Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料的热变形行为与热加工图

采用内氧化-快速热压烧结方法制备了Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料,利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对其进行热变形试验(变形温度为600~900℃,变形速率为0.001~1 s^(-1)),绘制了其真应力-真应变曲线,根据双曲正弦模型计算了复合材料的热变形激活能和本构方程,得到了Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料热变形过程的热加工图。结果表明:Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料的热变形激活能为287.227 kJ/mol,根据热加工图,确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为变形温度为800~900℃、变形速率为0.25~1 s^(-1)。

基于二元堆积理论高致密CuW复合材料制备及耐电弧侵蚀性能研究

目的提高CuW复合材料的致密度及耐电弧侵蚀性能。方法基于二元堆积理论设计并制备了双粒径W颗粒混杂CuW75复合材料,通过微观组织表征、硬度测试、导电率测试及密度测试,重点对比研究了单粒径CuW75复合材料和双粒径混杂CuW75复合材料致密性和微观组织的内在关联,并通过电接触实验研究了双粒径混杂CuW75复合材料耐电弧的侵蚀性能。结果双粒径混杂CuW75复合材料微观组织均匀,W相及Cu相网络连通程度高,致密度高达99.79%,较CuW75复合材料国家标准致密度提升了2.9%,硬度较CuW75复合材料国家标准提升了6.7%。电接触实验结果表明,双粒径混杂CuW75复合材料熔焊力波动幅度小,平均熔焊力(35.06cN)较1μm单粒径CuW75复合材料的降低了11%;平均燃弧能量(147.29mJ)及平均燃弧时间(2.53ms)较1μm单粒径CuW75复合材料的分别下降了38%和36%。双粒径混杂CuW75复合材料受电弧侵蚀面积小,侵蚀坑较浅,耐电弧侵蚀性能优异。结论双粒径混杂W颗粒制备CuW复合材料可以明显提升材料的致密度及微观结构连通性。双粒径混杂CuW复合材料可以更好地分散电弧,具有优异的抗熔焊性能及耐电弧侵蚀性能。

弥散铜/35Cr电触头材料的热变形行为

通过快速热压烧结和内氧化法相结合制备了Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料,在变形温度和试验速率分别为650~950℃和0.001~1 s^(-1)下,采用Gleeble−1500D型试验机对材料进行热变形试验,通过其真应力−真应变曲线分析了两种试验参数对流变应力的影响,并构建了复合材料的本构方程和热加工图,分析其热加工参数。结果表明:复合材料的Cr颗粒均匀分布在纳米γ-Al_(2)O_(3)弥散强化Cu基体上,其烧结态致密度、导电率和显微硬度分别为98.9%、44.4%IACS和145HV。Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料具有热敏感性和正应变速率相关性,并且在变形量为0.3~0.5时最佳变形温度和应变速率参数分别为650~680℃、0.55~1 s^(-1)和810~950℃、0.007~0.123 s^(-1)。

铸态Cu-1.16Ni-0.36Cr合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500型热模拟试验机,研究了Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在变形量为50%、变形温度为750~950℃、变形速率为0.01~10 s^(-1)下的热压缩变形行为,建立该合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在700~900℃的变形温度下以动态回复为主,在950℃下发生完全的动态再结晶。通过真应力应变曲线得到了该合金热变形的本构方程和热加工图。根据应变对流变应力的影响对本构方程进行修正,通过修正后的回归方程对流变应力进行模拟,模拟结果与实验结果吻合。热加工图表明,该合金适宜的热变形工艺参数为900~950℃和0.1~1 s^(-1),其中950℃和1 s^(-1)变形条件下组织状态最佳,为晶粒细小均匀的等轴晶。

W-50%Cu复合材料的高温变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量0.7的条件下,对W-50%Cu复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行了研究和分析。试验结果表明:W-50%Cu复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的W-50%Cu复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用W-50%Cu复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,可确定其热加工工艺优先选择变形温度650～700℃、应变速率1～5 s-1或变形温度850～950℃、应变速率0.01～0.1 s-1。

汽车车身用铝合金与钢的异种材料电阻点焊技术研究现状

综述了铝合金与钢的异种材料电阻点焊技术的研究现状。介绍了工艺垫片法和过渡层法两类工艺方法,分析了其各自特点。利用工艺垫片法能够以较低的焊接电流获得具有很高抗剪强度的接头;采用过渡层法能获得具有较高抗拉强度的接头,但焊接时需要较高的焊接电流。探讨了界面反应层对接头性能的影响。认为铝钢异种材料连接时,界面反应层的控制是获得优质连接接头的关键,并就此指出了今后铝钢的电阻点焊的研究方向。

