在高速鐵路接觸網(wǎng)支撐定位裝置用Al-7Si-0.6Mg合金中引入不同尺寸的人工缺陷,進行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗以定量研究缺陷尺寸對材料疲勞強度的影響,并建立了疲勞強度與缺陷尺寸之間的定量關(guān)系。結(jié)果表明:材料表面的人工缺陷尺寸越大,試樣的高周疲勞強度的下降越大;材料表面尺寸小于370 μm的人工缺陷對其高周疲勞強度沒有影響;在適用性條件范圍內(nèi)使用修正的Murakami公式能更加準確地評估Al-7Si-0.6Mg鋁合金的高周疲勞強度和應(yīng)力強度因子門檻范圍。
使用OM、SEM觀察、XRD物相分析和拉伸性能測試等手段研究了鑄態(tài)、固溶態(tài)和時效Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr鑄造耐熱鋁合金的組織和力學性能。結(jié)果表明:對Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr合金進行490℃×2 h+520℃×2 h雙步固溶處理,不僅使θ-Al2Cu相完全固溶進基體中,還使更多的γ-Al7Cu4Ni相和δ-Al3CuNi相充分固溶進基體中,實現(xiàn)了更好的固溶效果;經(jīng)過490℃×2 h+520℃×2 h和185℃×6 h熱處理后,Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr合金的室溫抗拉強度為336.8 MPa、高溫(300℃)抗拉強度為153.3 MPa,比鑄態(tài)分別提高了74%和19.3%。
對Al-Cu-Mg合金進行一種能消減殘余應(yīng)力的新型熱處理,使用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射等手段分析殘余應(yīng)力并測試力學性能,研究了這種合金的微觀組織結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明:新型熱處理使Al-Cu-Mg合金的殘余應(yīng)力消減率達到92.7%(與固溶態(tài)鋁合金相比),并得到優(yōu)良的強塑性配合(屈服強度達到463.6 MPa,抗拉強度達到502.5 MPa,伸長率達到12.7%)。微觀組織的分析結(jié)果表明:在進行新型熱處理的合金中S'相比用傳統(tǒng)熱處理的更為細小、分布更均勻,由S'相析出的共格應(yīng)力場與淬火殘余應(yīng)力場疊加使合金殘余應(yīng)力大幅度降低,使合金的綜合性能較高。
用共沉淀法制備LaMgAl11O19粉體,證明了提高沉淀溫度和pH值可使前驅(qū)粉體的性能明顯提高。應(yīng)用差熱分析和X射線法研究了磁鉛石相的生成溫度和粉體的結(jié)晶度;使用Scherrer 公式并結(jié)合XRD譜計算了晶粒尺寸;用掃描電鏡觀察了各工藝參數(shù)的前驅(qū)粉體在1500℃時效5 h后的形貌;使用Malvern ZEN3600粒度儀和Manual measurement軟件分析了粉體硬團聚的尺寸分布;用Nd2O3, Gd2O3, Sm2O3替代La2O3,研究了制備多種鎂基六鋁酸鹽粉體的可行性。結(jié)果表明:在pH值為11.5、沉淀溫度為60℃條件下制備的前驅(qū)粉體,其完全相變?yōu)榧僉aMgAl11O19粉體的初始溫度為1440℃,比在常溫下沉淀的前驅(qū)粉體降低了150℃,磁鉛石相的生成效率明顯提高。在1500℃時效5 h的粉體其晶粒為納米尺度。提高沉淀溫度和pH值有利于減小晶粒尺寸和降低粉體的熱導率。采用相同工藝參數(shù)可制備出純NdMgAl11O19粉體,其晶粒尺寸略大于LaMgAl11O19粉體的尺寸。
