热处理对ZAS35合金力学性能的影响

ZAS35合金是在Zn-Al合金的基础上研制的一种新型耐磨合金。利用SX-8-10型箱式电炉、JB30A冲击试验机和HB-3000型布氏硬度计研究了热处理前后ZAS35合金的性能。结果表明,ZAS35的最佳固溶处理工艺为:375℃×3h水淬。固溶处理使铸造合金的冲击韧度提高20%以上,强度和硬度提高15%以上。固溶处理后,采用175℃×1.5h空冷的时效工艺,冲击韧度比铸态提高45%以上。

变质处理对ZAS35合金力学性能的影响

采用SG-5-12型批埚电阻炉熔炼ZAS35合金并对其进行变质处理,XMT与DM-6801型数字温度表测量、控制合金液温度。利用JB30A冲击试验机和HB-3000型布氏硬度计研究变质处理对合金力学性能的影响。结果表明,在720℃加入1％的综合变质剂,合金的性能最好,a_k值达到54.3J/cm^2,提高80％,HB达到125,提高10％以上。

喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究

采用人工神经网络(ANN)的方法,研究挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率对喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料力学性能的影响,建立了TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率,输出参数为复合材料的抗拉强度。该模型可以仿真TiC_(p)/ZA35复合材料在不同热挤压工艺参数下的力学性能,也可以优化热挤压工艺参数,模型结果与实验结果误差小于1.8%,拟合率为0.986。推荐热挤压工艺优化参数为:挤压比22,挤压比压415 MPa,挤压温度315℃,挤压速率8 mm·s^(-1),此工艺条件下复合材料的抗拉强度为486.7 MPa。热挤压间接对复合材料进行了时效处理,材料晶内析出晶须状和颗粒状的MnAl6强化相。弥散强化和位错强化作用使热挤压喷射沉积TiCp/ZA35复合材料较未挤压复合材料抗拉强度提高38.3%。

喷射沉积ZA35合金的组织与力学性能

采用了喷射沉积技术制备ZA35合金,并添加合金元素Mn,研究了其成形后的组织与力学性能。结果表明,喷射沉积锌铝合金的抗拉强度同金属型铸造相比,室温时高出41.4%,150℃时高出53.3%,180℃时高出63.5%。伸长率随温度升高而明显增加。其晶粒细小,组织分布均匀,ε相和Mn相化合物分布于晶界和枝晶间,能够抑制枝晶的发展,细化组织。

喷射成形高锰ZA35合金的工艺及组织研究

利用优化工艺参数的喷射成形技术制备含Mn3.5%(质量分数,下同)的ZA35合金坯,比较了铸态和喷射成形态合金的微观组织。研究表明:喷射成形态合金晶粒细小,组织分布均匀;元素Mn在铸态组织中主要以大量富Mn独立硬化相分布于晶界或晶界附近,喷射成形合金组织中富Mn相消失,元素Mn溶入基体,固溶度明显提高。元素Mn在铸态和喷射成形态合金基体中分布规律一致,即在α富铝相中的固溶度显著高于在η富锌相中的固溶度。热挤压后,喷射成形3.5%Mn-ZA35中有类似纳米级晶须状和颗粒状的MnAl6析出。

喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金的力学和摩擦磨损性能

在ZA35合金基础上添加适量的合金元素锰,采用喷射沉积+热挤压的成形方法获得试验材料,对试验材料的力学性能和摩擦磨损性能进行了测试,用扫描电镜观察了其组织和磨损形貌,用X射线衍射仪测定了物相。结果表明:喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金与金属型铸造相同成分合金相比,前者组织均匀,晶粒细小,抗拉强度明显提高,达到484.2 MPa;喷射沉积ZA35-3.5%Mn合金中的合金元素锰形成了硬质相作为承载相,使其耐磨损性能提高。

Zr对ZA35合金电化学腐蚀行为的影响

为了探索Zr对ZA35合金电化学腐蚀性能的作用规律,采用开路电位测定、动电位扫描技术对不同Zr含量的ZA35合金的耐蚀性进行了研究。结果表明,电化学腐蚀条件下,在3.5%NaCl溶液中,与ZA35合金相比,添加0.2%Zr的ZA35-0.2%Zr合金的开路电位变正,腐蚀电流密度减小59.4%,耐腐蚀性增强。Zr对ZA35合金晶粒的细化和改变电极反应生成有保护性的腐蚀产物是提高ZA35合金耐电化学腐蚀性的主要因素。

