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铬酸盐黄色-黑色氧化时间间隔对AZ91D膜层质量和耐蚀性的影响

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热加工工艺 2024年第2期53卷 114-120页

作者：朱伟明芦刚陈义斯晏玉平李勇陈晓严青松南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063

为进一步优化铬酸盐转化膜层制备工艺,通过调控黄色氧化-黑色氧化时间间隔提升AZ91D镁合金的耐蚀性,系统研究了时间间隔为0、12、24 h合金样品的膜层微观形貌、物相组成、元素分布及其电化学特征,揭示了不同间隔时间后黑色氧化成膜行为... 详细信息

为进一步优化铬酸盐转化膜层制备工艺,通过调控黄色氧化-黑色氧化时间间隔提升AZ91D镁合金的耐蚀性,系统研究了时间间隔为0、12、24 h合金样品的膜层微观形貌、物相组成、元素分布及其电化学特征,揭示了不同间隔时间后黑色氧化成膜行为及反应机理。结果表明,黑色氧化后AZ91D合金表面生成呈现网状微裂纹结构的微米级转化膜。时间间隔过短,基体析氢显著破坏了黑色氧化膜完整性,微裂纹尺寸较大,成膜厚度较薄;时间间隔过久,衬底氧化膜干燥充分,转化液难以附着,黑色膜层裂纹减少但表面粗糙,并沉积大量Mn3O4颗粒物。当间隔时间为12 h时,AZ91D合金表面膜层相对均匀致密;电化学测试显示,此时样品的耐蚀性最佳,相较于未处理镁合金,自腐蚀电流密度下降两个数量级,自腐蚀电位正移至-1.176 V,提升19.51%。

关键词： AZ91D镁合金铬酸盐转化膜时间间隔耐蚀性

Al粉含量对YO基陶瓷型芯性能及组织的影响

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复合材料学报 2023年

作者：芦刚吴谦陈晓陈义斯文艳波严青松清华大学机械工程系清华大学摩擦学国家重点实验室南昌航空大学航空制造工程学院

为获得满足钛合金熔模精密铸造使用的高惰性陶瓷型芯，采用Y2O3作为骨料，引入Al粉作为矿化剂，基于热压注法制备陶瓷型芯。研究了Al粉含量对Y2O3基陶瓷型芯致密化特性、力学性能、微观结构及相组成的影响。结果表明，随Al粉含量增加Y2O... 详细信息

为获得满足钛合金熔模精密铸造使用的高惰性陶瓷型芯，采用Y2O3作为骨料，引入Al粉作为矿化剂，基于热压注法制备陶瓷型芯。研究了Al粉含量对Y2O3基陶瓷型芯致密化特性、力学性能、微观结构及相组成的影响。结果表明，随Al粉含量增加Y2O3基陶瓷型芯的烧结收缩率和高温挠度逐渐减小；Al粉氧化膨胀有利于抵御型芯的烧结收缩，基于Al粉的液相烧结协同Al-Y2O3的界面反应烧结和Al2O3-Y2O3扩散烧结机制，促进了型芯的致密化。Al粉与基体生成Al2Y4O9晶体抑制了晶间细小Y2O3颗粒的二次烧结，提升了型芯的高温抗变形能力。引入少量Al粉，型芯中生成Al2Y4O9和Y2Al晶体并附着于基体颗粒表面，基于第二相强化晶间结合强度得到提升；加入2wt%Al粉时型芯获得最佳抗弯强度，约为34.38 MPa，相比纯钇基陶瓷型芯提升了49.15%，表现为穿晶断裂。但过量Al粉氧化产生的膨胀量扩大了骨料颗粒间距，一定程度上削弱了晶间结合强度，型芯出现沿晶脆性断裂的倾向，导致承载能力下降。

关键词： Al粉 Y O 基陶瓷型芯烧结收缩率抗弯强度抗蠕变断裂行为

稀土钇、铈变质真空差压铸造ZL114A合金的力学性能及蠕变机制

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机械工程学报 2023年第18期59卷 186-195页

作者：陈义斯芦刚严青松黄普英徐翩毛蒲周泽远南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

为进一步提升复杂薄壁铝合金构件力学性能,尤其是抗高温蠕变能力,基于真空差压铸造工艺,分别采用稀土钇(Y)、铈(Ce)元素对ZL114A进行变质处理。系统测试了样品硬度、拉伸性能、蠕变应变,观察分析稀土元素对合金组织结构演变的影响,揭示... 详细信息