選用Nextel610型Al2O3纖維為增強體、ZL210A連續(xù)氧化鋁合金為基體,采用真空壓力浸滲法制備纖維增強鋁基復合材料(Al2O3f/Al),纖維的體積分數(shù)為40%,預熱溫度分別為500、530、560和600℃,研究了纖維預熱溫度對Al2O3f/Al復合材料的微觀組織、纖維損傷和力學性能的影響。結(jié)果表明:隨著纖維預熱溫度的提高復合材料的致密度隨之提高,最大達到99.2%,材料的組織缺陷最少,纖維的分布均勻;隨著纖維預熱溫度的提高從復合材料中萃取出來的Al2O3纖維的拉伸強度不斷降低,纖維預熱溫度為600℃的復合材料中Al2O3纖維的拉伸強度僅為1150 MPa,纖維表面粗糙,有大尺寸附著物。纖維的預熱溫度對Al2O3f/Al復合材料的拉伸強度有顯著的影響。預熱溫度為500、530、560和600℃的復合材料其拉伸強度分別對應(yīng)于298、465、498和452 MPa。組織缺陷、纖維損傷和界面結(jié)合強度,是影響連續(xù)Al2O3f/Al復合材料強度的主要因素。
對6 mm厚的6082-T6鋁合金進行兩種表面處理然后實施攪拌摩擦焊接,研究了對接面氧化膜對接頭組織和疲勞性能的影響。結(jié)果表明,進行速度為1000 mm/min的高速焊接時,對接面未打磨和打磨的接頭焊接質(zhì)量都良好,接頭強度系數(shù)達到81%;兩種接頭的疲勞性能基本相同,疲勞強度均為100 MPa;少數(shù)樣品在焊核區(qū)外斷裂,大部分樣品在熱影響區(qū)斷裂。與接頭相比,兩種接頭焊核區(qū)的疲勞性能有所提高,均為110 MPa,在疲勞測試中裂紋并未沿“S”線萌生和擴展。
新型含鋁奧氏體耐熱合金(AFA)進行壓縮熱模擬試驗,使用OM和EBSD等手段研究了這種合金在950~1150℃和0.01~5 s-1條件下的微觀組織演變、建立了基于動態(tài)材料模型熱加工圖、分析了變形參數(shù)對合金加工性能的影響并按照不同區(qū)域組織變形的特征構(gòu)建了合金的熱變形機理圖。結(jié)果表明:新型AFA合金的高溫流變應(yīng)力受到變形溫度和應(yīng)變速率的顯著影響。在變形溫度為950~1150℃和應(yīng)變速率為0.18~10 s-1條件下,這種合金易發(fā)生流變失穩(wěn)。在變形溫度為1050~1120℃、應(yīng)變速率0.01~0.1 s-1和變形溫度1120~1150℃、應(yīng)變速率10-0.5~10-1.5 s-1這兩個區(qū)間,這種合金發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶行為且其再結(jié)晶晶粒均勻細小,功率耗散因子η達到峰值45%。新型AFA合金的熱加工藝,應(yīng)該優(yōu)先選擇再結(jié)晶區(qū)域。
使用霍普金森壓桿試驗裝置進行擠壓態(tài)6013-T4鋁合金的室溫動態(tài)壓縮實驗,應(yīng)變速率為1×103~3×103 s-1。結(jié)果表明,6013-T4鋁合金在動態(tài)壓縮過程中表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化和正應(yīng)變速率敏感性;隨著應(yīng)變和應(yīng)變速率的提高位錯密度增大,在高應(yīng)變速率和大應(yīng)變量變形后試樣的位錯塞積顯著。在相同的變形條件下0°方向試樣的應(yīng)力總是最高,而45°方向試樣的應(yīng)力最低。擠壓態(tài)6013-T4合金的主要織構(gòu)類型為{112}<111>和{110}<111>。對于{112}<111>織構(gòu),0°、45°和90°方向的最大施密特因子分別為0.27、0.49和0.41。對于{110}<111>織構(gòu),最大施密特因子分別為0.27、0.43和0.41。0°方向的施密特因子最小,使該方向的應(yīng)力水平較高。在相同的應(yīng)變速率和應(yīng)變量條件下動態(tài)壓縮變形時,0°方向試樣的位錯密度更高。在沖擊件的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計中有必要考慮材料的應(yīng)變速率敏感性、力學性能各向異性以及微觀組織的演變。
