2010年30卷4期

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论文
新型镍基粉末高温合金的高温变形行为
吴凯, 刘国权, 胡本芙, 李峰, 张义文, 陶宇, 刘建涛
2010, 30(4): 1-7.
[摘要](33) [PDF 2035KB](2)
摘要:
采用Gleeble-1500热模拟机对新型第三代镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ在不同变形温度(950~1150℃)及不同变形速率(0.0003~1s-1)下高温变形行为进行了研究,绘制了动态RTT曲线,并建立了合金的热变形本构关系。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≤1100℃、应变速率≥0.0003s-1时,其流变应力随应变量增加呈动态再结晶特征;在应变速率≤0.01s-1的高温变形条件下,其动态再结晶的开始时间与变形温度无线性关系;实验验证了采用考虑应变量的双曲正弦模型能较好地反映合金在热变形过程中流变应力的变化规律。
钛合金β区加热保温时间的研究
沙爱学, 李兴无, 曾卫东, 张驰
2010, 30(4): 8-11.
[摘要](29) [PDF 402KB](1)
摘要:
利用DEFORM软件详细模拟了钛合金坯料在不同加热方式下的升温过程,并通过热处理工艺实验研究了β区保温时间对TC18钛合金拉伸性能的影响。模拟结果表明采用分段加热方式可大大缩短钛合金坯料在β区的保温时间,规格越大时间缩短得越明显;两相区预热温度对β区保温时间也有显著影响,预热温度从800℃提高到840℃,β区保温时间可缩短1/3~1/2。热处理实验结果表明,β区保温时间超过60min时会引起TC18钛合金断面收缩率和伸长率大幅度降低。
2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能
束彪, 国旭明, 张春旭
2010, 30(4): 12-15.
[摘要](33) [PDF 1227KB](0)
摘要:
为了研究搅拌摩擦焊(FSW)对2195铝锂合金组织及性能的影响,对5mm薄板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接。显微组织分析及力学测试结果表明:合金经FSW后,接头组织由焊核区、热机影响区、热影响区三个明显不同的区域组成。当焊速不变,搅拌头转速ω在700~1300r/min之间变化时,接头抗拉强度随转速ω增大而降低;搅拌头转速不变,焊速υ在60~140mm·min-1之间变化时,接头抗拉强度随焊速υ增大而提高。当υ=140mm·min-1,ω=1000r/min时,焊接接头强度系数达到73%。焊后接头显微硬度发生了较大程度的软化。
热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金约束态恢复力的影响
杨根林, 王晓震, 王二敏, 韩劲, 倪志铭
2010, 30(4): 16-20.
[摘要](42) [PDF 1101KB](0)
摘要:
研究了热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金温度和应变对恢复应力的影响。利用变温拉伸机和微机热膨胀仪等研究了温度和应变对恢复应力的影响。Ni47Ti44Nb9合金相变应变随着变形温度的降低而明显升高,残余应变随着变形温度的降低而降低,弹性恢复应变随着变形温度的降低而略微升高。Ni47Ti44Nb9合金变形后约束加热至较高温度(150℃)后仍残留有马氏体相;超过As温度后恢复力迅速增加,到150℃时恢复力已经接近最高值。加热温度对恢复力的大小有明显影响,随温度降低,恢复力下降。热循环对恢复力大小影响不明显。
固溶处理对一种2xxx/SiCp铝基复合材料组织和性能的影响
何晓磊, 李沛勇, 李伟
2010, 30(4): 21-25.
[摘要](28) [PDF 684KB](0)
摘要:
采用快速凝固/粉末冶金工艺制备了一种2xxx/SiCp铝基复合材料,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、室温拉伸和硬度等测试方法研究了不同热处理参数对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:当固溶温度为485℃时,仍有大量未溶解的可溶相θ(Al2Cu),S(Al2CuMg)和极少量不可溶相AlCuFe存在于基体中,随固溶温度的升高,未溶解的可溶相逐渐回溶,当固溶温度达到500℃,可溶相充分回溶,仅剩下含量极少的不可溶相残留在基体中,固溶温度在490~500℃时,复合材料能同时获得较高的强度和塑性;淬火介质(水)温度超过60℃时,复合材料强度开始明显降低;自然时效时间超过60min后,材料的布氏硬度迅速提升,时效强化效果趋于明显。
阴极微弧放电制备TiAl合金表面Al2O3膜的高温氧化性能
李夕金, 薛文斌, 程国安
2010, 30(4): 26-30.
