搅拌摩擦加工CNTs/7075铝基复合材料热膨胀性能

采用搅拌摩擦加工法制备CNTs/7075铝基复合材料,测量并分析加工态、热处理态试样的热膨胀系数,并分别用ROM、Turner和Schapery模型进行理论计算。结果表明:搅拌摩擦加工后材料的晶粒细小,CNTs的添加能进一步细化晶粒。CNTs/7075复合材料的热膨胀系数低于退火态和搅拌摩擦加工后7075铝合金试样的,说明搅拌摩擦加工对材料晶粒的细化及CNTs的加入可以有效地约束基体材料的热膨胀,且随着CNTs含量的增加,复合材料的线膨胀系数呈减小趋势。后续热处理对CNTs/7075复合材料的热膨胀系数也有影响,退火和固溶时效处理均可以降低该复合材料的热膨胀系数。理论计算发现,Turner模型计算得到的热膨胀系数预测值最接近于实测值。

基于SPS方法对B_4C/6061Al复合材料的微观组织及磨损行为研究

采用化学镀铜的方法对B4C颗粒表面进行改性,以提高颗粒与基体合金之间的界面结合强度。通过等离子放电烧结（SPS）的方法制备颗粒含量为10%~50%的B4C/6061Al复合材料;对制备的复合材料的微观组织形貌、物相组成进行观察分析,并通过高速往复摩擦磨损试验机研究分析其磨损机制。结果表明：B4C颗粒均匀分布于基体合金中,B4C颗粒表面的镀铜层在等离子烧结过程中与基体发生反应,生成第二相Al2Cu,改善了增强体与基体间的结合情况;相对于B4C/6061Al复合材料,采用镀铜处理后的碳化硼制备出的复合材料表现出较低的磨损率,其磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性

采用电化学沉积方法在AZ91镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,研究了电沉积工艺参数对羟基磷灰石涂层形貌和相组成的影响,并通过腐蚀浸泡试验、极化曲线测试等方法对该涂层的耐蚀性进行了研究。结果表明:当溶液pH为4.5,温度为60℃时,涂层的致密性最好,呈放射状的结构,主要成分为HA相,涂层的厚度约为60~70μm,与基体结合较好;HA涂层对镁合金基体具有较好的保护作用,显著提高了基体合金在生理溶液中的耐蚀性。

拉伸孪晶对AZ31镁合金薄板可轧性和组织性能的影响

通过弯曲限宽矫直工艺在AZ31镁合金薄板中预置了拉伸孪晶,随后对原始板材和预置孪晶板材进行轧制,对比分析了初始组织对板材在轧制过程中的塑性变形协调能力的影响,探索了不同轧制压下量对两种板材的组织和力学性能的影响。结果表明:弯曲限宽矫直后板材的强度和塑性都得到了提升,轧制后的原始板材剪切变形带较少。在后续的拉伸试验中,在相同压下量下塑性变形能力也明显提升。

钛/铝/镁爆炸焊复合板波形界面及力学性能

文中提出以薄的铝合金板作为过渡层,采用爆炸焊接技术成功制备钛/铝/镁层状复合材料.对钛/铝接合界面、铝/镁接合界面及钛/铝/镁爆炸复合板的整体力学性能进行了分析研究.OM和SEM试验结果表明,钛/铝接合界面和铝/镁接合界面均为波状接合界面,在铝/镁界面出现了局部熔化区;钛/铝接合界面为小尺寸波(λ=160μm,h=26μm),铝/镁接合界面为大尺寸波(λ=1 740μm,h=406μm);拉-剪试验表明,复合板沿着铝/镁接合界面断裂;弯曲性能测试表明,钛板一侧受拉时复合板弯曲强度和塑性均优于镁合金板一侧受拉,断裂始于铝/镁接合界面,最终从镁合金板一侧剪切断裂失效.