采用力學性能測試、電導率測試和透射電子顯微鏡研究了淬火速率對汽車用高強鋁合金性能的影響。結(jié)果表明:淬火速率從960℃/s降低到1.8℃/s,電導率提高了5.7% IACS,硬度的下降率為40%,抗拉強度和屈服強度的下降率分別為24.2%和56.9%,硬度和強度與淬火速率的對數(shù)呈線性關(guān)系。隨著淬火速率的降低,淬火析出相的尺寸和面積分數(shù)顯著增大,導致性能下降。淬火速率為1.8℃/s時,淬火析出相的平均尺寸為465.6 nm×158.2 nm,析出相的面積分數(shù)為42.1%。
采用熱絲化學氣相沉積(HFCVD)技術(shù)在WC-Co8%硬質(zhì)合金刀具表面制備金剛石涂層,調(diào)節(jié)甲烷濃度等沉積工藝制備了單層金剛石涂層刀具和微米金剛石涂層(1.2 μm)、納米金剛石涂層(200 nm)交替多層金剛石涂層刀具。以7075航空鋁合金作為切削工件,在無潤滑干切條件下測試了單層金剛石涂層刀具和多層金剛石涂層刀具的切削性能。實驗結(jié)果表明,切削2 h后單層金剛石涂層刀具涂層脫落寬度達到35 μm,刀刃鈍化;有多層金剛石涂層刀具的刃型保持完整,涂層無脫落。對單層金剛石涂層和多層金剛石涂層平面樣品進行了洛氏壓痕實驗。結(jié)果表明,多層金剛石涂層的脫落面積約為單層金剛石涂層脫落面積的1/5到1/10,進一步說明多層金剛石涂層有更強的抵抗裂紋產(chǎn)生的能力。這些結(jié)果表明,金剛石多層結(jié)構(gòu)能提高涂層與基體的界面結(jié)合力,延長金剛石涂層刀具的使用壽命。
采用室溫力學拉伸、光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)等手段,研究了Cu含量對Al-Cu-Mn鋁合金力學性能各向異性的影響。結(jié)果表明:隨著Cu含量(質(zhì)量分數(shù))由6.51%降低到5.41%Al-Cu-Mn鋁合金中微米級Al2Cu相的數(shù)量顯著減少,聚集排布的趨勢減弱,使材料的延伸率提高、各向異性降低。其主要機理是,Cu含量較高時微米級Al2Cu相應(yīng)力集中,導致Al2Cu相優(yōu)先斷裂且裂紋相互連通,Cu含量較低時,Al2Cu相斷裂后裂紋未擴展而晶界發(fā)生斷裂。微米級Al2Cu相沿各取向的分布差異,是力學性能各向異性的主要原因。
使用光學顯微鏡(OM),掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等手段檢測軌道交通用6005A-T5鋁合金的微觀組織并進行晶間腐蝕試驗,研究了6005A鋁合金擠壓型材的組織不均勻性及其對晶間腐蝕(IGC)抗性的影響。結(jié)果表明:6005A-T5鋁合金的擠壓型材表現(xiàn)出明顯的表層粗晶特征,表層的晶粒尺寸大部分大于100 μm,第二相粗大且分布稀疏,晶界基本上是大角度的(95.6%),心部晶?;旧闲∮?0 μm(99.8%),第二相細小且沿擠壓方向呈鏈狀分布,有較多的小角度晶界。保留粗晶層的試樣其抗晶間腐蝕性能較好,最大腐蝕深度為37.08 μm,去除粗晶層試樣其抗晶間腐蝕性能較差,最大腐蝕深度為459.28 μm。更少的晶界和更稀疏的晶界析出物,是6005A鋁合金擠壓型材表層粗晶的抗晶間腐蝕性能優(yōu)于內(nèi)層細晶的主要原因。
