2009年29卷6期

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论文
Hf和凝固冷速对定向凝固高温合金低周疲劳性能的影响
郑运荣, 谢济洲
2009, 29(6): 1-7.
[摘要](21) [PDF 1380KB](0)
摘要:
对DZ22及其不含Hf的改型合金用快冷和缓冷两种凝固工艺制备出定向凝固试样,在760℃和1.0~1.4%总应变条件下测定其低周疲劳(LCF)性能,用光学金相、定量金相及扫描电镜观测了试样原始组织、疲劳过程组织的变化以及断口特征。结果表明:加Hf显著提高了合金的LCF寿命,缓冷凝固则严重损害合金的LCF性能;LCF裂纹大多产生于疲劳寿命的后半期,主要出现在柱晶界、枝晶间、滑移带界面以及MC碳化物处;滑移带的出现是LCF损伤的先兆,在滑移作用下MC碳化物群体开裂并向周围扩展留下疲劳条痕,是这类合金中温LCF断裂的重要特征。本研究还讨论了减少或细化碳化物对延长LCF寿命的实用意义。
合金元素Al对Cr-20Nb合金高温抗氧化性能的影响
黄毅, 鲁世强, 郑海忠
2009, 29(6): 8-12.
[摘要](22) [PDF 387KB](0)
摘要:
采用机械合金化+热压烧结工艺制备了掺杂合金元素Al的Cr-20Nb合金,研究Al对Cr-20Nb合金在1100℃和1200℃下高温抗氧化性的影响。结果表明,合金元素Al能促进Cr-20Nb合金氧化时生成AlNbO4复合型氧化物,该复合型氧化物能有效抑制Cr2O3的挥发反应,从而改善Cr2O3氧化层的致密性,并提高氧化膜的粘附性,导致合金抗氧化性显著提高。不同Al含量的Cr-20Nb合金氧化增重均近似于抛物线规律。
快速凝固Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金腐蚀性能的研究
刘广, 张振忠, 陈骞, 张浩, 尹长浩, 张少明
2009, 29(6): 13-17.
[摘要](20) [PDF 1152KB](0)
摘要:
研究了快速凝固Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。利用金相显微镜、SEM观察了合金的微观组织和腐蚀形貌。结果表明,快速凝固使合金产生非晶相、晶粒细化及微观组织均匀,均对耐腐蚀性能提高起到作用。在室温下,腐蚀速率随时间先增大,随后逐渐减小。XRD分析表明腐蚀后的主要产物是Mg(OH)2。通过极化曲线测试,表明合金耐蚀性能随冷却速率的提高而改善。
激光熔化沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金组织特征研究
贺瑞军, 王华明
2009, 29(6): 18-22.
[摘要](15) [PDF 1041KB](0)
摘要:
采用激光熔化沉积快速制造工艺直接成形Ti-6Al-2Zr-Mo-V合金板材。激光熔化沉积过程中合金粉末充分熔化并在液态均匀混合以得到成分均匀、全致密的组织。SEM分析表明,激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V合金具有均匀细小的α/β双相片层组织,且片层取向随机多样,分布均匀。其组织特点与激光沉积过程中的快速凝固和固态相变有关。解释了其特征组织的形成机理,并讨论了其沉积层组织特征对性能的影响。
可控枝晶生长法制备二维多孔金属
王桂峰, 黄因慧, 田宗军, 刘志东, 高雪松
2009, 29(6): 23-27.
[摘要](22) [PDF 736KB](0)
摘要:
将分形几何与电化学原理相结合,编程模拟了射流电沉积中枝晶的分形生长。以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的实验设备,通过定点喷射电沉积法制备了二维分形的镍枝晶,并采用扫描喷射电沉积法成功地改变了枝晶的分形生长,实现了枝晶的可控交织生长,进而制备了二维多孔金属材料。结果表明,扫描喷射电沉积是可以成功制备多孔金属,从而为高性能多孔金属材料的制备提供了一种全新的方法。
超长时效对7075合金性能的影响
陈小明, 宋仁国, 张宇, 何源, 赵坚, 李杰
2009, 29(6): 28-32.
[摘要](35) [PDF 1205KB](1)
摘要:
利用洛氏硬度计、电子拉伸试验机、冲击试验机、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等设备对7075铝合金超长时间时效行为、力学性能、抗应力腐蚀性(SCR)及断口形貌进行了研究。结果表明,7075铝合金的硬度及强度都具有时效双峰特征。两个时效峰的硬度和强度相差不多,但对应第二峰时效的合金具有比较高的SCR性能。首次提出并运用"相变-Mg-H"复合理论解释了7075合金第二峰的高SCR性能现象。
FGH95粉末镍基合金热处理后的微观组织与蠕变性能
田素贵, 刘洋, 赵忠刚, 包宪宇
2009, 29(6): 33-37.