固溶处理对Mg-Zn-Y-Zr-Ca生物镁合金组织及腐蚀性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电化学工作站等设备,研究了固溶理对Mg-3.0Zn-0.6Y-0.5Zr-0.3Ca(质量分数,%)合金显微组织及生物腐蚀性能的影响。结果表明:铸态合金的显微组织由α-Mg枝晶、条状Mg_3YZn_6相和球状Ca_2Mg_6Zn_3组成。随着固溶温度(360~450℃)的升高,合金中的析出相逐渐溶解,同时,组织中有富Zr新相析出。电化学测试结果表明,合金经420℃×24 h固溶处理后,其腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-1.468 V和8.943μA/cm^2,显示出优异的耐蚀性能,这主要归因于低的第二相体积分数和细小的晶粒尺寸。

(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理

采用真空感应熔炼技术制备不同体积分数(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料,研究该系列复合材料在600~750℃高温拉伸力学行为。结果表明:(TiB_w+TiC_p)含量由0增加到7.5%(体积分数)时,(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料基体初始β晶粒和α片层得到显著细化;TiB_w及TiC_p的原位生成显著提高了基体合金的抗拉强度,并随(TiB_w+TiC_p)体积分数的增大而增大;随着拉伸温度升高,(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料抗拉强度降低而塑性增加,TiB_w及TiC_p对基体的强化作用主要源于细晶强化、载荷传递强化;(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料在600~700℃的断裂机制为TiB_w和TiC_p的断裂在750℃为增强相与基体间界面脱粘。

镁/铝层合板FSW接头微观组织及力学性能

文中采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对Mg/Al层合板进行单面、双面对接方式焊接,对接头的微观组织和力学性能进行测试.结果表明,随着焊接速度和搅拌针旋转速度的增加,焊缝表面成形良好,接头不同区域未见气孔、裂纹等缺陷,物相主要由Mg17Al12,Mg2Al3和MgAl等组成,接头部位的晶粒尺寸得到明显细化,产生了动态再结晶,金属间化合物的形成有利于动态再结晶的形核.Mg/Al层合板双面FSW焊接头的拉伸强度和断后伸长率高于单面焊接接头的强度和断后伸长率,主要是由于接头部位金属间化合物的数量和分布不同,抑制接头部位金属间化合物的形成有利于提高Mg/Al层合板FSW接头的性能.

铸造镁合金Mg-Zn-Y-Zr-Ca在模拟体液中的腐蚀行为

采用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了铸态Mg-3Zn-0.6Y-0.5Zr-0.3Ca(质量分数/%)合金的显微组织,采用失重法测试了合金在模拟体液中浸泡不同时间的生物腐蚀性能,并对合金的腐蚀行为进行分析。结果表明,Mg-3Zn-0.6Y-0.5Zr-0.3Ca合金中沿晶界连续分布的Mg3YZn6相对合金的腐蚀具有作为微阴极加速基体腐蚀或抑制腐蚀扩展的双重作用。Mg-3Zn-0.6Y-0.5Zr-0.3Ca合金的腐蚀过程分为3个阶段:晶界附近溶质原子贫化区形成几微米宽的腐蚀凹槽,在富Zr-贫Zr区形成大量腐蚀斑点,腐蚀凹槽和腐蚀斑点相互扩展破坏基体。

热轧参数对铸态AZ91镁合金组织与性能的影响

通过不同道次压下量和轧制道次的热轧成形实验,研究了不同变形条件对AZ91铸态镁合金组织和析出相演变的影响,以及合金在热轧变形中的开裂行为。实验结果表明:对AZ91镁合金多道次、小压下量轧制是实现其累积大塑性变形的途径之一。在实验轧制条件下,AZ91镁合金塑性变形仍以孪生变形为主,动态再结晶并未明显进行,仅在晶界及析出相附近发生部分不连续动态再结晶。轧制变形过程中,β-Mg_(17)Al_(12)相呈短条棒状或颗粒状分布于晶界附近,且尺寸更为细小。在晶界附近分布的脆性析出相成为微裂纹萌生的源头,随着累积变形量的增加,部分Mg_(17)Al_(12)相被轧碎形成二次裂纹,裂纹进一步沿晶界扩展,造成明显开裂现象。

