Ti含量对Nb-Si-Mo-Ti系合金组织性能的影响

为研究Ti含量对Nb-Si系合金组织及性能的影响,以机械球磨和SPS烧结技术结合的方法制备了Nb-16Si-10Mo-x Ti(x=0,2,4,6,8,10)合金,对x不同时的合金在室温、1200℃时的组织及力学性能进行探究。结果表明:Ti含量增多,Ti ss韧性相逐渐增多并聚集,组成相包括Nb ss、Nb 5 Si 3和Ti ss相。室温下,合金弯曲强度、断裂韧性等有所提高,硬度下降,抗压强度先降后增,x=0时,抗压强度最高为2300 MPa,而Nb-Si-Mo-Ti系合金抗压强度最高为2200 MPa,且断裂方式由脆性断裂转变为复合断裂。1200℃下,抗压强度先降后增,x=0时,最高为605 MPa,随Ti含量增加,Nb-Si-Mo-Ti系合金抗压强度最高可达470 MPa,同时有较好塑韧性。1200℃压缩后,组织细化,韧性相沿垂直于压缩方向拉长,硬脆相则被挤压到韧性相内部或表面分布。

Al-Mg系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响

铝镁合金是轻量化材料应用领域中一种重要的金属材料,属于中高强度铝合金,具有较高的塑性、良好的耐蚀性以及优良的焊接性等优势,目前在航空航天、交通运输和军工制造等领域具有广阔的应用前景。笔者综述了铝镁合金力学性能特点以及用途,介绍了Al-Mg系合金中的强化机制,重点阐述了Al-Mg系合金中主合金化元素Mg及其含量对合金微观组织和力学性能的影响规律及机理,详细论述了Mn、Zr、Ti、Sc、Er、Y等微合金化元素的作用以及对Al-Mg系合金微观组织和力学性能的影响规律。最后,结合Al-Mg系合金当前研究现状,提出了今后值得研究的方向。

7000系高强铝合金微观组织结构对应力腐蚀行为和机制影响的研究进展

7000系(Al-Zn-Mg-Cu)高强铝合金是铝合金中强度最高的系列之一,应力腐蚀开裂(SCC)是影响其服役安全稳定性的关键因素。综述了应力腐蚀开裂的阳极溶解机制和氢致开裂(HIC)机制,总结了7000系铝合金中的组织结构对合金SCC行为及机制的影响;从合金化学成分、热处理、预应变、表面处理等方面对SCC敏感性的影响出发,论述了不同组织结构对SCC行为的影响。提出了降低7000系高强铝合金SCC敏感性的重点研究方向:通过优化合金元素、使用新型的热处理工艺和表面处理技术等方法合理调控合金的微观组织结构,进而延长合金的使用寿命,使材料受到更好地保护。

2系铝合金的搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能研究

采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型,采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试,利用蔡司金相与扫描电子显微镜研究母材和焊接接头的微观组织。结果表明,在微观组织方面,前进速度不变时,随旋转速度的增加,材料焊合区的组织更均匀,晶粒尺寸更为细小均匀致密;热机影响区存在有板条状的粗大组织和细小的等轴晶,且晶粒尺寸在逐渐变小;热影响区平均晶粒尺寸呈现增大的趋势。在硬度方面,焊接接头硬度热影响区最低,搅拌焊合区次之,热机影响区位于二者之间。在拉伸方面,不同焊接工艺下试样的拉伸断裂位置均在铝合金的焊接接头处,焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。1000r·min^(-1)及100mm/min下的焊接接头的断裂伸长率为17.1%、抗拉强度可以达到410MPa,其焊接接头的力学性能最优。由此得出结论,铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,可为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。

高性能Cu-Ni-Si系合金研究现状及发展趋势

先进铜基材料具有广阔的市场及良好的发展前景。相比于Cu-Be, Cu-Fe-P, Cu-Cr等合金而言,Cu-Ni-Si系合金具有高强度、较高的导电率、良好的抗高温软化、抗应力松弛性能及低廉的价格等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、电子和电气工程等工业领域。本文首先介绍了Cu-Ni-Si系合金的发展现状,并从产品性能及产业化方面论述了国内外存在的差异。该合金发展趋势主要是朝着先进高强高导弹性铜合金方向发展,核心挑战是在提升强度的同时保持甚至提高导电性能,并且由于服役环境的复杂化及服役时间的延长,对于材料服役性能的可靠稳定性也提出了更为严苛的要求。最后从成分设计、加工及形变热处理工艺、时效析出行为、服役性能等方面综述了CuNi-Si系合金的研究现状,并针对目前该材料存在的不足,展望了高强度高导电铜合金的未来发展趋势。

