2010年30卷5期

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论文
置氢TC4钛合金粉末模压成形烧结机构及其动力学
田亚强, 侯红亮, 任学平
2010, 30(5): 1-7.
[摘要](17) [PDF 637KB](0)
摘要:
通过建立正四面体的烧结模型,数学推导了置氢钛合金粉末烧结颈与烧结体相对密度的表达式,结合动力学实验研究了置氢TC4钛合金粉末模压成形固结加工过程中的动力学问题。结果表明:置氢TC4钛合金粉末烧结过程中的物质迁移机构由体积扩散为主的迁移机制向体积扩散和晶界扩散共同作用的物质迁移机制过渡,并由此得到了置氢TC4钛合金粉末材料模压成形固结过程的动力学方程,置氢量是影响置氢TC4钛合金粉末烧结体相对密度的最重要因素之一。
应力时效对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能的影响
刘晓艳, 潘清林, 曹素芳, 陆智伦, 何运斌, 李文斌
2010, 30(5): 8-13.
[摘要](18) [PDF 2583KB](0)
摘要:
采用硬度测试、光学显微镜、透射电镜等研究了时效过程中外加应力对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响。结果表明,在应力时效和无应力时效的条件下,合金组织中均发生了完全再结晶,时效过程中施加外应力没有改变合金再结晶晶粒的形貌,但对析出相有较大影响。在应力时效条件下,合金中θ'相和Ω相均沿某一方向呈择优取向析出,即有应力位向效应产生。应力时效能够促进θ'相的析出,而抑制Ω相的析出,合金的峰值硬度也有所降低。这可能是由于在应力时效初期引入了大量的位错,为θ'相的异相形核提供了有利的位置,从而使与θ'相具有相同化学成分的Ω相的析出受到抑制。这一点从时效前预拉伸(变形量为6%)能够使θ'相数量增多而Ω相数量减少,且硬度略有降低得到验证。在应力时效过程中,位错的存在不利于溶质原子的扩散,阻碍了原子团簇的形成,从而延缓了合金中强化相的析出。
直接时效处理对热连轧GH4169合金蠕变行为的影响
田素贵, 赵忠刚, 陈礼清, 于慧臣, 刘洋, 包宪宇, 刘湘华
2010, 30(5): 14-18.
[摘要](30) [PDF 615KB](0)
摘要:
通过对热连轧GH4169合金进行直接时效处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了直接时效对热连轧合金蠕变行为的影响。结果表明:直接时效可明显提高热连轧GH4169合金的蠕变抗力,在660℃/700MPa条件下,使合金的蠕变寿命由60h提高到126h,在试验的温度和应力范围内,测定出该合金在蠕变期间的激活能和应力指数分别为Qa=559.2kJ/mol和n=17.6。合金在热连轧期间的变形特征是孪晶和位错在孪晶内的双取向滑移,且有较小的晶粒尺寸;经直接时效后,合金中弥散析出的细小γ”相是有效提高合金蠕变寿命的主要原因。在蠕变期间,合金的变形特征是孪晶及位错在基体中滑移;蠕变后期,在与应力轴垂直的晶界处首先出现微裂纹,随蠕变进行,微裂纹沿晶界扩展并发生沿晶断裂。
喷射成形高速钢内部组织研究
张勇, 张国庆, 李周, 袁华, 许文勇, 刘娜, 高正江
2010, 30(5): 19-24.
[摘要](21) [PDF 1447KB](0)
摘要:
研究了喷射成形高速钢SFT15热处理前后的微观组织。结果表明,喷射成形制备的SFT15高速钢晶粒细小,无宏观偏析,组织致密,沉积坯平均体密度为8.208g/cm3,达到理论密度的99.8%。SFT15在热处理前的沉积坯硬度为56.5HRC,经热等静压和热处理后进一步提高到67HRC,冲击韧度达到11.8J/cm2。采用SEM和TEM研究了SFT15的内部组织发现,热处理后SFT15高速钢组织主要为回火马氏体和碳化物。内部绝大部分为小于20μm的等轴晶,晶界和晶内分布许多M6C型的碳化物。
TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能
李鹏, 李京龙, 熊江涛, 张赋升
2010, 30(5): 25-29.