[摘要](25) [PDF 787KB](2)
摘要:
通过进行蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了FGH95粉末镍基合金的微观组织结构与蠕变行为。结果表明:合金经高温固溶、盐浴冷却处理后,组织结构是由细小的γ′相弥散分布在γ基体所组成,其细小(Nb,Ti)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出。在试验的温度和施加应力范围内,合金表现出明显的施加温度敏感性,并测算出合金在稳态蠕变期间的蠕变激活能和应力指数分别为Q=542.07kJ/mol和n=14.8。合金在蠕变期间的变形特征是孪晶和位错在晶内发生双取向滑移,其切入γ′相内的<110>超位错可分解形成(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态,发生孪晶变形的孪晶面为(111)晶面。晶界及沿晶界不连续析出的细小(Nb,Ti)C型碳化物可有效阻碍位错运动,是使合金具有较高抗蠕变能力的主要原因。
工业化生产中大规格2D70铝合金棒材淬透性的实验方法
王国军, 熊柏青, 张永安, 聂波, 丛福官
2009, 29(6): 38-42.
[摘要](27) [PDF 560KB](0)
摘要:
采用多路温度控制仪监测材料淬火过程不同部位的温度变化的试验方法,通过对材料硬度和力学性能指标的测试分析,描绘出大规格2D70铝合金棒材截面上距离边部不同距离的硬度和力学性能变化曲线,对比分析了该试验条件和工业化生产条件下合金的硬度和力学性能变化曲线,探讨了本试验方法应用到工业化生产中检测材料淬透性的可能性。研究结果表明,淬火过程中2D70铝合金φ250mm×250mm的棒材边部和心部的温度基本均匀,淬火过程中总的冷却速率为4℃/s,可满足合金充分固溶的要求,工业化生产的250mm棒材已经完全淬透。
Ti合金与SiCp/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性
崔岩, 张磊, 赵会友
2009, 29(6): 43-47.
[摘要](17) [PDF 523KB](0)
摘要:
采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp/Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件(圆柱体),研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp/Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp/Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。
Cf/SiC复合材料与Ti合金的AgCuTi-W复合钎焊
熊进辉, 黄继华, 薛行雁, 张华, 赵兴科, 林国标
2009, 29(6): 48-52.
[摘要](17) [PDF 941KB](0)
摘要:
本文利用AgCuTi-W复合钎料作中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金,利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能。研究结果表明:钎焊时,复合钎料中的Ti借助Cu-Ti液相与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti3SiC2,Ti3Si和少量TiC化合物的混合反应层。复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层。钎焊后,形成W颗粒强化的致密复合连接层,W颗粒主要分布在Cu-Ti相中。W的加入缓解了接头的残余热应力,C/SiC/AgCuTi-W/TC4接头剪切强度明显高于C/SiC/AgCuTi/TC4接头。
TC21细晶钛合金TIG焊接接头组织及力学性能研究
周水亮, 陶军, 郭德伦
2009, 29(6): 53-58.
[摘要](17) [PDF 1008KB](0)
摘要:
开展了不同晶粒尺寸的细晶粒TC21钛合金的TIG焊接实验,研究了母材及接头组织和力学性能。结果表明:细晶粒TC21钛合金TIG焊接接头抗拉强度达到母材的95%左右,焊接性较好;但是焊接接头脆化严重,伸长率和断面收缩率均较低。焊缝中心和热影响区组织相似,为α′马氏体组织。相同焊接规范下,2μm的细晶TC21合金焊缝及热影响区为片状或长粒状α′组织;而7μm的细晶TC21合金接头中α′丛的尺寸较小且相互交错,形成针状或短粒状α′组织。硬度测试表明:靠近母材的热影响区细晶区存在一个软化区,该区域硬度最低,而焊缝中心与热影响区粗晶区分界处(细晶过渡区(FTZ))也存在硬度的下降,不过此区域下降幅度不大。常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理特征越明显。
工艺参数对2A12铝合金微弧氧化陶瓷层生长的影响
孙志华, 国大鹏, 刘明, 郭孟秋, 陆峰, 陶春虎
2009, 29(6): 59-65.