[摘要](34) [PDF 1061KB](0)
摘要:
在Al(NO3)3溶液中利用阴极微弧放电沉积方法,制备了TiAl合金表面的Al2O3膜,膜的厚度为80μm。空气环境下,在900℃下进行高温氧化实验。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品在高温氧化前后的形貌和物相变化。100h高温氧化后,Al2O3膜保持完整,与基体有较好的结合。高温氧化前后物相均为γ-Al2O3和少量的α-Al2O3,但是氧化后的膜层中出现了少量的Rutile-TiO2。阴极微弧沉积方法在TiAl合金表面制备的Al2O3膜能够有效地提高基体在900℃时的抗氧化性能。
离子辅助电弧沉积ZrN梯度涂层抗固体粒子冲蚀行为研究
刘道新, 奚运涛, 韩栋, 张晓化
2010, 30(4): 31-37.
[摘要](42) [PDF 1357KB](1)
摘要:
为有效提高2Cr13不锈钢表面大攻角固体粒子冲蚀(SPE)抗力,利用离子辅助电弧沉积技术在氮化预处理的2Cr13钢表面制备了不同结构、不同厚度的ZrN梯度涂层,研究了涂层结构和厚度对膜基结合强度、涂层显微硬度、韧性、动静态承载能力以及抗固体粒子冲蚀行为的影响。结果表明:将合理结构的ZrN梯度涂层与离子氮化有机复合,能够获得承载能力高、界面应力应变协调性好、结合强度高、强韧性配合合理,抗多冲疲劳和抗塑性流变性能优的复合改性层,其90°大攻角SPE抗力显著高于2Cr13不锈钢基材。ZrN梯度涂层的SPE抗力同时与涂层厚度密切相关,当ZrN梯度涂层较薄时,其协调变形能力及承载能力较低,在冲击载荷作用下容易出现脱层失效,因而SPE抗力较低;当ZrN梯度涂层太厚时,涂层韧性和内聚强度降低,内部残余应力较大,受外界冲击载荷作用时容易出现局部脱层,因此SPE抗力亦不高。
不锈钢在甘油体系中等离子体电解渗碳层特性研究
薛文斌, 金乾, 朱庆振, 吴晓玲
2010, 30(4): 38-42.
[摘要](29) [PDF 564KB](0)
摘要:
以甘油+20%水溶液为电解液,利用液相等离子体电解渗技术在AISI304不锈钢表面成功实现了快速渗碳。分析了渗碳层的组织结构,并评估了渗碳层与GCr15钢球对磨时摩擦学行为。结果表明,经过3min/350 V等离子体电解渗处理,渗碳层深度达到85μm,最大显微硬度达到762 HV0.02。干摩擦条件下,渗碳层的磨损率比不锈钢基体降低了一个数量级。
镁合金表面火焰喷涂及激光重熔Al-Si合金涂层的研究
郝欣妮, 许晓静, 夏登福, 卓刘成, 宗亮, 王宏宇
2010, 30(4): 43-47.
[摘要](26) [PDF 1255KB](0)
摘要:
采用火焰喷涂及激光重熔工艺在镁合金基材表面制备了Al-Si合金涂层,考察了涂层激光重熔处理前后的组织及性能。结果表明:激光重熔处理前,涂层组织不够致密,涂层硬度较低;激光重熔后,涂层变得组织致密、均匀,元素扩散剧烈,界面呈冶金结合,涂层硬度可高达270HV。激光重熔处理使涂层和基材表面层都发生熔融,涂层厚度大幅增加。分析表明,激光重熔后涂层的组织非常致密,与其成分所对应的合金具有很窄的凝固温度范围即具有很好的铸造性能有关。研究结果表明采用火焰喷涂及激光重熔工艺在镁合金表面制备高质量Al基厚涂层可行。
无机盐沉积下7B04铝合金表面微液滴形成研究
郭孟秋, 蔡健平, 刘明, 孙志华, 张晓云
2010, 30(4): 48-52.
