纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料超声滚压数值仿真研究

超声滚压数值仿真研究亟待丰富和深入开展。采用温度-应变率相关Johnson-Cook本构模型描述纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料塑性变形行为,通过Gleeble热压缩模拟实验结合最小二乘拟合标定相关本构参数。利用有限元软件ABAQUS构建3D全六面体渐变网格模型,通过6个步骤对复合材料超声滚压强化过程进行了数值仿真研究。结果表明,残余应力分布的仿真结果与实测结果存在明显差异,但网格失效形式较好地反映了表层材料的开裂和分层,从模拟角度验证了往复超声滚压过程中过度塑性变形导致材料表面损伤的现象。该结果对金属基复合材料超声滚压工艺的探索和相关数值仿真研究的深入开展具有重要指导意义。

TiC_P/7075铝基复合材料的半固态触变成形

用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075铝基复合材料,并进行半固态触变成形试验,研究了TiCP/7075铝基复合材料的半固态触变成形性及其成形后的微观组织与力学性能。结果表明,该材料具有良好的半固态触变成形性,在成形压力仅为20～25MPa的条件下,就能够进行半固态触变成形。在625℃进行半固态触变成形后,其组织仍能保持均匀的等轴晶特征,平均晶粒尺寸为30～40μm;半固态触变成形试件经T6处理后其硬度HRB为82～85。

Al_3Ti/7075铝基复合材料固溶处理工艺研究

研究了固溶处理对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经480℃固溶5 h后,复合材料显微硬度达到最大值68.72 HV。随固溶温度升高和固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但会发生再结晶,晶粒发生长大。复合材料经T6人工时效后硬度达到83.46 HV。

TiC_P/7075铝基复合材料的半固态触变成形工艺研究

采用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075铝基复合材料,进行半固态触变成形试验。研究TiCP/7075铝基复合材料的半固态触变成形性及其成形后的微观组织与力学性能。结果表明,该材料具有良好的半固态触变成形性,在成形压力仅为20~25MPa的条件下,就能够进行半固态触变成形。在625℃进行半固态触变成形后,其组织仍能保持均匀的等轴晶特征,平均晶粒尺寸分布于30~40μm;半固态触变成形试件经T6处理后其硬度达到(HRB)82~85。

7075铝基复合材料多级固溶和时效处理工艺

研究了多级固溶和时效处理工艺对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,经XRD衍射图谱分析,该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经440℃/3h+480℃/2h处理后,其显微硬度值为110.2HV,硬度比单级固溶提高了10%。在同一固溶温度下,随着固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但是会发生晶粒长大现象。基体合金和复合材料在同一温度(120℃)下时效时,复合材料时效速度要比基体合金时效速度快,复合材料的时效峰值硬度为147.73HV。

喷射沉积7075/15SiC_p铝基复合材料高温拉伸变形与断裂行为

在300～450℃和0.001～0.1s-1的条件下,对喷射沉积7075/15SiCp铝基复合材料板材的高温拉伸变形与断裂行为进行了研究,用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口。结果表明,流变应力随温度的升高而下降,表现出相当的应变软化直至断裂。伸长率随着温度的升高和应变速率的降低而增加,但其应变速率敏感系数最大值仅为0.24,表明不存在超塑性,变形激活能为379kJ/mol,比基体7075铝合金变形激活能高。拉伸断裂行为主要由延性断裂机制控制,其基体金属可见大量局部塑性变形特征,无界面滑移是导致喷射沉积7075/SiCp复合材料过早断裂而不出现超塑性的主要原因。

SiC-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料搅拌工艺优化研究

采用液态搅拌铸造法制备Si C-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料。利用OM、XRD、SEM、直读光谱仪和布氏硬度计,通过正交试验分析了搅拌温度、搅拌速度和搅拌时间等对复合材料中Si C和Al_3Ti分布、收得率及复合材料硬度的影响。结果表明,Si C-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料的最佳搅拌温度为800℃,搅拌速度为450 r/min,搅拌时间为20 min。

纳米Al_(2)O_(3)/7075铝基复合材料压缩性能与失效机制研究

采用高能球磨结合真空热压烧结工艺制备了高体积分数纳米Al_(2)O_(3)颗粒增强7075铝基复合材料,并研究了该复合材料的压缩性能和相应的变形与断裂失效机制。结果表明,添加高体积分数(15vol.%)纳米颗粒能够显著提高7075铝基复合材料的强度,屈服强度和抗压强度分别可达780 MPa和920 MPa,比7075铝合金分别提高150%和77%,失效应变可达6.46%。该复合材料的变形失效机制为局部剪切带在应力集中处形核并扩展形成微裂纹。该复合材料的断裂失效机制为:宏观上与加载方向呈45°的剪切脆性断裂,微观上为韧脆混合断裂模式。

TiC_p/7075 Al基复合材料二次加热中晶粒长大规律

采用原位反应近液相线铸造法制备4.4%TiCp/7075Al基复合材料,在600℃保温10～60 min,水淬固定其半固态组织,研究半固态二次加热过程中合金的晶粒长大规律,并与采用同样方法制备的7075基体合金进行对比分析。结果表明,4.4%TiCp/7075Al基复合材料的晶粒粗化速率常数为118.96μm3/s,远小于7075基体合金的晶粒粗化速率常数311.7μm3/s,晶粒长大速率明显减慢。分析其原因,由于原位TiC颗粒的生成,使得4.4%TiCp/7075Al基复合材料的晶粒长大激活能增加约50%,从而对二次加热过程中晶粒迅速长大的行为起到了显著的抑制作用。