Nd含量、固溶处理工艺对Mg-4Zn-xNd镁合金性能的影响

采用重力铸造工艺制备了Mg-4Zn二元镁合金及不同Nd元素含量的Mg-4Zn-xNd(x=1,2,3)三元镁合金。对铸态合金先后在420℃(24 h)、510℃(4 h)工艺条件下进行固溶处理。通过显微组织观察、动电位极化测试、浸渍试验和体外细胞试验研究了Nd含量及固溶处理工艺对Mg-4Zn-xNd(x=0,1,2,3)合金的耐腐蚀性能及细胞相容性的影响。结果表明:稀土元素Nd的添加使合金晶粒尺寸减小,以及三元合金腐蚀速率降低;铸态合金经固溶处理后,基体中第二相含量明显降低,该三元合金的腐蚀速率降低;当Nd含量达到2 wt%时,Mg-4Zn-2Nd合金的耐腐蚀性及细胞相容性最好。

固溶处理对Mg-Zn-Y-Zr-Ca生物镁合金微观组织和力学性能的影响

通过合金的制备,微观组织的观察以及力学性能的测试,研究了固溶温度以及固溶时间对医用生物镁合金Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca组织和性能的影响,选择出最佳的热处理工艺。结果表明:提高固溶温度和延长保温时间都能够使第二相溶质原子充分溶进镁基体,增大固溶度,从而提高合金的抗拉强度,但会使合金的塑性下降。本实验合金经过460℃固溶24 h后,抗拉强度达到210 MPa,伸长率达到11.7%,大大提高了铸态生物镁合金的力学性能。

两步升温热轧工艺对AZ31镁合金薄板各向异性及成形性能影响

采用两步梯度升温轧制工艺对AZ31镁合金板材进行轧制,探究轧制过程对镁合金板材显微组织织演化、各向异性及成形性能的影响。第I步轧制在300℃开展,其每道次压下量为15%;第II步轧制在550℃进行,其每道次压下量为40%。经过共4道次轧制后,最终获得厚度为1 mm的镁合金薄板。结果显示,第I步低温轧制过程不更换轧制方向时,试样中生成大量剪切带;而更换轧制方向时,组织内部主要为孪晶和再结晶晶粒。随着II步轧制温度的升高,由于动态再结晶急剧激发,剪切带数量及尺寸逐渐减小,晶粒明显细化。根据IGMA分析得出,非基面滑移,特别是棱柱面滑移活动增强。轧制退火后的AZ31镁合金薄板的力学性能得到提高,各向异性减小,冲压成形性能得到明显改善。

高含量B4C/Al6061复合材料微弧氧化机制及耐腐蚀性

用微弧氧化技术对30%B4C/6061Al复合材料进行了表面改性处理,探索了该材料的微弧氧化机制、表面反应产物和形貌。结果表明：B4C/6061Al复合材料表面生成了一层灰白色的Al2O3层,B4C陶瓷粉末颗粒与基体6061Al微间隙得到闭合,其腐蚀电流密度降低约三个数量级,耐蚀性能高于未做表面微弧氧化的复合材料。

固溶时效对Mg-2Y-1Zn-0.4Zr生物镁合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM＆EDS）、X-射线衍射仪（XRD）及万能力学试验机等研究了固溶时效对Mg-2Y-1Zn-0.4Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-2Y-1Zn-0.4Zr合金主要由α-Mg基体和沿晶界呈半连续状分布的Mg3YZn6准晶相组成;经固溶时效处理后,大部分第二相以细小的颗粒状均匀分布在基体和晶界处,同时生成部分的孪晶;T6处理后合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为258 MPa、144 MPa和15%,相比于铸态分别提高了6.6%、6.7%和8.4%。