[摘要](24) [PDF 687KB](0)
摘要:
采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。
不同填充材料对含Sc和Zr铝合金TIG焊接头组织与性能的影响
王少刚, 王宗祥, 顾冰芳
2010, 30(5): 30-34.
[摘要](19) [PDF 631KB](0)
摘要:
对采用不同填充材料获得的含Sc和Zr铝合金钨极氩弧焊(TIG)接头的组织与性能进行研究,优化了试验条件下的焊接工艺参数。拉伸试验表明,采用Al-Mg焊丝和母材焊丝焊接获得接头的抗拉强度明显高于采用Al-Si焊丝和纯Al焊丝获得接头的强度。对接头的微观组织结构分析表明,采用Al-Mg焊丝和母材焊丝获得的接头组织致密、未见有微裂纹和夹渣等缺陷,拉伸断口呈韧性断裂特征,XRD测试发现在接头中含有Al3Sc、Al3Zr和Al3Zr4等强化相,有利于提高接头的强度。
采用Ti-Zr-Cu-Ni真空钎焊Ti3Al/Ti3Al和Ti3Al/GH536接头组织及性能
陈波, 熊华平, 毛唯, 程耀永
2010, 30(5): 35-38.
[摘要](21) [PDF 604KB](0)
摘要:
采用Ti-Zr-Cu-Ni在960℃/1min、960℃/10min和960℃/60min三种规范下真空钎焊Ti3Al/Ti3Al,在960℃/5min和960℃/20min两种规范下真空钎焊Ti3Al/GH536。实验结果表明,随着保温时间的延长,Ti3Al/Ti3Al接头宽度逐渐增加,且剪切强度呈现递增趋势,递增幅度在10MPa左右,接头主要由Ti3Al,NiTi2,CuTi3等化合物相组成,其中NiTi2,CuTi3等脆性化合物的分布对接头性能影响较大;在Ti3Al/GH536接头中由于Fe-Ti,Ni-Ti等脆性化合物分布相对较多,导致出现纵向裂纹,960℃/5min规范下的平均剪切强度为86.4MPa。
焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响
何振波, 尹志民, 陈继强
2010, 30(5): 39-43.
[摘要](22) [PDF 1256KB](0)
摘要:
以5B71焊丝为焊接填充材料,对厚度6mm的5B70-H32铝镁钪合金板材进行氩弧焊焊接,之后对焊接接头进行280~340℃/1h焊后处理。采用力学性能测试和显微组织评估方法研究了焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响。结果表明,合金焊接接头焊缝区为明显的树枝晶组织,采用焊后退火处理后焊接接头焊缝区枝晶明显减少,晶粒更为均匀,同时基体中析出大量Al3(Sc,Zr)粒子;焊后处理能显著提高5B70铝镁钪合金焊接接头的强度,在280~340℃范围内,焊后处理温度愈高,强度升高愈显著,塑性也有所提高;焊缝区Al3(Sc,Zr)粒子析出强化是焊接接头焊后退火力学性能提高的主要原因。
孔挤压强化对超高强7055-T7751厚板组织性能的影响
张坤, 龚澎, 宋德玉, 汝继刚
2010, 30(5): 44-48.
[摘要](19) [PDF 1315KB](0)
摘要:
采用挤压棒直接冷挤压的方法,对比分析了超高强7055-T7751铝合金厚板带孔试样孔挤压前后的疲劳寿命;通过透射电镜观察、扫描电镜观察以及X射线应力分析等方法,研究了7055-T7751厚板带孔试样的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔壁表层的残余应力场。结果表明,采用3%~5%的挤压量对7055-T7751厚板进行孔挤压强化可取得较好的疲劳强化效果,试件的疲劳寿命提高了33倍以上;孔挤压后的强化层深度约为7mm,最大残余应力出现在距孔边约0.5mm处,应力值为-554MPa。强化层内形成的位错胞状结构和残余压应力可有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高试件的疲劳寿命。
激光重熔Al2O3-13% TiO2复合陶瓷涂层抗冲蚀性能
王东生, 田宗军, 段宗银, 王泾文, 沈理达, 黄因慧
2010, 30(5): 49-53.