为进一步提升复杂薄壁铝合金构件力学性能,尤其是抗高温蠕变能力,基于真空差压铸造工艺,分别采用稀土钇(Y)、铈(Ce)元素对ZL114A进行变质处理。系统测试了样品硬度、拉伸性能、蠕变应变,观察分析稀土元素对合金组织结构演变的影响,揭示变质ZL114A蠕变机制及强化机理。结果表明,随着Y、Ce含量的增加,ZL114A力学性能均呈先增大后减小的趋势,最优稀土添加量为0.3 wt.%,此时蠕变应力指数分别为3.52和3.88,蠕变过程均由位错粘滞性滑移主导。稀土元素在提升成分过冷的同时可形成异质形核核心,故α-Al晶粒得到一定细化,共晶硅相由碎片状转变为纤维状,原枝晶组织逐渐球化并向等轴晶发展。此外,稀土Y倾向点块状析出,而富Ce相则呈丝带状组织,二者主要分布于晶界处并部分固溶于合金基体。稀土原子起到钉扎作用阻碍位错运动进而强化晶界,并抑制高温下Mg2Si粗化分解以及Mg元素扩散造成的耐热性弱化。归因于稀土原子尺度差异造成的分布形态不同,Y变质效果相对更好。

关键词：蠕变机制真空差压铸造稀土变质 ZL114A

气氛烧结短切碳纤维增强硅基陶瓷型芯的致密化行为

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复合材料学报 2022年第5期39卷 2412-2420页

作者：陈义斯芦刚严青松毛蒲占红星徐翩廖青春南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

为获得满足高温合金单晶叶片熔模精密铸造用高性能陶瓷型芯,本论文采用超声振动和机械搅拌将短切碳纤维(C_(sf))均匀分散在SiO_(2)基陶瓷浆料中,通过压注法制备型芯生坯并分别在空气和氮气中烧结。观察并分析升温过程中型芯的组织演变... 详细信息

为获得满足高温合金单晶叶片熔模精密铸造用高性能陶瓷型芯,本论文采用超声振动和机械搅拌将短切碳纤维(C_(sf))均匀分散在SiO_(2)基陶瓷浆料中,通过压注法制备型芯生坯并分别在空气和氮气中烧结。观察并分析升温过程中型芯的组织演变及物相转化规律,揭示两种气氛下C_(sf)增强型芯的烧结致密化行为。结果表明,立体互锁C_(sf)网络可以增加陶瓷颗粒之间传质距离,在提供碳源生成原位SiC晶体的同时影响方石英析晶,进而抑制高温下固相的扩散和迁移以及液相的黏性流动。在两种烧结气氛下,随C_(sf)含量的增加,硅基陶瓷型芯的气孔率逐渐上升,收缩率逐渐下降。当C_(sf)含量为1.5vol%时,空气和氮气气氛烧结试样获得的开气孔率最大值为42.95%、39.50%,而最低的收缩率分别为0.64%、0.48%,证实了C_(sf)及高熔点晶体对型芯烧结的致密化行为影响显著。

关键词：陶瓷型芯短切碳纤维致密化 SiC 方石英收缩率

撒砂层尼龙-氧化铝混杂纤维质量比对硅溶胶型壳性能的影响

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3449-3458页

作者：陈义斯芦刚廖倚毛蒲陈晓黄嘉俊严青松南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

为优化高温合金精密铸造陶瓷型壳性能,采用“溶剂法”在刚玉砂中均匀掺入0.75wt%混杂纤维,制备不同质量比的短切尼龙纤维(Nsf)和氧化铝纤维(Asf)改性硅溶胶型壳。基于SEM观察型壳断口组织形貌,分析纤维分布及裂纹生长特征,揭示纤维和基... 详细信息

为优化高温合金精密铸造陶瓷型壳性能,采用“溶剂法”在刚玉砂中均匀掺入0.75wt%混杂纤维,制备不同质量比的短切尼龙纤维(Nsf)和氧化铝纤维(Asf)改性硅溶胶型壳。基于SEM观察型壳断口组织形貌,分析纤维分布及裂纹生长特征,揭示纤维和基体烧结演变及强化机制。结果表明,撒砂层引入纤维进一步提升了纤维在型壳内体积占比,型壳性能显著改善。柔性Nsf缠绕于刚玉砂粒表面,通过纤维拔出摩擦耗散载荷能量,同时Nsf烧失后形成原位孔隙增加透气性,故Nsf∶Asf为4∶1时型壳最佳湿强度、透气性、开气孔率分别为5.08 MPa、4.4、20.82%。此外,煅烧型壳基体易因脱水干燥萌生微裂纹,但裂纹扩展至Asf表面时发生分叉、偏转、增殖,证实立体互锁Asf网络结构减少连续裂纹产生,并抑制陶瓷颗粒剥离的沿晶断裂倾向。因此,Asf有效补偿Nsf烧失引起的强度损失,Nsf∶Asf为2∶3的样品烧结强度高达10.51 MPa,高温自重变形率仅0.82%。

关键词：混杂纤维陶瓷型壳精密铸造纤维增强高温合金

镁合金微弧氧化Y_2O_3-ZrO_2-MgO膜制备及性能

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华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第8期39卷 27-31页

作者：蔡启舟刘峰严青松罗强华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜).运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐... 详细信息

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜).运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性.结果表明:Al-Zr-Y膜主要由Y2O3,ZrO2,MgO和Al2O3等物相组成,与Na2SiO3-(NaPO3)6电解液中的膜层(Si-P膜)相比,Al-Zr-Y膜的厚度较小,但膜层的致密性较好、表面粗糙度小;腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在5%NaCl溶液中的腐蚀速率低于Si-P膜,约为AZ91D镁合金的1%.Al-Zr-Y膜层比普通Si-P膜层具有更好的抗高温氧化性能和耐热冲击性能.

