁厚为0．3mm的黄铜和纯铝筒进行了一系列变薄拉延加工试验，加工出内径为15mm，壁厚为0．015mm～0．08mm，长度为30mm的一系列超薄壁金属圆筒，黄铜筒的壁厚达到0.015mm。初步检测表明，成形后的超薄壁筒壁厚偏差小于2μm，内径尺寸精度与冲头的加工精度相同，表面粗糙度R_a为0．057μm。

高强耐磨铝黄铜(KK5)硬质点的研究

通过光学金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、硬度测定,系统地研究了高强度耐磨铝黄铜合金(KK5)铸件中出现的大块状硬质点,分析了该硬质点产生的根源,并提出了相应的预防措施,经过生产实际验证,取得了良好的效果。

LY11铝合金及H62黄铜的土壤腐蚀行为

用埋设试件的方法，在酸性、中性及碱性土壤中，研究了ＬＹ１１铝合金及Ｈ６２黄铜经过１、３、５年３个试验周期后的腐蚀特征．结果表明，ＬＹ１１铝合金在土壤中腐蚀主要表现为局部腐蚀，Ｈ６２黄铜主要表现为脱锌腐蚀，腐蚀程度主要取决于土壤类型及质地，在质地明显不均匀的碱性土壤中腐蚀严重，而在质地较均匀的中性粘土及酸性粘土中腐蚀轻微．

海洋环境下ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜腐蚀行为研究

目的研究海军某型装备壳体结构材料在海洋环境下的腐蚀行为及规律。方法根据折算出的实验室加速腐蚀试验环境谱,开展了ZL115-T5铸铝合金试验件、ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜接触试验件、模拟实际涂抹黄油试验件以及模拟维护涂抹缓蚀剂试验件的实验室加速腐蚀试验。结果得到了该型铝合金在不同服役年限及服役状态下的腐蚀形貌、质量、平均腐蚀深度以及腐蚀损伤度变化规律。结论该型合金在不同服役状态下的腐蚀行为呈现差异化,ZL115-T5铸铝合金与C41500海军黄铜偶合接触会加速铸铝合金的腐蚀,黄油能够在一定程度上抑制电偶腐蚀,但效果并不明显。缓蚀剂能够延缓海洋环境下ZL115-T5铸铝合金腐蚀,其中THFS-10软膜缓蚀剂以及THFS-15长效硬膜缓蚀剂效果较好。

材料类型对CaCO_3析晶污垢生长特性的影响机理研究

目的针对油田集输系统结垢情况严重、易造成管线堵塞的问题,基于集结聚垢除垢法,研究不同材料类型对碳酸钙析晶污垢的促进效应。方法采用动态模拟剪切实验,以镀锌铁、铝、13Cr不锈钢、316L不锈钢、H62黄铜和H59黄铜6种材料为研究对象,分析Ca CO3晶体在不同材料表面的结垢特性。并通过SEM、XRD和EDS测试,探究不同材料表面吸附晶体的晶型晶貌、晶粒分布和元素组成,从而揭示材料类型对析晶污垢生长特性的影响机理。结果材料类型对以Ca CO3为主的析晶污垢的生长特性有较为显著的影响。镀锌铁表面的结垢量最大且形成了层状垢,反应36h时,其结垢量达88.8mg;13Cr不锈钢表面的结垢量最小且仍以颗粒的形式分布,反应36 h时,结垢量为-1.7 mg。镀锌铁长时间的失钙率最高,反应36 h时,达9.49%;H59黄铜的失钙率始终最低,反应36 h时,仅为4.77%。结论析晶污垢在材料表面的分布形式和氧化反应结果是污垢生长特性产生较大差异的主要机制:层状垢将促进结垢,而颗粒垢则会抑制结垢。此外,材料表面的氧化反应对结垢的影响具有双重性,若形成致密的氧化薄层,会阻碍后续结垢;反之,若形成混合垢层,则促进结垢。

飞秒激光应用于合金材料微细加工的试验研究

利用飞秒激光对H62黄铜、1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢和7075铝合金进行加工,研究了激光参数和试验条件对三种合金材料的微细加工效果的影响。试验研究内容包括脉冲扫描速率与刻蚀宽度和深度的关系、入射脉冲数量与刻蚀宽度以及刻蚀效率的关系。运用扫描电子显微镜和激光共焦扫描显微镜对试验结果进行分析,发现对于三种合金材料而言,入射的脉冲数量达到某值后,刻蚀宽度基本保持恒定;黄铜和不锈钢的通道宽度与深度会随着激光扫描速率的提高而降低;飞秒激光可以对黄铜与不锈钢实现冷加工,单个脉冲的刻蚀率分别为102.4 nm和39.83 nm,是比较理想的微加工手段。

HAl77-2铝黄铜管三辊行星轧制工艺模拟

通过理论分析,基于DEFORM3D软件,采用刚粘塑性有限元理论,建立HAl77-2铝黄铜管三辊行星轧制过程有限元模型,模拟轧制过程。由于HA l77-2黄铜存在"中温脆性区",导致管坯在轧制过程中开裂。为实现HAl77-2铝黄铜管的行星轧制,控制轧制过程中管坯温度是解决问题的关键。

基于高频感应加热实现铜管/铝棒的包覆焊接

采用高频感应加热设备与熔钎焊方法的耦合构建高频感应钎焊平台。通过在结合面上添加钎料来实现T2紫铜管与1A99铝棒的包覆焊接,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对焊件横截面的物相形态、种类及元素分别进行分析研究。结果表明:截面明显分为外圈铜层、中间层及铝芯,且层与层之间结合界面成形良好,无明显的焊接缺陷。通过SEM分析得出,中间层与铜之间有金属间化合物Cu_9Al_4生成,且呈现连续层状分布。中间层主要为金属间化合物CuAl_2和Al(Cu),Al(Sn)固溶体,且分布均匀。焊接机理主要是钎料对母材的溶解,从而实现原子扩散等冶金结合。