[摘要](22) [PDF 715KB](0)
摘要:
为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的抗冲蚀性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和抗冲蚀性能的影响,并讨论了陶瓷涂层的冲蚀机理。结果表明,激光重熔处理会形成致密细小的等轴晶重熔区,导致涂层有更好的抗冲蚀性能。激光重熔试样仍表现为典型的脆性冲蚀特性,以近表面的裂纹萌生和扩展,最终导致重熔层破碎、晶粒剥离为主。
7A55铝合金微弧氧化陶瓷膜的组织与性能
李忠盛, 吴护林, 潘复生, 张隆平, 何庆兵
2010, 30(5): 54-57.
[摘要](21) [PDF 1033KB](0)
摘要:
研究了7A55铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的生长曲线、形貌、元素分布和相组成,测试了陶瓷膜与基体的附着力。结果表明,膜层厚度随着氧化时间的延长而增加,在不同的氧化阶段生长速率不同,膜层以向外生长为主;膜层为单层结构,Al,O元素含量基本保持不变,Mg元素参与了氧化反应;膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,其中γ-Al2O3相含量较多;膜层与基体间的结合良好,划痕临界破坏载荷为897mN。
AZ91D镁合金表面浸锌工艺研究
钱建刚, 徐敏, 滕晓明, 黄巍
2010, 30(5): 58-62.
[摘要](22) [PDF 1097KB](0)
摘要:
为使AZ91D镁合金表面浸锌时无需采用氢氟酸进行前处理,采用百格试验和盐雾试验等方法对浸锌液主要成份及工艺参数对所得浸锌层性能的影响进行了研究。结果表明:浸锌液中硫酸锌和焦磷酸钾的浓度、浸锌液的温度、pH值以及浸锌时间均对浸锌层的质量有很大影响;最佳浸锌液的组成为:硫酸锌40g/L,焦磷酸钾125g/L,抑制剂20g/L,添加剂80g/L,与工艺参数温度75±5℃,pH值10.5±0.5,时间2~3min;在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良好,耐盐雾时在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良发好,耐盐雾时间为28min,将浸锌后的镁合金进行电镀铜试验,铜镀层结合力与耐蚀性均良好。
DZ40M合金Al-Si涂层高温防护性能研究
张鹏飞, 李建平, 陆峰, 蔡妍
2010, 30(5): 63-66.
[摘要](17) [PDF 477KB](0)
摘要:
采用料浆渗技术在DZ40M钴基高温合金基材上制备了Al-Si涂层,研究了涂层在1000℃下的高温氧化行为和900℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明,料浆渗Al-Si涂层明显改善了DZ40M合金的抗高温氧化性能,涂层主要由CoAl相组成,随着氧化时间的增加,CoAl相发生了退化,逐渐转变成α-Co相;涂层与合金都具有较好的抗热腐蚀性能。
盐雾环境对复合材料修复铝合金板疲劳性能的影响
王跃然, 肖加余, 肖希海, 曾竟成, 江大志, 邢素丽
2010, 30(5): 67-72.
[摘要](20) [PDF 1300KB](0)
摘要:
采用单向碳/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹铝合金板,进行0-1700h盐雾梯度腐蚀试验,测试并对比分析了各腐蚀时间结点上试件修复前后的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳临界裂纹长度和Paris公式材料常数(Cm)的变化三个方面考察不同盐雾腐蚀深度对铝合金裂纹板修复前后的疲劳性能差异。结果表明:碳/环氧补片胶接修复铝合金板能大幅度提高疲劳寿命,且未经修复的裂纹板在腐蚀1700小时后疲劳寿命下降53.8%,而修复板仅为38.6%。修复板疲劳裂纹临界长度acr大于未修复裂纹板,且随盐雾腐蚀时间延长,裂纹板和修复板acr变化不大,可作准判据使用。由试验数据得到的不同腐蚀时间上试样的材料常数Cm随腐蚀时间延长而减小。利用Paris公式可较好拟合铝合金板疲劳寿命及Paris区内的疲劳裂纹扩展行为,但疲劳寿命预测值与实际值的差异由未经腐蚀时的5%左右增大到腐蚀1500h时的10%左右。
脉冲偏压对电弧离子镀CrNx薄膜组织结构与性能的影响
张晓柠, 陈康敏, 郑陈超, 黄燕, 关庆丰, 宫磊, 孙超
2010, 30(5): 73-77.