锻造+挤压复合变形对SiC_(p)/Mg-Zn-Y-Ca复合材料组织与性能的影响

采用锻造+挤压对SiC_(p)/Mg-Zn-Y-Ca复合材料进行复合变形,研究挤压温度对其组织与力学性能的影响。结果表明:当挤压温度从190℃降低到150℃时,SiC_(p)/Mg-Zn-Y-Ca复合材料的晶粒尺寸随挤压温度的降低而逐渐细化,同时再结晶体积分数也随之减少。不同的挤压温度下复合材料中均存在MgZn_(2)相的动态析出,且析出相尺寸随挤压温度降低逐渐减小,而析出相体积分数逐渐增加。在150℃以0.1 mm/s的挤压速度挤压后,SiC_(p)/Mg-Zn-Y-Ca复合材料的强度最高,其屈服强度和抗拉强度分别为337.2和405.3 MPa。

放电等离子烧结温度对ZK61镁合金组织及力学性能的影响

以ZK61合金粉末为原料,通过放电等离子烧结的方法制备了ZK61生物镁合金块体,研究了不同烧结温度对合金块体微观组织和力学性能的影响。结果表明:制备出的ZK61合金块体内部结构致密,组织分布均匀,晶粒细小,块体致密度随烧结温度逐渐提高,在520℃时达到99.24%;随着烧结温度的升高,粉末颗粒间原子扩散作用增强,ZK61合金块体的力学性能也逐渐提高,在烧结温度为520℃时综合性能最好,其中显微硬度由370℃时的69.2 HV增加到79.3 HV,抗压强度和抗弯强度也获得最大值,分别为304 MPa和94.7 MPa,压缩率逐渐变大,韧性提高。

退火处理对轧制结合镁/铝/钢复合板组织及力学性能的影响

组装了304奥氏体不锈钢/1060铝/AZ31镁/1060铝/304不锈钢5层复合板坯,采用加热轧制复合的方法制得了包覆不锈钢的镁基层合板。研究了不同轧制下压量对复合板材拉伸性能的影响以及后续热处理对复合板材拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,不同下压量层合板的拉伸曲线呈现出不同的下降趋势。当下压量为39%时,层合板具有最优的力学性能。对39%下压量的层合板进行不同温度的后续退火处理后,层合板的抗拉强度先上升后下降,屈服强度下降,伸长率先快速上升,然后下降,最后趋于稳定。退火后镁层组织发生明显变化,由大变形晶粒、孪晶和动态再结晶的组合形貌演变为均匀的等轴状晶粒。

纯镁在氢化脱氢过程中的表面组织纳米化及硬度

采用氢化脱氢法研究了氢化脱氢过程中纯镁的表面组织演化机理。并对试样的硬度进行了分析。结果表明：相比原始铸态纯镁材料,经过60 h氢化脱氢后的纯镁表面获得了约10μm厚的纳米晶粒层,其表面硬度（HV4.9）是铸态材料的2.5倍。

HD+SPS多孔镁的制备及其组织性能研究

利用氢化脱氢(HD)+放电等离子烧结(SPS)工艺制备了多孔镁块体材料,研究了不同MgH2含量下多孔镁孔隙率、孔结构及压缩和吸能性能。结果表明,HD+SPS法制备的总孔隙率分别为7.5%和17.8%的多孔镁,且其孔径尺寸细小,内部组织均匀;孔隙率为17.8%的多孔镁具有相对较低的压缩屈服强度43 MPa,单位体积吸能较高,为34.04 MJ/m^3,最大能量吸收效率为1.42。17.8%孔隙率的多孔镁压缩应力-应变曲线较7.5%孔隙率的多孔镁有相对较低的屈服强度及较长的应力平台阶段,在能量吸收材料应用上更具优势。