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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1052-1070页

作者：伍子纯刘阳李海尊谭振国唐楠宋宇峰刘筱陈宇强湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 湖南西交智造科技有限公司湘潭411100

相较于传统增强相呈均匀分布的金属基复合材料,网状结构金属基复合材料因其独特的“机械互锁”“位错钉扎”等组织结构特征,具有更优异的室温强度、高温强度、弹性模量和断裂韧性,在航天、航空等领域上具有广泛的应用前景。激光增材制... 详细信息

相较于传统增强相呈均匀分布的金属基复合材料,网状结构金属基复合材料因其独特的“机械互锁”“位错钉扎”等组织结构特征,具有更优异的室温强度、高温强度、弹性模量和断裂韧性,在航天、航空等领域上具有广泛的应用前景。激光增材制造技术可实现对网状结构的精细化调控,为网状结构金属基复合材料的进一步发展提供了新的途径。本文综述了高能量激光束诱导马兰戈尼对流作用下网状结构金属基复合材料的形成机理、影响网状结构形成的因素、不同类型网状结构的显微组织结构特征,分析了网状结构金属基复合材料的多段弯曲断裂、微孔聚集断裂等断裂机制,阐述了在霍尔−佩奇、奥罗万、泰勒、载荷传递等强化机制共同作用下的强化机理,以及独特的增强相贫、富区协同作用下的韧化机理,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词：网状结构激光增材制造金属基复合材料断裂机制强韧化机理

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Sc和Zr微合金化对Al-Zn-Mg-(Cu)合金微观组织和性能影响的研究进展

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中国有色金属学报 2023年第11期33卷 3689-3708页

作者：巫海亮陈宇强林林陆丁丁湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 西南铝业(集团)有限责任公司重庆401326

Al-Zn-Mg-(Cu)合金的Sc和Zr微合金化可显著提高综合性能,是研制新一代航空航天铝合金的有效方法之一。本文对Al-Zn-Mg-(Cu)合金Zr和Sc微合金化研究成果进行了综述,重点阐述了Sc和Zr微合金化对Al-Zn-Mg-(Cu)合金微观组织、力学性能和耐... 详细信息

Al-Zn-Mg-(Cu)合金的Sc和Zr微合金化可显著提高综合性能,是研制新一代航空航天铝合金的有效方法之一。本文对Al-Zn-Mg-(Cu)合金Zr和Sc微合金化研究成果进行了综述,重点阐述了Sc和Zr微合金化对Al-Zn-Mg-(Cu)合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,发现Sc和Zr微合金化可以细化Al-Zn-Mg-(Cu)合金的晶粒尺寸以及有效提高合金的力学性能和耐腐蚀性能;梳理了单独添加Zr、Sc及复合添加Zr和Sc在Al-Zn-Mg-(Cu)合金的作用机理,发现Al3Zr、Al3Sc和Al3(Sc,Zr)相是Sc和Zr微合金化提高合金性能的主要原因;最后根据现有的研究,对Al-Zn-Mg-(Cu)合金Zr和Sc微合金化的研究方向提出了建议。

关键词： Al-Zn-Mg-(Cu)合金微合金化微观组织力学性能耐蚀性能

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Ti-55511合金显微组织对其高温疲劳行为的影响

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中国有色金属学报 2023年第3期33卷 767-780页

作者：陈宇强贺梓泯潘素平刘会群伏明珠付永杰李佳湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 中南大学材料科学与工程学院长沙410083

利用扫描电子显微分析(SEM)、聚焦离子束切割技术(FIB)、透射电子显微分析(TEM)等方法对比分析了双态及片层组织对Ti-55511合金的高温疲劳性能及其损伤行为的影响机理。结果表明:在350℃、应力比(R)为0、最大加载应力(σ_(max))为500~60... 详细信息

利用扫描电子显微分析(SEM)、聚焦离子束切割技术(FIB)、透射电子显微分析(TEM)等方法对比分析了双态及片层组织对Ti-55511合金的高温疲劳性能及其损伤行为的影响机理。结果表明:在350℃、应力比(R)为0、最大加载应力(σ_(max))为500~600 MPa的疲劳加载条件下,片层组织的疲劳寿命(N_(f))明显高于双态组织。双态组织的疲劳裂纹主要萌生于初生α相(α_(P)),而片层组织的疲劳裂纹萌生于晶界处粗大片层α相(α_(L))与β相的界面。在裂纹扩展阶段,双态组织的裂纹尖端区域出现显著的纳米晶化,导致次生α相(α_(s))粒子完全溶解并转化为β相,明显弱化了合金的抗裂纹扩展能力。由于α_(L)相对晶内变形的显著约束作用,片层组织裂纹尖端区域的纳米晶化并不明显,仍然保留了较高密度的α_(s)相粒子,因而具备较高的抗裂纹扩展能力。

关键词： Ti-55511合金显微组织疲劳性能疲劳损伤机理

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铝合金挤压铸造扭转复合成形模具-工件界面换热行为

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中国有色金属学报 2023年第8期33卷 2471-2482页

作者：朱必武张达刘筱陈宇强宋宇峰刘文辉李运湘湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 湖南润泰新能源科技有限公司湘乡411400

