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.

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。

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。

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。

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。

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%。

原位TiC/7075Al基复合材料的界面结构特征

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察复合材料中的原位TiC颗粒的形貌,并研究原位TiC颗粒与7075Al基体之间的界面微观结构。结果表明,原位TiC颗粒尺寸分布于亚微米级,形貌呈近球形,在复合材料界面处7075Al基体与原位TiC颗粒具有Al(200)//TiC(200)、Al基体(216)∥TiC(111)的晶体学位向关系并形成共格界面,界面干净,无任何反应物,Al基体的(200)晶面优先沿原位TiC颗粒的(200)晶面生长,其(216)晶面优先沿原位TiC颗粒的(111)晶面生长。

TiC_p/Al预制块在Mg中熔化过程研究

将TiC_p/Al预制块以不同的工艺加入到Mg液中进行熔化试验。结果表明 ,未搅拌时TiC_p/Al预制块在 80 0℃的Mg液中保温 60min后仍不熔化 ,采用合适的搅拌工艺可使TiC)_p/Al预制块熔化 ,并且使TiC粒子在熔体中均匀分布。TiC_p/Al预制块在Mg液中的熔化过程机理为 :基体Al通过熔化和对流扩散进入到Mg液中 ,TiC粒子间的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏 ,并随Mg液流动进入到Mg液中。机械搅拌可使TiC粒子在Mg液中均匀分布。

原位合成TiC_p/Al预制块及其在镁液中的熔化行为

采用XD法原位合成TiCp/Al预制块,并通过XRD、SEM、EDAX和DTA等手段研究了预制块的组织和性能,探讨了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化行为。结果表明:TiCp/Al预制块中,基体Al的熔点约为635.7℃,略低于纯铝的熔点,但TiC粒子之间存在较强的结合力,使其在高温加热时仍能保持原有形状;未搅拌时,TiCp/Al预制块在800℃的镁液中保温60min后仍不熔化,采用搅拌工艺有利于促进TiCp/Al预制块的熔化,并且使TiC粒子在熔体中均匀分布。TiCp/Al预制块在镁液中熔化时,基体Al通过熔化和对流扩散进入到镁液中,TiC粒子间的较强的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏,并随镁液流动进入到镁液中。机械搅拌可使TiC粒子在镁液中均匀分布。

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。