增材制造FeCoNiAl系高熵合金的研究进展

FeCoNiAl系高熵合金在面心立方的FeCoNi基体中引入体心立方相稳定元素Al及其他合金化元素,因此表现出独特的显微组织、力学性能和功能性,具有广阔的工业应用前景。近年来,增材制造技术为制造超细晶粒和几何复杂的高熵合金零件提供了技术支持,引起研究人员的广泛关注。本文从打印工艺、显微结构、性能、缺陷和后处理等方面综述了增材制造FeCoNiAl系高熵合金的新进展。系统总结了几种典型增材制造技术,并讨论不同工艺下FeCoNiAl系高熵合金的晶体结构、显微组织及其相应的性能,阐述增材制造过程中与快速凝固和复杂热循环有关的缺陷形成机制。此外,介绍并总结了几种旨在进一步提高FeCoNiAl系高熵合金性能的后处理方法。最后,展望了增材制造高熵合金未来的研究方向,以解决面临的挑战,加快其在工业领域的应用。

Sc和Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金组织演变和力学性能的影响

本文采用传统铸造和热加工工艺制备复合添加Sc、Zr的高Zn含量7xxx系铝合金,通过室温拉伸实验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等,研究Sc、Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:设计制备的新型高Zn含量(w(Zn)=10.9%)铝合金的抗拉强度为769 MPa,伸长率为4.7%。合金中高含量的Zn有利于形成高密度的纳米η'相,实现优异的沉淀强化效果。Sc和Zr复合添加形成的初生Al3(Sc,Zr)相有助于细化凝固组织,而时效过程中析出的次生Al3(Sc,Zr)相则可以有效抑制再结晶和阻碍位错运动,二者结合实现了良好的晶界强化作用。

Cr含量对Fe-Cr-Si三元系合金组织和耐蚀性能的影响

为了探究Cr元素含量对Fe-Cr-Si三元系合金组织和耐蚀性能的影响,采用SEM、XRD等仪器对3种不同Cr含量的Fe-Cr-Si系合金的显微组织、硬度及其腐蚀行为展开研究,系统分析了Cr含量变化对Fe-Cr-Si系合金材料的显微组织、硬度及耐蚀性能的影响。结果表明:3种不同Cr含量的Fe-Cr-Si合金均由树枝晶和枝晶间基体组成。随着Cr含量的增加,枝晶间Fe3Si相增多,Fe-Cr固溶体相生成。相比Fe8Cr10Si合金,Fe16Cr10Si合金的硬度降低16%。10%(质量分数)HCl溶液浸泡腐蚀试验结果表明,Cr含量较低的Fe8Cr10Si合金的腐蚀情况最为严重,出现较深的腐蚀坑,腐蚀坑中的片状硅化物未能有效地防止合金被侵蚀。固溶态Cr含量的升高是促使Fe-Cr-Si合金耐蚀性能提升的主要原因。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造研究进展

Al-Zn-Mg-Cu系(即7xxx系)铝合金是军民两用最为广泛的一类超高强度铝合金,Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造技术具有复杂零件精密成形与轻量化设计等显著优势,市场需求广泛。本文综述了Al-Zn-Mg-Cu系合金增材制造技术的研究进展,总结了国内外增材制造7075铝合金目前存在的问题和改进措施。对7075铝合金增材制造技术未来的研究热点和发展方向进行了展望。

Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金阳极氧化工艺

在传统铝合金阳极氧化电解工艺基础上,添加草酸、酒石酸和柠檬酸等形成硫酸-有机酸混合体系氧化处理液,对Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金进行阳极氧化处理,探索阳极氧化工艺参数和有机酸种类对氧化膜微观形貌、耐腐蚀和耐磨性能的影响.研究结果表明:在硫酸质量分数为10%、氧化电压为18V、氧化时间为60 min、氧化温度为20℃的条件下,与纯硫酸体系相比,混合酸体系能显著增加Al-Zn-Mn-Si-Mg系压铸铝合金阳极氧化膜厚度,提高氧化膜的耐腐蚀性能和耐磨性能;其中10%硫酸-15%柠檬酸混合体系(百分数均为质量分数,下同)下的氧化膜耐腐蚀性能较强,10%硫酸-10%酒石酸体系下的氧化膜耐磨性能较优.