挤压铸造扭转复合成形(SQ-T)集挤压铸造(SQ)与扭转成形(T)的优势于一体,可实现铝合金工件的高效成形。为准确描述铝合金SQ-T工艺下的模具-工件界面换热行为并对成形效果进行评估,通过搭建SQ-T实验平台和构建界面换热系数(IHTC)反求模型... 详细信息

挤压铸造扭转复合成形(SQ-T)集挤压铸造(SQ)与扭转成形(T)的优势于一体,可实现铝合金工件的高效成形。为准确描述铝合金SQ-T工艺下的模具-工件界面换热行为并对成形效果进行评估,通过搭建SQ-T实验平台和构建界面换热系数(IHTC)反求模型,求解成形过程中的IHTC,并对IHTC的变化规律、工件成形效果及工件组织性能进行研究。结果表明:反算模型精度较高,96%以上反算结果的相对误差小于10%;在SQ中加入扭转变形后,工件的气孔数量减少、尺寸变小,模具-工件界面换热条件更好;SQ-T实验的IHTC前半段高于SQ实验,最大提升了60%;IHTC的增加使SQ-T实验工件的冷却速度加快,显微组织更加细小均匀,硬度提高了19.3%,动态峰值应力提升了7.6%。

关键词： A356铝合金挤压铸造扭转成形界面换热系数(IHTC) 气孔硬度

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微合金化及换向轧制对Cu合金晶粒尺寸热稳定性的影响

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中国有色金属学报 2022年第10期32卷 2934-2949页

作者：贺梓泯陈宇强刘文辉谢功园潘素平宋宇峰谭欣荣湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 中南大学高等研究中心长沙410083

利用电子背散射衍射分析(EBSD)、透射电子显微分析(TEM)等研究了微量元素添加及换向轧制工艺对Cu合金晶粒尺寸热稳定性的影响。结果表明:经(950℃,10 min)热暴露后,纯Cu的平均晶粒尺寸超过200μm且存在较强的Cube织构。添加0.12%Mg、0.0... 详细信息

利用电子背散射衍射分析(EBSD)、透射电子显微分析(TEM)等研究了微量元素添加及换向轧制工艺对Cu合金晶粒尺寸热稳定性的影响。结果表明:经(950℃,10 min)热暴露后,纯Cu的平均晶粒尺寸超过200μm且存在较强的Cube织构。添加0.12%Mg、0.09%Ca、0.10%Y元素后,Cu合金经热暴露后的晶粒尺寸显著减小,同时Cube织构明显弱化而Brass、Copper、S织构的体积分数明显增加。Cu-0.12Mg、Cu-0.09Ca、Cu-0.10Y合金形成的第二相粒子对晶界起到较强的钉扎作用,显著提高晶粒尺寸热稳定性。换向轧制使Cu-0.12Mg和Cu-0.09Ca合金经高温热暴露后的晶粒进一步均匀细化,并且对合金电导率的影响较小。这主要是由于换向轧制抑制了Cube取向晶粒在再结晶过程中的定向生长,并且促进了第二相的弥散析出。

关键词： Cu合金微合金化换向轧制晶粒尺寸电导率

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基于动态再结晶−黏塑性自洽模型的A356铝合金高温变形行为

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中国有色金属学报 2023年第7期33卷 2090-2103页

作者：朱必武熊盛开胡铭月刘筱肖罡陈宇强刘文辉湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 中国汽车工程研究院有限公司重庆401122

以A356铝合金为研究对象,构建动态再结晶(DRX)模型耦合黏塑性自洽(VPSC)模型,研究其在500℃热压缩下的流变应力、织构演变和变形机制。结果表明:构建的模型能较为准确地仿真A356铝合金高温热压缩变形过程中的流变应力和织构演变;高温热... 详细信息

以A356铝合金为研究对象,构建动态再结晶(DRX)模型耦合黏塑性自洽(VPSC)模型,研究其在500℃热压缩下的流变应力、织构演变和变形机制。结果表明:构建的模型能较为准确地仿真A356铝合金高温热压缩变形过程中的流变应力和织构演变;高温热压缩时A356铝合金发生了动态再结晶,对材料起到明显的软化作用,同时弱化了(011)[100]织构组分,但强化了(2ˉ10)[132]织构组分;共晶Si发生的破碎细化消耗了塑性变形功,使晶粒转动角度变小;大部分晶粒形成Goss织构过程中以(111)[011]滑移和(111)[011]滑移为主,形成Brass织构过程中以(111)[101]滑移和(111)[101]滑移为主。

关键词： A356铝合金动态再结晶黏塑性自洽热压缩织构

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高铁散热器用3003铝合金焊接隔板的腐蚀机理研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第4期44卷 1081-1088页

作者：巫海亮陈宇强黄亮顾宏宇孙宏博刘佳俊王乃光宋宇峰湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 株洲时代金属制造有限公司株洲412200 广东工业大学材料与能源学院广州510006