用Hummers法制備氧化石墨烯(GO),并用乙二胺對氧化石墨烯(GO)進行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),將季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸鋁(ATP)與NGO三者復配并添加到水性環(huán)氧樹脂中,制備出水性環(huán)氧防腐防火一體化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段對GO和NGO的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。結(jié)果表明,已經(jīng)制備出GO并成功地對其表面實現(xiàn)了氨基化改性。電化學測試、鹽霧試驗、耐火極限測試、殘?zhí)啃蚊卜治龊蜔崾е胤治龅慕Y(jié)果表明,顏基比P/B=0.2的復合涂層具有最佳的防腐性能和防火性能。
采用掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)分析以及電化學極化和中性鹽霧試驗(NSS)等手段,研究了Zn-xAl(x=4%, 5%, 7%)-0.06%Nd合金在爐冷,空冷,水冷(冷卻速度分別為0.03,1.08和40℃/s)條件下的凝固組織與耐蝕性。結(jié)果表明:隨著冷卻速度的增加,合金組織不斷細化,共晶組織的層片間距不斷減小,而耐腐蝕性先增大后減小,且稀土Nd的添加有利于進一步減小共晶層片間距和提高合金的耐腐蝕性能。空冷條件下獲得的Zn-5%Al-0.06%Nd合金的耐蝕性最佳。Al含量在4%~7%之間變化時,主要引起合金組織的變化,而對合金耐腐蝕性影響不大。
以氧化鋁、氫氧化鋁、勃姆石為水不溶性金屬源,用水熱法合成了金屬有機骨架MIL-53(Al)。使用SEM、XRD、氮氣吸附和TGA表征了產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu),并與用傳統(tǒng)水溶性硝酸鋁合成的MIL-53(Al)對比。結(jié)果表明:使用三種水不溶性金屬源都能合成典型的金屬有機骨架材料MIL-53(Al)。用水熱法制備的MIL-53(Al)產(chǎn)物的BET比表面積都在700~1000 m2/g。結(jié)果還表明,使用三種水不溶性金屬源合成的MIL-53(Al)骨架的柔性(flexibility)與用常規(guī)鋁硝酸鹽合成的MIL-53(Al)不同。使用氧化鋁合成的MIL-53(Al)常溫下的孔道主要呈現(xiàn)大孔(lp)結(jié)構(gòu)且骨架剛性較強。與使用其他鋁源合成的MIL-53(Al)相比,用氧化鋁合成的MIL-53(Al)對洛克沙胂有較好的吸附去除效果,吸附過程符合二級動力學模型。
使用掃描電鏡、交流阻抗譜和掃描開爾文探針等手段研究了7A04鋁合金在周期凝露和二氧化硫條件下的腐蝕行為和規(guī)律。結(jié)果表明,7A04鋁合金在周期凝露和二氧化硫環(huán)境中的腐蝕主要是薄液膜下的大氣腐蝕,隨著時間的延長腐蝕產(chǎn)物不斷增多,腐蝕失重的數(shù)值增大,腐蝕產(chǎn)物的形貌呈點狀或團狀,主要是氫氧化鋁和硫酸鋁水合物,腐蝕類型主要為點蝕,局部有輕微剝蝕,交流阻抗擬合數(shù)值顯示,在試驗的初期7A04鋁合金的腐蝕速率急劇下降,后期逐漸趨于平緩,表面電位分布圖譜顯示,材料表面的腐蝕電位呈升高趨勢,至240 h后趨于穩(wěn)定,7A04鋁合金的腐蝕溶解,與其組織和組成分布密切相關(guān)。