[摘要](34) [PDF 956KB](0)
摘要:
采用环境扫描电镜模拟潮湿环境,实时观察水汽在沉积NaCl,Na2SO4,NaNO3的7B04铝合金表面上的凝聚过程,研究不同温度下三种无机盐对铝合金表面微液滴形成的影响。结果表明,沉积无机盐的铝合金表面比洁净表面更易形成微液滴,诱发大气腐蚀的发生;同种盐沉积时合金表面形成微液滴的临界水汽压力随温度的升高而增大,而临界相对湿度降低;在研究的温度区间内(2~10℃),同温度下NaCl沉积时形成微液滴的临界相对湿度最小,最易为大气腐蚀发生创造条件,NaNO3次之,Na2SO4最大。
Ni/石墨封严涂层的盐雾腐蚀研究
许存官, 杜令忠, 张伟刚, 杨滨, 王璐, 李纪
2010, 30(4): 53-58.
[摘要](42) [PDF 1025KB](0)
摘要:
采用热喷涂技术制备了Ni/Al-Ni/石墨系统封严涂层,研究了涂层在盐雾环境中的腐蚀性能。结果表明:Ni/石墨涂层在5%NaCl饱和氧溶液中(质量分数,下同)的腐蚀电位为-382.3 mV,在去氧溶液中的腐蚀电位为-848.2mV。Ni/石墨面层经盐雾腐蚀后,腐蚀产物主要为无定形Ni(OH)2.xH2O,腐蚀导致涂层表面石墨掉落,涂层腐蚀失重与腐蚀时间遵循幂指数函数。在腐蚀初始阶段,涂层的结合强度变化不大,但是经过480h的腐蚀后,涂层的结合强度明显下降,960h时结合强度与初始值相比下降30%左右。腐蚀机理研究表明,由于Ni/石墨涂层内部存在孔隙,腐蚀介质沿着孔隙通道向内渗透。孔隙中充满腐蚀介质后涂层内外溶液交换困难,在涂层的表面和内部形成宏观腐蚀电池,加速了涂层内部金属相的腐蚀。
盐雾环境中高强铝合金点腐蚀行为与暴露面积的关系
徐火平, 刘慧丛, 朱立群, 刘建中, 叶序彬, 胡本润
2010, 30(4): 59-64.
[摘要](31) [PDF 1507KB](0)
摘要:
针对中性盐雾环境中2A12和7B04铝合金在不同暴露面积(模拟铝合金表面涂层或者膜层破坏暴露的部分)的点腐蚀特征开展研究,测量观察不同情况下铝合金的点腐蚀坑开口面积、腐蚀深度和点腐蚀坑数量等腐蚀参数。研究表明,在中性盐雾环境中,当暴露面积小于25mm2时,2A12和7B04铝合金的点腐蚀坑最大开口面积随暴露面积的增大而增大;当暴露面积小于4mm2时,2A12铝合金的最大腐蚀深度随着暴露面积的增大而增大,而7B04铝合金的最大腐蚀深度在暴露面积小于100mm2时随着暴露面积的增大而增大。对腐蚀产物进行成分分析可知2A12铝合金的腐蚀产物主要由O,Al,Mg,Cu组成,而7B04铝合金的腐蚀产物主要由O,Al,Mg,Zn组成,腐蚀产物组成不同造成其结构不同,结构的差别使铝合金的点腐蚀行为受到不同的影响。
多孔镁基板上纳米厚度Mg(OH)2层片的常压水热合成
李梦
2010, 30(4): 65-69.
[摘要](30) [PDF 1081KB](0)
摘要:
利用开放式常压水热合成工艺在烧结多孔镁基板表面制备了纳米厚度的氢氧化镁(Mg(OH)2)层片。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)研究了水热处理时间对Mg(OH)2形态的影响,并讨论了多孔镁基板表面纳米厚度Mg(OH)2层片的生成机理。实验结果表明,多孔镁基板中相邻镁颗粒之间的孔隙处是Mg(OH)2层片的优先形成区域,通过超声处理可以使基板上的Mg(OH)2层片脱落。制备的Mg(OH)2样品在123℃的饱和水蒸气中的吸水率在较长时间内会逐步增加。
C/C复合材料微波水热浸渍H3PO4改性研究
弭群, 曹丽云, 黄剑锋
2010, 30(4): 70-74.