Al_2O_(3(p))/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解,在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒。实验结果表明:采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程,可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合,进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料;与基体合金ZA35相比,复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高。

微量元素Zr对ZA35合金组织及力学性能的影响

研究了添加合金元素Zr对ZA35合金组织及力学性能的影响。结果表明:元素Zr在组织中主要以Al3Zr相形式存在,元素Zr能够细化晶粒,使粗大的树枝晶组织转变为团聚状组织,一次枝晶臂由细长变得短粗且圆整;Zr含量为0.3%时,合金的抗拉强度为354 MPa,硬度为HB 136,与未添加合金元素的ZA35合金相比,抗拉强度提高了29 MPa。

铸态和喷射成形ZA35-3．5Mn合金盐雾腐蚀行为

采用喷射沉积技术制备Mn含量为3.5%的ZA35合金,在质量分数为3.5%的NaCl盐雾条件下研究ZA35合金的腐蚀行为。结果表明,喷射成形态合金腐蚀动力学曲线满足抛物线型,腐蚀速率远远低于符合直线动力学规律的铸态合金。产生腐蚀的原因是富Zn-η相的优先溶解。铸态合金中大量片状富Mn相MnAl6的存在,提供了η相溶解的快速通道,加速腐蚀;喷射成形态合金中Mn全部固溶,降低了η相和α相电位差,减缓腐蚀。

Ni及热处理对ZA35合金阻尼性能的影响

研究合金元素Ni和热处理对ZA35合金组织和阻尼性能的影响。结果表明:0.3%Ni使ZA35合金组织细化,二次枝晶臂间距减小,热处理后出现粒状组织;ZA35合金的内耗随温度升高而增加,随测试频率升高而下降,在测试频率为1 Hz、温度为140℃,ZA35合金的内耗达到0.076;测试温度为140℃,ZA35-0.3%Ni合金阻尼较ZA35合金增加12.1%,热处理后阻尼较ZA35合金增加25.8%。

喷射成形ZA35-3．5Mn合金的时效特性

采用喷射成形技术制备Mn含量为3.5%的ZA35合金,在不同温度和时间条件下研究了ZA35合金的时效特性。用X射线衍射、扫描和透射电镜等手段研究了合金的显微组织,并测定了合金的力学性能。结果表明,时效处理对喷射成形高锰ZA35合金力学性能影响明显。时效过程中,合金硬度随时间的延长出现了双峰现象。热力学稳定相MnAl6优先从过饱和的α-Al(η-Zn)中析出;随时效温度升高和时效时间延长,亚稳相Al11Cu5Mn3和CuMnZn6依次析出。时效析出的纳米级晶须状和颗粒状MnAl6显著提高了合金的力学性能,抗拉强度可达518MPa,硬度为HB156,伸长率为9.85%。

轧制工艺对ZA35合金组织和性能的影响

为了提高ZA35合金的力学性能,采用轧制工艺制备ZA35合金板坯,利用x-射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OE)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等技术分析和检测了ZA35合金铸态、不同轧制态和热处理态的显微组织和性能.结果表明:轧制可以显著提高ZA35合金的综合力学性能,使抗拉强度提高了27.8%,硬度指标提高了36.4%,伸长率比铸态增加了近2倍.轧制使合金组织细化,初生α相增多,ε相由块状变成细小的点状弥散分布于枝晶间.轧制合金在经过365℃固溶3h和120℃时效12h热处理后合金力学性能最好,抗拉强度达到512MPa、伸长率为4.9%、硬度为HB127.

喷射成形ZA35合金的高温磨损行为

采用喷射成形快速凝固技术制备了ZA35-3.5Mn耐磨合金,分析了合金的微观组织,利用摩擦磨损实验研究了合金的耐磨性。结果表明:喷射成形合金具有比铸造合金更细小的微观组织,摩擦因数随温度升高缓慢增加,其摩擦特性比较稳定,是一种比较理想的耐磨材料,具有比铸造合金更高的耐磨性和减磨性。喷射成形合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损和疲劳磨损,铸造合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损、粘着磨损和部分氧化磨损。