依據(jù)鋁電解陰極炭塊結(jié)構(gòu)的非勻質(zhì)特性,將其看作由炭骨料和瀝青粘合劑組成的多相復合材料,從細觀結(jié)構(gòu)的角度研究了鈉的擴散過程。采用Matlab編寫不同炭骨料粒度組成和含量的隨機圓、橢圓、多邊形骨料投放模型程序,得到七種陰極炭塊細觀結(jié)構(gòu)模型圖片,并以igs模型文件形式導入ANSYS建立了二維有限元數(shù)值模型。依據(jù)擴散方程和熱傳導方程的相似性,采用ANSYS的熱分析單元對鈉擴散過程進行模擬求解,分析了炭骨料粒度組成、含量和形貌對鈉擴散過程的影響。結(jié)果表明,與炭塊中瀝青相比,炭骨料對炭塊中的鈉擴散的阻礙作用更大,炭骨料顆粒圓度越小、骨料粒度組成越小、含量越高,則鈉的擴散速率越低。對于粒度組成為0.003~0.006 m、含量為80%的圓形炭骨料模型,鈉的擴散速度最低,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果有較好的一致性,證明了模擬的精確性和可靠性。
先使用鋁溶膠對可膨脹石墨(EG)進行改性,然后用一步法制備純半硬質(zhì)聚氨酯泡沫(SRPUF)、摻雜未改性EG的SRPUF和摻雜改性EG的SRPUF。使用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)和透射電子顯微鏡(TEM)表征了鋁溶膠改性的EG,結(jié)果表明:鋁溶膠包覆已經(jīng)在EG表面。用材料拉伸試驗機和氧指數(shù)測試儀測試泡沫的拉伸性能和阻燃性能,確定了EG的用量為12%、摻雜改性EG的SRPUF的力學性能優(yōu)于摻雜未改性EG的SRPUF。使用氧指數(shù)測試儀和水平垂直燃燒測定儀測試三種SRPUF的阻燃性能,結(jié)果表明:摻雜鋁溶膠改性EG的SRPUF阻燃性能最好,極限氧指數(shù)為27.6%,水平燃燒等級達到HF-1級。使用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析了阻燃機理,結(jié)果表明:EG表面的γ-AlOOH以脫水、晶型轉(zhuǎn)變和釋放不燃氣體的三種形式提高了阻燃效果,同時起粘結(jié)蠕蟲石墨的作用。
結(jié)合金相組織觀察及能譜分析、DSC熱差分析、JMat Pro 5.0軟件計算和室溫力學性能測試,研究低頻電磁鑄造新型高強Al-Mg-Si-Cu合金鑄態(tài)、擠壓態(tài)和T6態(tài)的組織性能。結(jié)果表明,該新型合金系的均勻化溫度和固溶溫度可分別確定為540℃和550℃。Mg2Si強化相能顯著細化合金鑄態(tài)組織且細化程度隨其含量增大遞增,而過量Si或過量Mg均能減弱細化劑和Mg2Si相對合金鑄態(tài)組織的細化作用。Mg的過量添加不會降低合金強度但可提高其延伸率至19%以上。該新型Al-Mg-Si-Cu合金中,當Mg質(zhì)量分數(shù)為1.60%、Si質(zhì)量分數(shù)為1.15%時,可獲得較高強度(抗拉強度419 MPa、屈服強度362 MPa)而又不損害其塑性(延伸率18.75%)。
研究了Al和Ce的含量對Mg-Al-Ce合金組織的影響以及第二相的演變規(guī)律,進行熱力學計算分析探討了合金化合物的形成規(guī)律及其作用。結(jié)果表明:添加適量的Ce對Mg-Al合金有細化晶粒的作用,當Al的添加量(質(zhì)量分數(shù),下同)為2.5%、Ce的添加量為2%時晶粒最小,為280 μm。數(shù)據(jù)擬合結(jié)果表明,Al含量為6.4%~7%、Ce含量為1.6%~2%為最佳添加量,可使晶粒尺寸減小到160 μm。隨著Al、Ce含量的變化合金中優(yōu)先生成Al4Ce相,在凝固過程中細小的Al4Ce化合物吸附在α-Mg晶粒周圍形成片層狀共晶,阻礙α-Mg晶粒的長大從而細化合金晶粒。
以MgAl-CO32–水滑石(LDH)焙燒產(chǎn)物(LDO)為重金屬離子去除劑, 在單一Cu2+、Cr(VI)體系和Cu2+/Cr(VI)共存體系中探究了LDO對重金屬離子的去除性能, 并結(jié)合對金屬-LDO復合體的XRD、FT-IR和SEM表征闡明了雙金屬(Cr(VI)陰離子+Cu2+陽離子)在LDO上的去除機理。結(jié)果表明, Cr(VI)和Cu2+在LDO上的吸附表現(xiàn)為多重相互作用的協(xié)同吸附效應(yīng)。除了Cu2+的“Jahn-Teller”效應(yīng)和氫鍵協(xié)同多體效應(yīng)外, Cu2+-CrO42–-LDO體系還發(fā)生靜電作用、水合作用、配位作用以及共沉淀和繼沉淀作用, 形成了Mg-Al-Cu三元復合體。