新型铝合金模板系统在项目中的应用

文章围绕铝制模架结构特征及优势展开分析,深入探讨新型铝合金模板系统在项目中的应用,并结合项目实践,提出具体的质量控制措施,以供参考。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金厚板截面色差原因分析及工艺改进

针对Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板截面阳极氧化过程中出现的色差缺陷问题,通过金相显微镜、扫描电镜、布氏硬度计及氧化膜测试仪等多种检测仪器,对缺陷进行了定性分析,确定了色差产生的根本原因,并开展了不同轧制工艺对Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板截面再结晶组织的影响研究。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu系厚板色差缺陷产生的根本原因与整个截面再结晶组织分布不均匀有关;精确控制轧制工艺可有效改善厚度截面的色差现象,获得满足要求的产品。

CrMo系合金结构钢的开发

采用顶底复吹转炉冶炼-LF精炼-VD真空处理-连铸-圆棒轧制工艺成功开发CrMo系合金结构钢,其化学成分、夹杂物控制水平、力学性能等各项指标均满足标准要求。结合生产实际,对CrMo系产品技术要求、工艺控制要点、试制结果进行了分析与介绍。

5xxx系铝合金研究现状及发展趋势

5xxx系铝合金因具有高耐蚀性又被称为防锈铝,是海洋工程装备的重要材料之一。随着海洋工业的快速发展和海洋环境的复杂多变,人们对海洋工程装备用材料的性能提出了更高的要求,因此5xxx系铝合金材料既要保证轻质高强还要进一步提高耐蚀性。本文综述了5xxx系铝合金中主加合金元素的含量范围,讨论了微合金元素对5xxx系铝合金组织与性能影响研究现状,分析了5xxx系铝合金的制备和热处理工艺,阐明了5xxx系铝合金热变形工艺与热处理工艺的协同调控、组织细化和性能提升的发展趋势,最后对5xxx系铝合金的微合金化、热处理工艺、热变形行为及耐腐蚀性能等方面的研究进行了展望。

Mg-Si合金系B81-型合金基因浓度及性质的研究

以Mg-Si合金系为例,根据合金基因理论和中心配位原子模型,推导密排六方(HCP)结构B8_(1)-型合金基因浓度的表达式。计算B8_(1)-型有序合金的基因浓度随Si的原子数分数(xSi)和有序度(σ)的变化,阐明B8_(1)-型有序合金的基因浓度随xSi和σ的变化特征。计算B8_(1)-型有序合金和无序Mg((1-x))Six合金随xSi的变化特征。研究结果表明:与无序合金相比,B8_(1)-型有序合金的参数如结合能等变化更大,因此,有序化可提高Mg-Si合金的抗压强度;s和p轨道上的共价电子数(分别为ns和np)随Si的原子数分数的增加而增多,当xSi>0.4时反而减少;共价电子数增多有利于提高Mg-Si合金的抗腐蚀强度,这为智能化制备高强轻质Mg合金指明了方向。

La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型合金相结构与储氢性能研究进展

氢的燃烧热值高、储量丰富、燃烧产物零污染,被认为是理想的能源载体。氢能的发展对“双碳”目标的实现具有重要的支撑作用,而氢能的发展又离不开高密度、低成本的储氢材料。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金是在La-Ni二元合金的基础上发展起来的一类新型储氢合金,具有储氢容量高、原料成本低等优势。Mg加入到La-Ni合金后进入到[A_(2)B_(4)]亚单元中,抑制了氢致非晶化现象,使结构保持稳定,加速了合金的实用化进程。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金本征储氢容量可达到1.80%以上(质量分数),显著高于已经商品化的AB_(5)型储氢合金。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金的晶体结构可调控性强,并且容易受到组成与制备条件细微变化的影响。基于以上认识,重点关注了关于La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金组成与制备技术等相关的研究报道,较为系统地综述了元素取代和制备技术等对La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金相结构与储氢性能及电化学性能的影响,总结了合金发展中尚需解决的问题,为制备性能优良的合金提供了思路与依据,并对合金未来的发展趋势进行了展望。