[摘要](21) [PDF 928KB](0)
摘要:
研究了正/负向电流密度、频率和正/负向占空比对铝合金微弧氧化陶瓷层生长的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),分析了不同氧化时间陶瓷层表面和截面形貌、成分和相组成,讨论了陶瓷层的生长过程。研究表明,正/负向电流密度相同时,随电流密度的增加膜层厚度增大;而当正向电流密度相同时,负向电流密度增加有利于膜层的生长;成膜速率随脉冲频率和负向占空比增加,均呈现先增大后减小的趋势;陶瓷层总厚度随氧化时间接近于线性增长,致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,随氧化时间延长,样品表面膜厚度趋于均匀,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随氧化时间的延长,γ-Al2O3相在陶瓷层中的相对含量逐渐减少。而α-Al2O3相的含量逐渐提高。
纳米SiO2复合处理对7A52铝合金微弧氧化陶瓷层孔隙率及性能的影响
索相波, 马世宁, 邱骥, 吕庆星
2009, 29(6): 66-69.
[摘要](23) [PDF 973KB](0)
摘要:
通过向电解液中添加纳米二氧化硅颗粒(n-SiO2),经微弧氧化,在7A52铝合金表面制备n-SiO2复合陶瓷层,研究n-SiO2复合处理对陶瓷层孔隙率及性能的影响。结果表明,经n-SiO2复合处理后,陶瓷层孔隙尺寸减小,孔隙率降低,致密性提高,因而陶瓷层显微硬度和抗盐雾腐蚀性能显著提高。n-SiO2在放电通道处沉积是陶瓷层致密性提高的主要原因。
三种热喷涂工艺制备NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层的结构与性能
黄传兵, 杜令忠, 张伟刚, 王璐, 侯广库
2009, 29(6): 70-76.
[摘要](24) [PDF 1854KB](0)
摘要:
采用大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂三种热喷涂技术制备了NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层,分析比较了涂层的显微组织、物相组成、孔隙率、硬度、结合强度及其摩擦学性能。结果表明,与大气等离子喷涂相比,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂技术制备的涂层具有更高的致密度、硬度和结合强度。采用包覆法制备的粉末进行喷涂,碳化物失碳明显减少,涂层中氧化物含量低。三种NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2热喷涂涂层的摩擦系数都随着温度的升高而减小,爆炸喷涂和超音速火焰喷涂涂层的摩擦系数比等离子喷涂涂层的摩擦系数更低,耐磨性得到提高。高温下BaF2·CaF2润滑膜的形成均可有效降低三种涂层的摩擦系数,从而降低涂层和对磨球Si3N4的磨损率。
EB-PVD热障涂层对IC10合金力学性能的影响
吴小梅, 贺世美, 李建平, 何利民
2009, 29(6): 77-80.
[摘要](28) [PDF 1094KB](0)
摘要:
采用电弧离子镀技术在IC10合金基体上制备NiCrAlYSi粘结层,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层。研究了YSZ热障涂层对IC10合金拉伸、持久、疲劳性能的影响。结果表明:IC10合金沉积YSZ热障涂层后,980℃/200MPa高温持久寿命与IC10合金相当;900℃高温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2、伸长率δ和断面收缩率φ与基体相比,基本保持不变;室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2与基体相比稍有下降;800℃/447MPa疲劳寿命与基体合金相当。因此,IC10合金沉积TBCs涂层后,对IC10合金力学性能无明显影响,不影响合金的实际使用。
马氏体Cr钢亚晶结构的定量表征
赵晴, 秦勇, 朱晓光, 冯长杰
2009, 29(6): 81-84.
[摘要](17) [PDF 897KB](0)
摘要:
利用透射电镜(TEM)对不同蠕变态的马氏体Cr钢亚晶结构进行了定量表征,得到了不同蠕变态的亚晶尺寸分布曲线,分析了蠕变过程中亚晶结构的变化特征,以及这些变化对显微硬度的影响。结果表明:高应力蠕变,亚晶粗化较小,而低应力蠕变,亚晶粗化显著;蠕变态的亚晶尺寸与硬度之间满足Hall-Petch关系,亚晶粗化引起硬度下降。
Ho2O3掺杂对原位合成HoAl-Al2O3/TiAl复合材料显微组织及性能的影响
许红娅, 王芬, 解宇星, 朱建锋
2009, 29(6): 85-88.