Al_2O_3/Cu-WC复合材料热变形行为及热加工图

在Gleeble 1500D热模拟机上对Al2O3/Cu-WC复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为350-750℃、应变速率为0.01-5 s 1条件下的热变形行为。结果表明:Al2O3/Cu-WC复合材料高温流变应力—应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,其激活能为229.17 kJ/mol。根据材料动态模型,计算并建立Al2O3/Cu-WC复合材料的热加工图,据此确定热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其热加工温度为650-750℃,应变速率为0.1-1 s 1。

轻金属材料超声波焊接的研究现状

介绍了铝合金、镁合金的国内外超声波焊接的最新研究现状,分析了各种工艺方案的特点与效果。以往的研究结果表明:焊前用乙醇润湿铝合金表面可提高其超声波焊接性,而对于镁合金则通过卤化处理可以有效地提高其超声波焊接接头强度;采用一定的钎料对铝合金、镁合金进行超声波钎焊能较好提高其接头力学性能。并指出了超声波钎焊将成为今后铝合金、镁合金等轻金属超声波焊接的发展方向。

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。

金属陶瓷-锰钢复合材料的制备及磨损机理

通过扫描电镜对金属陶瓷-锰钢复合材料的组织、结合情况和磨损形貌进行了研究,并探讨了复合材料的结合和磨损机理.实验结果表明:烧结金属陶瓷和锰钢的结合为冶金结合;金属陶瓷磨损形貌为少量的犁沟.

金属零件表面滚压强化技术的现状与展望

介绍了金属零件表面滚压强化技术的概念、历史和工艺特点,综述了表面滚压技术的强化机理和各种工艺方法,展望了该技术今后的发展趋势。

Cu-Ti-Ni-Mg合金的热变形行为及热加工图

通过真空熔炼制备了Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金,采用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,在0.001~10 s^(-1)应变速率和550~950℃变形温度下,对Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金进行了热变形试验。在流变应力的基础上得到了合金的本构方程,绘制了其热加工图,分析了合金的微观组织演变和析出相类型。结果表明:Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金的峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增加而增大。变形温度的升高对动态再结晶有促进作用,合金的主要析出相为CuNi2Ti。Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金的最佳热加工区域为应变速率0.001~0.15 s^(-1),变形温度850~950℃。

基于SPS工艺制备的W-25 mass%Cu复合材料的组织与性能

采用放电等离子烧结(SPS)制备了W-25 mass%Cu复合材料,研究了烧结温度(900、950、1000、1050℃)对W-25 mass%Cu复合材料微观组织和性能的影响规律,重点研究了其耐电弧烧蚀行为。结果表明:采用SPS工艺制备的W-25 mass%Cu复合材料的组织分布均匀;随着烧结温度的升高,复合材料的致密度、导电率和硬度呈现出先增加后减小的趋势。当烧结温度为1000℃时,W-25 mass%Cu复合材料的综合性能最佳,其致密度、导电率和硬度最高,分别为96.7%、42.86%IACS和205.5 HB;压缩强度和断裂应变取得最大值,分别是875 MPa和26%。W颗粒的动力学生长行为研究结果表明晶格扩散是W颗粒长大的主导机制。在电弧烧蚀过程中,随着烧结温度的升高,W-25 mass%Cu复合材料表面的侵蚀区域先变小后增大、烧蚀坑逐渐变浅、烧蚀坑直径变宽。与900℃烧结制备的W-25 mass%Cu复合材料相比,1000℃烧结制备的W-25 mass%Cu复合材料的烧蚀坑直径扩大了47.3%,烧蚀坑深度降低了50%。

稀土永磁材料力学性能改善方法及加工方法的研究进展

稀土永磁材料因其优异的磁性能在传统工业、风力发电和新能源汽车等领域得到广泛应用。但是,稀土永磁材料中金属间化合物的脆性大,导致该材料的力学性能和加工性能差,从而限制了其应用范围。总结了稀土永磁材料塑韧性差的原因和断裂机理,重点阐述了近年来提高其力学性能的方法,主要包括晶粒尺寸及分布优化、基体相强韧化、晶界强韧化,以及降低力学性能的各向异性,概述了稀土永磁材料的加工方法,最后展望了该领域未来的发展方向。

《金属材料学》创新性教学探讨

《金属材料学》是材料类及机械类专业的基础主干课程,教学效果对学生专业能力的培养意义重大。然而,现代科学的快速发展要求在课程教学中提高学生的创新能力。本文结合河南科技大学《金属材料学》教学的实践,提出将最新的科学研究成果引入到课堂教学和实践教学中的思路,在学生熟练掌握金属材料科学基本原理的基础上,重点培养学生创新性地思考、分析和解决问题的能力。