关键词： AZ91D镁合金微弧氧化 Y2O3-ZrO2-MgO复合陶瓷膜腐蚀性能耐热性

自适应调压铸造下ZL114A合金微观组织及蠕变行为

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特种铸造及有色合金 2022年第1期42卷 1-6页

作者：芦刚陈义斯严青松毛蒲涂志新黄朋朋南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

针对铸造铝合金零部件轻量化、薄壁化、复杂化对生产工艺提出的新要求,在真空差压铸造基础上,研究了不同轴径ZL114A合金铸件在自适应调压状态下的微观组织和力学性能变化。通过光镜和扫描电镜观察凝固组织及枝晶形貌的演变,着重测试分... 详细信息

针对铸造铝合金零部件轻量化、薄壁化、复杂化对生产工艺提出的新要求,在真空差压铸造基础上,研究了不同轴径ZL114A合金铸件在自适应调压状态下的微观组织和力学性能变化。通过光镜和扫描电镜观察凝固组织及枝晶形貌的演变,着重测试分析了保压压力、凝固压差、分级加压压差对ZL114A合金试样蠕变性能的影响,并进一步探讨了蠕变温度和蠕变应力对蠕变性能的影响。结果表明,ZL114A铸件在受控压力下凝固的组织趋向致密化,而枝晶在压力挤滤渗流作用下明显细化;晶界滑移是蠕变断裂的主要作用机制,高压力和强压差下试样的抗蠕变性能得到显著改善,这归因于共晶Si结构的转变抑制了裂纹的萌生、扩展以及晶界微孔的减少。

关键词：调压铸造 ZL114A合金微观组织蠕变行为枝晶间距

机械振动对真空差压铸造ZL114A铝硅共晶组织及力学性能的影响

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材料工程 2022年

作者：廖青春芦刚周泽远胡国友毛蒲吴晓雨陈义斯严青松江西洪都国际机电有限责任公司南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室

为进一步提升复杂薄壁ZL114A铸件性能，对真空差压铸造过程施加机械振动，系统研究振幅和频率对Al-Si共晶组织及铸件拉伸性能的影响。结果表明，机械振动可以强化熔体局域对流，折断先凝固枝晶，并造成硅相碎断形成短棒状、颗粒状组织...

为进一步提升复杂薄壁ZL114A铸件性能，对真空差压铸造过程施加机械振动，系统研究振幅和频率对Al-Si共晶组织及铸件拉伸性能的影响。结果表明，机械振动可以强化熔体局域对流，折断先凝固枝晶，并造成硅相碎断形成短棒状、颗粒状组织。同时，促进凝固前沿溶质均匀分布，抑制硅相过度生长，诱发初生相周围Al-Si共晶网状转变。振幅和频率对合金强度和塑性的影响呈对立关系，高频低幅下近振源侧样品获得最高抗拉强度达335.6MPa，但合金伸长率下降至1.54%。然而，由于振动能在熔体传播存在能量耗散，远振源侧样品强度仅327.06MPa，伸长率为1.67%。此外，性能衰减拟合分析显示，增加频率有利于抑制振动能的损失，改善远侧熔体机械振动处理效果。

关键词：

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智能控制的真空差压反重力铸造工艺参数优化

铸造 2004年第9期53卷 697-700页

作者：严青松余欢魏伯康俞子荣万红华中科技大学材料科学与工程学院湖北武汉430074 南昌航空工业学院铸造教研室江西南昌330034

对智能控制的真空差压反重力铸造的真空度、充型压力、升压时间和结晶压力等主要工艺参数进行了优化分析。研究结果表明,这些参数对薄壁铸件充型能力影响程度的大小依次为升压时间、结晶压力、真空度、充型压力。缩短升压时间,充型能力... 详细信息

对智能控制的真空差压反重力铸造的真空度、充型压力、升压时间和结晶压力等主要工艺参数进行了优化分析。研究结果表明,这些参数对薄壁铸件充型能力影响程度的大小依次为升压时间、结晶压力、真空度、充型压力。缩短升压时间,充型能力会大大提高;增大结晶压力,金属液在凝固阶段的补缩作用得到加强,充型能力增强;真空度越高,铸型中的反压就越小,充型能力提高;充型压力增大,充型的初始动量变大,有利于增强金属液对薄壁铸件的充填。

关键词：真空差压反重力铸造薄壁铸件工艺参数充型能力