采用兩次陽極氧化法在草酸溶液中制備多孔氧化鋁(AAO), 分別研究了電壓、氧化時間及草酸溶液濃度對AAO孔洞特征的影響。結(jié)果表明, 在第一次氧化過程中孔間距隨氧化電壓的提高而增大, 氧化時間和草酸溶液濃度幾乎沒有影響, 在第二次氧化過程中時間、電壓及草酸溶液濃度對孔間距基本無影響, 但是隨著氧化電壓的增大AAO孔徑明顯增大, 孔洞呈六方陣列排布。此外, 第二次氧化電壓增大時孔洞形狀由圓形到長條形、再到六邊形變化, 第二次氧化草酸溶液濃度增大至0.4 mol/L時所制備的AAO的相鄰孔洞沿特定取向發(fā)生貫穿現(xiàn)象, 甚至溶解, 而孔洞整體分布
用粉末冶金法制備了分別用Al2O3、SiC顆粒增強的顆粒體積分數(shù)為25%的6061Al基復合材料, 在不同溫度對其進行固溶-時效熱處理, 通過拉伸曲線分析和斷口SEM分析研究了增強顆粒與基體適配性對顆粒增強鋁基復合材料拉伸性能的影響。結(jié)果表明, 低強度Al2O3顆粒不適合用于增強高強度的6061Al基體, 研究了增強顆粒與基體適配性對顆粒增強鋁基復合材料強化機制的影響, 發(fā)現(xiàn)主要通過影響應(yīng)力傳遞機制來影響復合材料性能, 揭示了適配性與增強顆粒開裂、復合材料屈服之間的關(guān)系, 得出增強顆粒相對于基體強度越高, 顆粒開裂越少, 并總結(jié)了一種表示增強顆粒與基體適配性關(guān)系的方法。
研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr鋁合金擠壓材在固溶-T652和預回復-固溶-T652時的組織和性能。結(jié)果表明: 該合金在121℃×24 h時效制度下, 預回復退火處理可有效細化晶粒(從9.76 μm減小到5.56 μm), 降低晶界平均角度(從23.59°降低至17.41°), 顯著提高低角度晶界百分比(從53%提高到67%), 提高位錯強化, 并顯著抑制再結(jié)晶的發(fā)生, 與固溶-T652相比, 預回復-固溶-T652工藝在不降低強度的情況下可提高其晶間和剝落腐蝕性能(最大晶間腐蝕深度從125.0 μm減少到91.4 μm, 剝落腐蝕從EB級提高到EA級), 在預回復-固溶-T652狀態(tài)下合金的抗拉強度達到728 MPa, 預回復退火處理能提高合金的強度。位錯強化和低角度晶界強化是合金的主要強化機制。
用改進的聚丙烯酰胺凝膠法制備顆粒近似呈球形且粒度均勻的ZnAl2O4納米顆粒, 并制備了3種鋅鋁摩爾比的ZnAlO樣品。XRD結(jié)果表明, 當鋅鋁摩爾比為1∶1.8和1∶2時, 在900℃煅燒干凝膠制備的樣品均為純相的ZnAl2O4粉體。SEM結(jié)果表明, 鋅鋁摩爾比為1∶2制備的樣品其顆粒尺寸隨著煅燒溫度的提高而增大, 且在900℃出現(xiàn)嚴重的團聚。熒光光譜分析結(jié)果表明, 激發(fā)波長為352 nm時出現(xiàn)一個469 nm的藍光發(fā)射峰。基于實驗結(jié)果, 研究了其絡(luò)合機理和發(fā)光機理。
通過釬焊后拉剪實驗得到了不同壓下量下鋁/鋼復合界面的結(jié)合強度, 用掃描電鏡觀察了不同壓下量下的鋁/鋼復合材料拉剪斷口的形貌, 并用能譜儀分析了拉剪斷口上的元素。根據(jù)拉剪強度并結(jié)合斷口形貌, 定義了釬焊用冷軋4A60鋁/08Al鋼復合材料的最小復合壓下量為35%, 穩(wěn)定復合壓下量為50%。