Cu-2.5Sn-1.0Ti-0.25Cr合金的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D型数控动态-力学模拟试验机,在550~950℃温度范围和0.001~10 s^(-1)应变速率条件下对Cu-2.5Sn-1.0Ti-0.25Cr合金进行了热变形试验,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及光学显微镜等研究了Cu-2.5Sn-1.0Ti-0.25Cr合金的显微组织演变。建立了合金的本构方程并绘制了合金的热加工图。结果表明:Cu-2.5Sn-1.0Ti-0.25Cr合金的热变形激活能为283.473 kJ/mol,推荐的热加工参数为:变形温度850~950℃,应变速率0.08~0.4 s^(-1)。合金的流变应力随温度的降低而增大,随应变速率的提高而增大;高温低应变速率有利于促进合金的动态再结晶。

镁空气电池阳极材料的研究进展

镁空气电池由于低成本、高能量密度、高电化学当量等优点,在绿色清洁能源中备受关注。镁空气电池的研究发展仍受到极大阻碍,主要原因在于镁合金在应用过程中存在电池放电电压低、阳极利用效率低、自腐蚀速率大等问题。造成这些问题的原因在于镁合金本身存在的负差数效应、放电产物钝化、合金组织不均匀等。围绕镁空气电池阳极材料,首先对镁合金的阳极反应机理和存在的问题进行了总结,然后分别从合金化、塑性加工工艺、热处理工艺三方面综述了镁合金电化学性能的改善方法,最后展望了镁空气电池阳极材料的未来发展方向。

不同Al_(2)O_(3)含量的Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al2O3含量对Al2O3/Cu复合材料热变形行为的影响,采用内氧化法制备了3种Al2O3含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al2O3/Cu复合材料,通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明:在823、923和1223 K时,随着Al2O3/Cu复合材料中Al2O3含量的增加,复合材料的峰值应力逐渐增大;显微组织观察发现,由于1.13 Al2O3/Cu复合材料内动态软化积累程度最大,导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后,在热变形过程中Al2O3/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时,发现0.28 Al2O3/Cu和0.66 Al2O3/Cu复合材料的热激活能相近,1.13 Al2O3/Cu复合材料的热激活能远高于前两者,并分别获得了不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料本构关系。采用动态材料模型(DMM)建立了Al2O3/Cu复合材料的热加工图,随着Al2O3含量的增加,热加工图中功率耗散系数η>0.3区域逐渐减小且向高温高应变速率方向移动;就失稳面积而言,0.66 Al2O3/Cu复合材料的失稳区域占比最小。

稀土镧对Mg-7Al-2Zn镁合金阳极材料腐蚀和电化学性能的影响

制备了Mg-7Al-2Zn、Mg-7Al-2Zn-0.05La、Mg-7Al-2Zn-0.10La 3种镁合金阳极材料,研究了稀土镧元素对合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀和电化学性能的影响。采用析氢和自腐蚀测试、扫描电子显微镜、电化学工作站、蓝电测试系统,研究了镁阳极的腐蚀行为和电化学性能。结果表明:镧元素的添加显著抑制了Mg-7Al-2Zn合金的析氢反应,提高了合金的耐蚀性,腐蚀方式由不均匀腐蚀向均匀腐蚀转变。添加少量的La可以保持镁合金的活性。Mg-7Al-2Zn-0.05La合金作为阳极材料时,镁空气电池的放电电压和能量密度达到最大值,分别为0.96 V和1092.8 mWh·g^(-1)。

Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金的动态再结晶生长动力学

利用铸造法制备了Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金,并进行了525℃均匀化处理8 h,随后在温度为350~500℃及应变速率为0.002~1 s^(-1)的条件下进行热压缩试验,绘制并分析合金热压缩后的真应力-真应变曲线,构建其动态再结晶生长动力学双参数模型,并分析了合金生长动力学曲线特点及显微组织特征。结果表明:两种合金在热压缩时均发生了动态再结晶,通过双参数模型绘制动态再结晶动力学曲线,发现在高温低应变速率热压缩时,在真应变约0.2时,合金的动态再结晶的体积分数迅速增加至90%以上。对比分析Sm元素添加后的动态再结晶动力学曲线,发现Sm元素促进动态再结晶的进行,尤其在高温低应变速率热压缩时,在变形初期Sm的促进作用更明显。