[摘要](27) [PDF 742KB](0)
摘要:
以磷酸为填充液与改性剂,采用微波水热法对碳/碳(C/C)复合材料进行了抗氧化改性。主要研究了微波水热反应温度、时间对改性C/C复合材料的结构及抗氧化性能的影响。研究结果表明:浸渍磷酸后材料抗氧化性能得到明显改善,微波水热改性是提高C/C复合材料抗氧化性能的一种有效途径;复合材料的抗氧化性能在120~210℃的水热改性范围内随着温度的升高而提高;经4h水热处理后材料的抗氧化性能达最佳;在210℃/4h微波水热处理后的C/C复合材料在700℃的空气气氛中氧化10h后的质量损失为9.47%,相对未改性的C/C复合材料抗氧化效果明显增加。
树脂基复合材料T300/5405的吸湿性能及湿热环境对力学性能的影响
刘建华, 曹东, 张晓云, 陆峰
2010, 30(4): 75-80.
[摘要](37) [PDF 1290KB](1)
摘要:
研究了单向铺层的T300/5405复合材料在六种湿热环境中的吸湿行为,并利用扫描电镜研究了材料吸湿过程中的形貌变化。同时计算了在不同湿热条件下的水分扩散系数。结果表明在较高的温度和湿度下会使水分的扩散速率增加。老化后试样的剪切强度、弯曲强度和压缩强度随着老化时间的延长均有所下降,同时在相同的温度条件下,提高湿度会使材料的力学性能下降更快。
工艺参数对X-cor泡沫夹层结构剪切刚度的影响分析
陈海欢, 张晓晶, 汪海
2010, 30(4): 81-87.
[摘要](30) [PDF 1406KB](0)
摘要:
研究植入工艺参数和材料性能对X-cor夹层结构剪切刚度的影响。通过对pin端部所受约束的细节分析,得到端部约束的三个等效弹簧系数表达式,用于X-cor夹层结构剪切刚度模型计算,并考察pin植入角度、端部斜切角、植入端深度、直径、材料性能和泡沫材料性能等参数对剪切刚度的影响规律。计算结果与试验结果吻合较好,该方法可用于预测X-cor夹层结构剪切刚度。参数分析结果表明,通过增大pin植入角度、pin轴向刚度以及pin直径可显著提高X-cor夹层结构的剪切刚度;pin端部斜切角和植入端深度是次要影响因素;另外,当选用的泡沫材料较刚硬时,不能忽略泡沫材料对结构剪切刚度的贡献。
近红外漫反射光谱在环氧预浸料质量分析中的应用
李伟, 陈平, 周学秋, 孙宝磊, 高维佳
2010, 30(4): 88-91.
[摘要](33) [PDF 389KB](0)
摘要:
采用近红外漫反射光谱技术对环氧预浸布的树脂含量和挥发份含量进行了快速无损检测。利用偏最小二乘法建立校正模型,通过选择不同的光谱预处理方法和光谱范围对模型进行优化,所建立的树脂含量和挥发份含量模型的决定系数R2分别为97.16和95.48,校正均方差RMSEC为0.564%和0.202%,预测均方差为0.617%和0.274%。预测集的t检验结果表明近红外的测定结果和标准方法的测定结果之间不存在显著性差异。此方法可以满足环氧预浸布的质量检测要求,为其生产过程的质量控制提供了一种有效手段。
7075-T651铝合金疲劳特性研究
韩剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣
2010, 30(4): 92-96.
[摘要](60) [PDF 1067KB](2)
摘要:
在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S-N曲线,估算疲劳极限为223MPa。用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。
航空用高强高韧铝合金疲劳断口特征的研究
蹇海根, 姜锋, 郑秀媛, 韦莉莉, 黄宏锋, 文康
2010, 30(4): 97-102.
[摘要](42) [PDF 1364KB](0)
摘要:
采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析对T7451状态7B04铝合金疲劳断口进行了研究,揭示了该合金疲劳裂纹萌生与扩展的微观特征。合金的疲劳断口可明显划分为疲劳裂纹源区、裂纹稳定扩展区及瞬断区三个区域:疲劳裂纹从材料夹杂(大小约为(7~10)μm×(11~14)μm的富铁脆性金属间化合物粒子)处萌生,在样品表面或近表面区域形成后呈放射状扩展;疲劳裂纹扩展区可以观察到疲劳破坏的一些典型特征;瞬断区的断口形貌跟静载断裂相似,形成不平坦的粗糙表面。
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