电渣重熔过程中渣系对NiCrMoV合金钢电渣锭洁净度的影响

针对NiCrMoV合金钢电渣重熔过程中Ti元素的烧损严重问题,通过实验室实验和热力学计算研究了不同渣系对电渣锭化学成分及夹杂物数量、成分和尺寸分布的影响规律。结果表明,电渣重熔后电渣锭中总氧含量明显增加,由自耗电极的15.1×10^(-6)增加至(31.3~42.1)×10^(-6),夹杂物数密度增加至6.54~15.95个/mm^(2),而氮含量变化不大;采用渣系70%CaF_(2)-30%Al_(2)O_(3)和55%CaF_(2)-25%Al_(2)O_(3)-17%CaO-3%MgO时,电渣锭中Ti元素的烧损严重,夹杂物以Al_(2)O_(3)为主,渣相中添加一定量的TiO_(2)能较好地控制重熔后Ti的烧损,夹杂物类型主要由Al_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)-CaOTiO_(2)、其他氧化物夹杂组成,且夹杂物中TiO2含量明显增加;通过热力学计算,揭示了渣相中添加TiO2对稳定电渣锭中Ti元素含量的作用机理;综合考虑重熔后电渣锭的洁净度水平,确定了合适的电渣重熔渣相成分(50%CaF_(2)-25%Al_(2)O_(3)-17%CaO-_(3)%MgO-5%TiO_(2))。

2xxx系铝合金材料试件圆孔翻边成形工艺优化

以2xxx系铝合金材料试件为研究对象,对其圆孔翻边成形过程,开展不同工艺参数条件下的正交实验,结合试验所得实验结果与通过数值模拟分析验证得到其最优工艺参数。研究结果表明:在机械加工冲压方法下,相同工艺参数中多道次冲压能提高2xxx系铝合金的成形能力,降低材料损伤。预制孔Φ60试件,其最优工艺参数为预开孔42 mm,保压时长为120 s,冲压温度185℃。圆孔翻边的翻孔孔径与成形高度与受预开孔影响最大,预开孔越大成形高度越低,翻孔孔径越接近理论孔径。工艺圆角只与温度有关,且对于2xxx系铝合金试件的工艺圆角会随温度的升高而升高,在230℃后趋于平稳。成形孔壁面减薄受预开孔大小的影响,预开孔越小,其成形极限越大,壁面的减薄量越大。

CoCrMo和CoCrMoW合金的组织结构、力学性能及在小牛血清溶液中的腐蚀摩擦学性能研究

为了明确CoCrMo和CoCrMoW合金在小牛血清溶液中的腐蚀摩擦行为和耐腐蚀磨损机制,使用真空熔炼技术制备CoCrMo和CoCrMoW合金,采用SEM-EDS、TEM、XRD、压缩力学性能试验和腐蚀磨损试验研究2种合金的组织结构、力学和腐蚀摩擦学性能。结果表明:2种合金均由γ-Co和ε-Co组成,且微观组织以等轴晶为主。CoCrMo合金展现出优异的压缩力学性能,且其在小牛血清溶液中具有良好的耐腐蚀性,而CoCrMoW合金出现点蚀。2种合金在小牛血清溶液中具有较好的腐蚀摩擦学性能,其摩擦系数和磨损率分别为0.11~0.21和1.01×10^(-6)~2.46×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。随着载荷和频率的增加,2种合金的摩擦系数降低,实时摩擦系数稳定性提高。在低载荷条件下,合金的耐腐蚀磨损性能随频率的增大而增强,其磨损机制以磨粒磨损为主;在高载荷条件下,合金的磨损率随频率的增加而增大,磨粒磨损和腐蚀磨损并存。总体而言,CoCrMo合金的耐腐蚀磨损性能优于CoCrMoW合金,这主要是因为CoCrMo合金具有较好的压缩力学性能和耐腐蚀性能。

Ag元素和时效时间对T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc合金拉伸性能的影响

为了明确Ag元素的添加对Al-Cu-Mg系铝合金拉伸性能的影响,针对T6态(固溶+时效处理)的热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc(-0.5Ag)合金进行了室温和高温拉伸实验。结果表明,添加0.5%Ag元素可显著提高T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc合金的室温抗拉强度、屈服强度、峰时效态及该合金在150~300℃范围的抗拉强度和屈服强度,但会降低该合金的室温和高温塑性。断口形貌的扫描电子显微镜观察与分析结果表明,在室温及高温拉伸加载条件下,T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc(-0.5Ag)合金的拉伸断口上大部分存在韧窝和撕裂棱,表现出明显的韧性断裂特点。