改變到模具底部的距離制備出不同二次枝晶臂間距(SDAS)的A319鋁合金, 討論了SDAS與孔洞尺寸、硅顆粒尺寸及形態(tài)比的關(guān)系, 深入研究了SDAS對合金拉伸性能、疲勞壽命和疲勞參數(shù)的影響。結(jié)果表明: 硅顆粒尺寸和形態(tài)比與SDAS有很好的線性關(guān)系, 當SDAS較大時, 硅顆粒尺寸和形態(tài)比也較大, 孔洞尺寸與SDAS之間有類似的關(guān)系, SDAS對A319鋁合金的楊氏模量和屈服強度幾乎沒有影響, 而硬度、抗拉強度和延伸率隨著SDAS的增大而降低, 疲勞壽命隨著SDAS的增大而下降, 疲勞參數(shù)也隨SDAS的變化而變化: 隨著SDAS的增大疲勞強度指數(shù)(σ′f)增大, 而疲勞強度系數(shù)(ε′f)、疲勞延性系數(shù)(c0)和疲勞延性指數(shù)(b0)減小。
制備了擠壓比λ為36和16的7N01鋁合金擠壓板材, 并分別進行自然時效和人工時效處理。用光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、常溫拉伸、宏微觀織構(gòu)測試和慢應(yīng)變拉伸實驗對其進行表征, 研究了擠壓工藝對合金的力學性能和抗腐蝕性能的影響。結(jié)果表明, 不同擠壓比的板材在相同時效狀態(tài)下的組織和性能有明顯的差異。大擠壓比板材的內(nèi)部多為細小的再結(jié)晶晶粒, 小擠壓比板材內(nèi)部為粗大的亞結(jié)構(gòu), 因此具有比大擠壓比板材更高的抗拉強度和屈服強度。透射電鏡觀察結(jié)果表明, 大擠壓比試樣內(nèi)晶界析出相比小擠壓比時呈現(xiàn)更明顯的斷續(xù)分布。此外, 擠壓比相同的板材人工時效處理后其抗拉強度和延伸率比自然時效板材均有所下降, 其中抗拉強度降低約為5.8%, 但合金的屈服強度得到了顯著提高(約為25%), 在擠壓比相同的情況下人工時效試樣內(nèi)晶界的析出相呈現(xiàn)斷續(xù)分布, 因此具有更好的抗腐蝕性能。
用SEM、TEM、微區(qū)XRD等手段分析了復合板界面擴散層的形貌和結(jié)構(gòu), 研究了熱處理工藝對冷軋銅鋁復合板材界面擴散層結(jié)構(gòu)的影響, 討論界面擴散層形成規(guī)律。研究表明, 冷軋銅鋁復合板經(jīng)過擴散熱處理后, 在復合界面形成具有擴散性質(zhì)的界面層, 隨著熱處理時間的延續(xù), 界面擴散層由最初的單層逐漸生長為三層, 進一步延長熱處理時間, 界面層的層數(shù)不變, 厚度略有增加, 界面層含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金屬間化合物, 界面擴散層結(jié)構(gòu)為: 鋁側(cè)的Al-Cu固溶體與q(Al2Cu)相復合層、h2(AlCu)相層和銅側(cè)的Cu-Al固溶體與g2(Al4Cu9)相復合層。
利用透射電鏡和高分辨透射電鏡(HRTEM)研究了高壓扭轉(zhuǎn)大塑性變形納米結(jié)構(gòu)Al–Mg合金中的位錯和晶界結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明: 對尺寸小于100 nm的晶粒, 晶內(nèi)無位錯, 其晶界清晰平直, 而尺寸大于200 nm的大晶粒通常由幾個亞晶或位錯胞結(jié)構(gòu)組成, 局部位錯密度可高達1017 m-2, 這些位錯往往以位錯偶和位錯環(huán)的形式出現(xiàn)。用HRTEM觀察到了小角度及大角度非平衡晶界、小角度平衡晶界和大角度Σ9平衡晶界等不同的晶界結(jié)構(gòu)?;趯嶒灲Y(jié)果, 分析了局部高密度位錯、位錯胞和非平衡晶界等在晶粒細化過程中的作用, 提出了高壓扭轉(zhuǎn)Al–Mg合金的晶粒細化機制。
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