采用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线分析了实际环境中的沉积粉尘对高铁散热器用3003铝合金焊接隔板腐蚀行为的影响机理,并建立了铝合金焊接隔板的腐蚀深度预测模型。结果表明,在粉尘溶液环境中,铝合... 详细信息

采用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线分析了实际环境中的沉积粉尘对高铁散热器用3003铝合金焊接隔板腐蚀行为的影响机理,并建立了铝合金焊接隔板的腐蚀深度预测模型。结果表明,在粉尘溶液环境中,铝合金焊接隔板在腐蚀初期以点蚀为主,随后演变为沿晶腐蚀。铝合金焊接隔板的主要腐蚀产物为Al(OH)_(3)和AlCl_(3)。铝合金焊接隔板经粉尘溶液全浸180 d后,腐蚀电位下降了24.5%,腐蚀电流密度提高了156.7%。结合全浸实验和实际服役8 a的构件腐蚀深度测试结果,建立了高铁散热器用铝合金焊接隔板最大腐蚀深度预测模型。

关键词： 3003铝合金耐蚀性腐蚀机理腐蚀模型腐蚀深度预测模型

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热扭转下AZ31镁合金微观组织和力学性能研究

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塑性工程学报 2023年第12期30卷 121-128页

作者：朱必武崔悦刘筱唐昌平肖罡刘文辉湖南科技大学机电工程学院高功效构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湖南湘潭411201 湖南大学重庆研究院重庆401120

为了研究热扭转变形温度对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响,利用TTM103型微机控制电子扭转试验机对挤压态AZ31镁合金棒材进行了25~300℃的热扭转试验。结果表明:在同一变形区域内,随着变形温度的升高,孪晶密度先升高后降低;在变形... 详细信息

为了研究热扭转变形温度对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响,利用TTM103型微机控制电子扭转试验机对挤压态AZ31镁合金棒材进行了25~300℃的热扭转试验。结果表明:在同一变形区域内,随着变形温度的升高,孪晶密度先升高后降低;在变形温度达到250℃时,有动态再结晶产生,之后随变形温度的持续升高,动态再结晶体积分数逐渐增大,抗扭强度逐渐降低,塑性逐渐提高,硬度先增大后减小;在同一变形温度下,扭转边缘区域至中心区域的孪晶密度和动态再结晶体积分数逐渐降低,平均晶粒尺寸逐渐增大,而硬度逐渐减小;热扭转变形在200~300℃下的断裂方式以韧-脆性断裂方式为主,其它温度下以脆性断裂为主。

关键词： AZ31镁合金扭转变形动态再结晶力学性能脆性断裂

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低钪含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的组织性能研究

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稀有金属材料与工程 2025年第3期54卷 722-729页

作者：朱必武肖罡刘筱叶帆张维崔晓丽詹海鸿刘文辉集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361021 湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湖南湘潭411201 江西铜业技术研究院有限公司江西南昌330096 广东海洋大学材料科学与工程学院广东阳江529500 中南大学轻合金研究院湖南长沙410083

利用OM、SEM、TEM和万能材料试验机研究了低钪含量(0.02%、0.07%、0.12%,质量分数)Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的析出行为与力学性能之间的关系。结果表明:随着钪含量的增加,合金中铸态组织逐渐细化,晶界处粗大第二相增加,削弱了细晶强化效果... 详细信息

利用OM、SEM、TEM和万能材料试验机研究了低钪含量(0.02%、0.07%、0.12%,质量分数)Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的析出行为与力学性能之间的关系。结果表明:随着钪含量的增加,合金中铸态组织逐渐细化,晶界处粗大第二相增加,削弱了细晶强化效果;轧制+T6态下的Al_(3)(Sc,Zr)相抑制主强化相η'相的析出,随着合金中钪含量的增加抑制效果更为明显,从而弱化析出强化效果;合金晶粒的细化有利于拉伸过程形成更多更细小的韧窝,提升板材延伸率;钪含量为0.02%Sc的合金在经过轧制+T6热处理后综合力学性能优良,其抗拉强度为683 MPa、延伸率为21%。

关键词：钪铝合金轧制力学性能 Al_(3)(Sc,Zr)相

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中高应变速率轧制AZ31镁合金板的抗拉强度预测

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1998-2007页

作者：朱必武蒋昊刘筱郭鹏程魏福安徐从昌李落星湖南科技大学机电工程学院高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 青海大学部省合建盐湖化工大型系列研究设施西宁810016 湖南大学重庆研究院重庆401135 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预... 详细信息

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预测。结果表明:BP神经网络不能预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化,PSO-BP神经网络和改进的PSO-BP(IPSO-BP)神经网络均能较好地预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化;这三个模型中IPSO-BP神经网络预测最为准确,相较于PSO-BP神经网络,其平均绝对误差从15.3764降低至3.4288,平均相对误差从5.94%降低至1.32%,均方误差从251.3662降低至20.7199,相关系数从0.7753提高至0.8937;通过Pearson相关性计算判断出应变速率、压下量对抗拉强度的影响均大于轧制温度,而应变速率与抗拉强度呈负相关关系,压下量与抗拉强度呈正相关关系。

关键词： AZ31镁合金神经网络轧制工艺抗拉强度 Pearson相关系数

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