放电等离子烧结制备TiC/7075铝基复合材料实验研究

在实验中运用放电等离子烧结技术制备TiC/7075铝基复合材料,并分析了不同TiC含量的TiC/7075烧结块体的组织结构和力学性能。采用球磨工艺混合7075合金粉和TiC粉末,在500℃下烧结制备TiC/7075铝基复合材料;利用XRD、SEM、EDS、HVS-1000分析烧结块体的物相、微观组织、维氏硬度。研究发现,烧结制备的TiC/7075铝基复合材料中只有Al和TiC相,没有新相形成; TiC在基体材料中分布均匀,制备的烧结块体致密度高达98%,其维氏硬度随着TiC含量的增加而增加。

原位TiC颗粒增强7075Al基复合材料的制备及微观组织

采用原位反应近液相线铸造方法成功制备出4.4%(质量分数)TiC颗粒增强7075 Al基复合材料。对原位反应过程进行了热力学与动力学分析.通过XRD分析及SEM观察显示,原位生成的TiC颗粒与基体润湿良好,且弥散细小均布于7075基体中,晶界上无明显的偏聚.

纳米TiC复合焊丝和7075铝合金的脉冲TIG焊组织和性能及工艺优化

使用纳米TiC复合(Al-Zn-Mg-Cu)焊丝对7075-T651铝合金板材进行交流脉冲钨极氩弧焊(tungsten inert gas,TIG),以焊缝抗拉强度为响应值,通过正交试验分析优化焊接脉冲电流、脉冲频率和焊接速度3个参数,对不同工艺下的焊缝进行拉伸测试、气孔率分析和微观组织分析。结果表明,在焊接电流过高和焊接速度过低时,容易导致纳米颗粒聚集,氢气泡在颗粒处形核并汇集长大,形成气孔。通过正交试验法探究纳米TiC复合焊丝焊接7075铝合金的最佳工艺为基值电流160 A,脉冲电流180 A,脉冲频率100 Hz,焊接速度3 mm/s。在合适的焊接工艺下,纳米颗粒在基体中的均匀分散,同时可以抑制晶内析出相长大,提高焊接接头性能。

Al_3Ti/7075铝基复合材料磨损性能研究

研究了超声原位制备的Al3Ti/7075铝基复合材料在不同载荷和滑动摩擦速度下的干摩擦磨损性能。采用SEM对磨损面和磨屑显微组织进行观察与分析,讨论了不同载荷下材料的磨损机制。结果表明:基体和复合材料磨损质量损失随着滑动摩擦速度和载荷的增加而增加。基体和复合材料都是从轻微磨损向严重磨损转化。当载荷为10～30N时,基体和复合材料表现为擦伤磨损的特征;当载荷为120N时,基体和复合材料表现为剥层磨损的特征,基体的磨损质量损失与铝基复合材料相比尤为严重;在此条件下,复合材料与基体相比磨损性能增加了14.6%～18%。

6061铝颗粒层增强7075铝基复合材料的微观结构及阻尼性能

采用热轧法制备出具有颗粒层状结构的6061p/7075铝基复合材料以改善7075铝合金的阻尼性能。通过OM、SEM、EDS和XRD分析6061p/7075层状铝基复合材料的微观组织,分别采用万能力学试验机和动态热机械分析仪分析其力学性能和阻尼行为。研究表明,6061铝颗粒层存在大量的颗粒间界面和微小孔隙,6061铝颗粒层与7075铝基体之间界面结合良好,没有发生界面反应;6061p/7075层状铝基复合材料最大抗拉强度为370.5 MPa,比7075铝基体提高了30%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的内耗值分别随着温度和应变量的升高而增大,复合材料的阻尼性能明显优于7075铝基体,在360℃时,复合材料的内耗值高达0.117,比7075铝基体提高了149%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的储能模量分别随着温度和应变量的升高而降低,在30℃时,复合材料的储能模量为38601 MPa,比7075铝基体高16%。

SiC_p/Al-5Mg复合焊丝焊接7075铝合金TIG焊接工艺及接头组织性能分析

采用半固态搅拌超声辅助铸造法结合轧制工艺制备复合材料焊丝,使用该焊丝对7075-T651超硬铝合金进行半自动TIG(tungsten inert gas)焊。以抗拉强度为响应设计值通过正交试验分析法优化焊接电流(I)、频率(f)、坡口角度(α)和气流量(v)4个焊接工艺参数,并对不同工艺参数下的焊接接头进行拉伸性能、显微硬度、显微组织和焊缝成形分析。探究在不同工艺参数的作用下,复合材料对焊接接头性能的影响规律及作用机制。试验结果表明,焊后SiC颗粒(SiCp)部分原位反应生成了稳定的Al4SiC4硬质颗粒;对于焊接接头抗拉强度最佳工艺参数为:焊接电流I=200 A、焊接频率f=中频(M)40 Hz、气流量v=12 L·min^-1和坡口角度α=60°;对于焊后SiC颗粒的存在及分散程度的最佳工艺参数为:焊接电流I=180 A、焊接频率f=低频(L)10 Hz、气流量v=12 L·min^-1和坡口角度α=60°。通过试验结果分析,合适的工艺参数可以保持颗粒的分散和抑制中间相的析出,从而提高焊接接头的综合性能。