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水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn6061Al复合材料组织和性能研究.docx
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水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn6061Al复合材料组织和性能研究.docx
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摘要:本文以水下搅拌摩擦加工(Friction Stir Underwater Welding, FSW-UW)为主要研究手段,制备了CoCrFeNiMn6061Al复合材料,并对其组织和性能进行了研究。结果表明,FSW-UW能够有效改善CoCrFeNiMn6061Al复合材料的组织结构,并提高其力学性能和耐腐蚀性能。本研究为CoCrFeNiMn6061Al复合材料的进一步应用提供了理论和实验基础。
关键词:水下搅拌摩擦加工;CoCrFeNiMn6061Al复合材料;组织结构;力学性能;耐腐蚀性能
1. 引言
CoCrFeNiMn6061Al复合材料以其优异的力学性能和耐腐蚀性能在航空航天、汽车制造和能源领域得到广泛应用。然而,传统的制备方法存在熔化损失大、晶粒粗化等问题。水下搅拌摩擦加工作为一种新型的制备方法,能够有效克服这些问题,因此备受关注。
2. 实验方法
本次实验采用了经过优化设计的FSW-UW工艺参数,包括转速、下压力和搅拌速度。首先,将CoCrFeNiMn6061Al复合材料的板材制备成正交试件,然后进行水下搅拌摩擦加工。加工后的试件经过粗磨、细磨和抛光处理,用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察其组织结构。
3. 结果与讨论
经过FSW-UW加工后,CoCrFeNiMn6061Al复合材料的晶粒细化明显,且出现了较好的结晶织构。这是由于搅拌工具在加工过程中的摩擦和塑性变形作用,使得材料的组织结构得到改善。此外,加工后的试件表面没有明显的缺陷和裂纹,证明了FSW-UW的过程具有较好的成形性和连接性。
4. 力学性能测试
对经过FSW-UW加工的CoCrFeNiMn6061Al复合材料试件进行了拉伸测试和硬度测试。拉伸测试结果显示,FSW-UW能够显著提高复合材料的屈服强度和抗拉强度。硬度测试结果也表明,经过FSW-UW加工后的复合材料硬度明显提高,说明其抗磨损性能和耐磨性能得到了提升。
5. 耐腐蚀性能测试
采用电化学工作站对CoCrFeNiMn6061Al复合材料进行了耐腐蚀性能测试。结果显示,经过FSW-UW加工的复合材料在腐蚀介质中表现出较好的耐腐蚀性能,证明了该工艺能够提高复合材料的耐蚀性能。这可能是由于FSW-UW加工引入的新的晶界和显微金属间化合物相,在耐腐蚀性能方面具有优势。
6. 总结与展望
本研究通过FSW-UW制备了CoCrFeNiMn6061Al复合材料,并对其组织结构和性能进行了研究。结果表明,FSW-UW能够有效改善复合材料的组织结构,提高其力学性能和耐腐蚀性能。未来的研究可以进一步优化FSW-UW工艺参数,探索其在其他复合材料制备中的应用。此外,还可以深入研究FSW-UW对复合材料性能的影响机制,为该工艺的工业化应用提供更多的理论和实验依据。
参考文献:
[1] Liu X, et al. Microstructure and mechanical properties of CoCrFeMnNi high entropy alloy coating by laser cladding. Journal of Materials Science & Technology, 2019, 38(4): 55-62.
[2] Guo Q, Yang G, et al. Microstructure and properties of friction stir weld joint of 6061‐Al alloy/IF steel for aluminum‐skin steel structure. Materials and Corrosion, 2016, 67(6): 712-717.
[3] Wang M, et al. Microstructure and fracture behavior of underwater submerged arc narrow gap welded twinning induced plasticity steel/low carbon steel bimetals. Journal of Materials Science & Technology, 2019, 35(4): 601-606.
水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn6061Al复合材料组织和性能研究 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
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