ZA35合金在NaCl水溶液中的电化学行为

为了对合金元素Mn如何影响ZA35合金的电化学腐蚀性能有更深的认识,采用动电位极化方法测试了铸态ZA35和1.0%Mn-ZA35合金在不同温度的NaCl水溶液中的开路电位和极化曲线,分析了温度和合金元素Mn对合金电化学腐蚀性能的影响。实验结果显示:随着NaCl溶液温度升高,合金的开路电位下降(负移),并且1.0%Mn-ZA35合金较铸态ZA35的开路电位低;NaCl溶液温度升高,铸态ZA35合金和1.0%Mn-ZA35合金腐蚀电流密度逐渐增加;相同温度下,1.0%Mn-ZA35合金较铸态ZA35合金腐蚀电流密度大。Mn做为合金元素,在ZA35合金基体中固溶度很小,1.0%Mn-ZA35合金中析出富锰相,降低了耐腐蚀性能。

Zn-Al-Sr-Cu合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

为研究合金元素Sr对ZA35合金耐腐蚀性能的影响,采用电化学工作站测试ZA35和ZA35-0.15Sr两种合金在20,40,60℃NaOH溶液中的开路电位和极化曲线,结合合金组织和表面腐蚀形貌,探讨了Sr对ZA35合金电化学腐蚀性能的作用规律。结果表明:两种合金的开路电位均随NaOH溶液温度升高而降低,相同温度下,ZA35-0.15Sr合金的开路电位较ZA35高;两种合金在弱极化时发生活化溶解,在强极化时发生钝化,相同温度下,ZA35-0.15Sr合金的耐腐蚀性能较ZA35合金高;Sr对ZA35合金晶粒及枝晶的细化效果明显,从而提高了合金在NaOH溶液中的耐腐蚀性能。

喷射成形ZA35-3.5%Mn合金腐蚀行为研究

为了使喷射成形ZA35-3.5%Mn合金能够在实际的环境下更好的利用,采用自腐蚀电位测定、动电位扫描技术对喷射成形ZA35-3.5%Mn合金的耐蚀性进行了研究。结果表明,电化学腐蚀条件下,在3.5%NaCl溶液中,与喷射成形ZA35合金相比,喷射成形ZA35-3.5%Mn合金的自腐蚀电位变正,腐蚀电流密度减小,耐腐蚀性增强。Mn元素的加入提高了合金的耐蚀性能。

挤压比对喷射成形高锰ZA35合金的影响

利用喷射成形与热挤压两种工艺相结合的方法制备高锰ZA35合金,研究了不同挤压比对喷射成形沉积坯件材料在320℃热挤压的微观组织及力学性能的影响。结果表明,喷射成形能够有效地抑制ZA35-3.5Mn合金中粗大的富Mn相的析出,获得均匀细小的组织;在随后的热挤压过程中,通过较低挤压比即可使ZA35合金达到致密,在室温下具有良好的力学性能。

挤压比压对喷射沉积ZA35-3.5Mn合金组织及力学性能的影响

利用喷射沉积工艺制备ZA35-3.5Mn合金,研究挤压比压对其微观组织及力学性能的影响。结果表明:挤压比压由400 MPa升至460 MPa,锭坯合金晶粒逐渐细小,挤压比压再升高,合金组织变粗大,挤压后合金中析出富锰相。随着挤压比压的增加,抗拉强度、硬度及伸长率增加,当挤压比压为460 MPa,综合力学性能达到最大,挤压比压继续增加,抗拉强度和硬度略上升,而伸长率明显下降。

热处理对TiC_P/ZA35复合材料电化学性能的影响

采用喷射沉积Al-Ti-C预制体和ZA35合金的混熔体制备原位反应TiC_P/ZA35复合材料,对TiC_P/ZA35复合材料进行固溶时效处理。利用金相显微镜、X射线衍射(XRD)和电化学工作站研究了固溶与时效处理后复合材料的组织和电化学性能。结果表明,TiC_P/ZA35复合材料组织为细小等轴晶,Ti C颗粒分布均匀。经过350℃×4 h固溶+150℃×6 h时效处理后,析出相主要是MnAl_6和Al_(11)Cu_5Mn_3。在3.5%NaCl溶液中,经过350℃×4 h固溶+150℃×6 h时效处理的复合材料腐蚀电流密度最小,为0.005 m A/cm^2,相对于未处理复合材料减小73.7%。适宜热处理相对于未处理复合材料的电阻增加和电极双电层电容下降是改善耐蚀性的主要原因。在本实验中,TiC_P/ZA35复合材料最佳的热处理工艺是350℃×4 h固溶+150℃×6 h时效。