[摘要](22) [PDF 963KB](1)
摘要:
利用电弧离子镀技术在TC4基体上制备CrNx薄膜,研究了脉冲偏压对薄膜的组织结构和力学性能的影响。结果表明,在一定范围内提高脉冲偏压可以显著减少薄膜表面熔滴的数量及尺寸,改善表面平整度,获得高质量的薄膜;同时随着脉冲偏压的升高,CrNx薄膜由CrN单相变为Cr,Cr2N和CrN三相组成,硬度与结合强度的峰值可分别达到24294.2MPa和43N;薄膜的摩擦系数在偏压幅值为-300V时具有最小值0.43。
BaSO4/PTFE复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损机理研究
颜录科, 李炜光, 寇开昌, 孙增智, 徐鸥明
2010, 30(5): 78-81.
[摘要](23) [PDF 855KB](0)
摘要:
采用高速混合、冷压烧结成型的方法通过填充改性制备BaSO4/PTFE复合材料,利用M-200型摩擦磨损试验机研究复合材料在干摩擦条件下的摩擦学行为,考察BaSO4用量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对试样磨损表面进行观察和分析,揭示摩擦磨损机理。结果表明,BaSO4可显著提高复合材料的耐磨损性能,在用量为30%时,耐磨损性能与纯PTFE相比提高了两个数量级;PTFE以粘着磨损为主,随着BaSO4用量增加,磨粒磨损逐渐占主导,粘着磨损逐渐减少,并最终表现出疲劳磨损特征。
二维/三维玄武岩搭接织物增强复合材料接合性能研究
柯倩兰, 姚澜, 朱天刚, 周冬春, 邓天铭, 邱夷平
2010, 30(5): 82-87.
[摘要](19) [PDF 707KB](0)
摘要:
研究了二维和三维玄武岩搭接织物增强复合材料接合处的性能。这种搭接复合材料是在三维正交织机上,通过改变织造方法和工艺,设计织造了单面阶梯状和双面阶梯状的三维玄武岩织物。设计了两种搭接方式,将玄武岩二维织物搭接到三维织物的阶梯处,并选取四种搭接长度,经过组合分别用真空辅助树脂转移成型技术做成织物增强复合材料。对材料的拉伸和弯曲的力学性能进行了测试,结果表明,双面搭接方法都比单面搭接方法更为有效,对提高二维和三维玄武岩织物增强复合材料搭接接合处的拉伸和弯曲性能更为有益。
不同保载时间作用下的定向凝固合金DZ125的高温低循环疲劳试验研究
刘金龙, 杨晓光, 石多奇, 王井科
2010, 30(5): 88-92.
[摘要](27) [PDF 871KB](0)
摘要:
研究了定向凝固合金DZ125850℃时不同保载时间作用下的低循环疲劳行为。进行了拉伸保载时间分别为1s,60s,120s和240s的试验,并进行了循环应力-应变分析、应变响应分析、疲劳寿命分析以及微观断口分析,结果表明,保载时间对低循环疲劳力学行为有明显影响,随着保载时间的增加疲劳寿命逐渐减小,但保载时间超过一定范围之后疲劳寿命趋于稳定,而且随保载时间的增加蠕变损伤逐渐起主导作用。
拉扭复合加载下相位差对2A12-T4铝合金高周疲劳失效的影响
时新红, 张建宇, 鲍蕊, 费斌军
2010, 30(5): 93-96.
[摘要](17) [PDF 1364KB](0)
摘要:
采用航空工业常用材料2A12-T4铝合金,针对不同应力幅比,进行了拉扭复合加载下相位差对多轴高周疲劳失效的影响试验,研究了恒定应力幅比λ=1下相位差对多轴疲劳失效的影响,对不同应力幅比下疲劳寿命随着相位差的变化进行了对比,并分析了λ=1时不同相位差下试样的断裂形式。结果表明,在相同的Von-Mises等效应力下,当应力幅比λ=1时,随着相位差的增大,疲劳寿命逐渐升高,且与相位差的正弦近似成指数关系。在不同应力幅比下随着相位差的增大,疲劳寿命均呈现升高的趋势,但只有λ=1的情况对疲劳寿命的影响最大。试件断裂呈现Ⅰ型与Ⅱ型的混合型破坏特征,随着相位差的增大,试件断裂由Ⅰ型裂纹占主导逐渐过渡到Ⅱ型裂纹占主导。
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