[摘要](26) [PDF 341KB](0)
摘要:
采用固态置换反应原位合成工艺,利用Al-Ti-TiO2-Ho2O3体系的放热反应合成了HoAl-Al2O3/TiAl复合材料。利用XRD和SEM分析了Ho2O3掺杂对原位合成HoAl,Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料显微组织的影响,探讨了稀土氧化物(Ho2O3)的细化机制。测试了力学性能。结果表明:Al-Ti-TiO2-Ho2O3系原位合成的HoAl-Al2O3/TiAl复合材料由TiAl,Ti3Al,Al2O3以及HoAl相组成;HoAl金属间化合物弥散分布于基体晶粒和Al2O3颗粒交界处,限制颗粒长大,细化基体晶粒与Al2O3颗粒,同时提高了HoAl,Al2O3颗粒在基体中的分散度;Ho2O3的引入改善了复合材料的力学性能。
原位合成TiC颗粒强化铝合金组织与性能
朱丽洁, 孙扬善, 左爱军, 薛烽
2009, 29(6): 89-93.
[摘要](25) [PDF 741KB](0)
摘要:
采用铝系合金2A14(LD10)作为母合金,利用原位合成法制备了TiC颗粒弥散强化铝基材料。显微组织观察表明,合金中的TiC颗粒呈等轴状,尺寸约为1~3μm。加入TiC颗粒后,合金铸态组织显著细化,室温抗拉强度和屈服强度得到一定程度提高,但塑性下降。150℃时,合金的拉伸性能变化随TiC加入量增加而变化的规律与室温相似。合金中TiC颗粒的引入大大提高了合金的耐磨性能。在油润滑条件下,TiC/2A14材料的耐磨损体积远远优于其母合金以及其他典型的金属耐磨材料,如耐磨黄铜、ZA30锌基合金和Al-30Si高硅铝合金。
聚酰亚胺泡沫吸声性能与理论分析
潘丕昌, 詹茂盛, 沈燕侠, 王凯
2009, 29(6): 94-97.
[摘要](24) [PDF 1015KB](0)
摘要:
采用前驱体微球法制备闭孔聚酰亚胺泡沫,并对其吸声性能进行了研究。结果表明,闭孔聚酰亚胺泡沫具有共振吸声特点;对闭孔聚酰亚胺泡沫的吸声系数进行了理论推导,研究了泡沫厚度对泡沫吸声性能的影响,分析了聚酰亚胺泡沫的吸声理论;采用闭孔泡沫与开孔泡沫组合后,泡沫整体吸声性能显著提高。
长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料加工工艺与力学性能的研究
吴新明, 齐暑华, 贺捷, 理莎莎, 莫军连
2009, 29(6): 98-101.
[摘要](26) [PDF 752KB](0)
摘要:
以含30%的长玻璃纤维增强聚醚醚酮为原材料,采用注塑成型的方法研究了聚醚醚酮复合材料的加工工艺参数包括冷却速率、成型压力、成型温度及模具温度与力学性能的关系,并对模具温度为180℃时PEEK复合材料的微观形貌进行分析,研究结果表明:采用中速冷却速率,成型压力为120MPa,成型温度为后段375℃、中段425℃、前段425℃,模具温度保持为180℃时,复合材料的抗拉强度达81MPa、剪切强度为62.7MPa,制品表面光滑,其综合力学性能最佳。
含左手材料的单、双层结构微波吸波材料设计
王政平, 张振辉, 王丽会
2009, 29(6): 102-106.
[摘要](22) [PDF 2178KB](0)
摘要:
提出了含左手材料的单层微波吸波结构及具有不同结构形式的双层微波吸波材料的设计方案。建立了用于描述其吸波性质的物理模型,利用转移矩阵方法逐一推导出了他们的吸波原理,提出了针对每种微波吸波材料结构的、在设计过程中必须遵从的设计原则。介绍了上述吸波结构的一般设计方法,并给出了经理论推导得出的、在设计过程中可能用到的计算公式。
航空有机玻璃紫外光老化研究
陈新文, 裴高林, 金玉顺
2009, 29(6): 107-112.
[摘要](32) [PDF 1544KB](0)
摘要:
对YB-DM-11航空有机玻璃试样在254nm和313nm两种波长的紫外光照射下,进行了2个月的加速老化试验,跟踪测试了有机玻璃的抗拉强度和重量变化规律。通过红外光谱(FTIR)、热分析(TG/DTA)、扫描电镜(SEM)和凝胶渗透色谱(GPC)等方法,分析了老化前后试样的结构和性能,结合老化前后有机玻璃的性能变化规律,揭示了有机玻璃在紫外光照射下的老化机理。
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