织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

合集下载

增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展

第51卷2023年3月第3期第29-38页材料工程J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n gV o l.51M a r.2023N o.3p p.29-38增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展R e s e a r c h p r o g r e s s i nd e f e c t s a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s o f a d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e da l u m i n u ma l l o y李雯哲1,钱锋1,2*,程兴旺1,2,3(1北京理工大学材料学院,北京100081;2北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室,北京100081;3北京理工大学唐山研究院,河北唐山063003)L IW e n z h e1,Q I A NF e n g1,2*,C H E N G X i n g w a n g1,2,3(1S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,B e i j i n g100081,C h i n a;2N a t i o n a lK e y L a b o r a t o r yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y o n M a t e r i a l sU n d e r S h o c ka n dI m p a c t,B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,B e i j i n g100081,C h i n a;3T a n g s h a nA c a d e m y,B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,T a n g s h a n063003,H e b e i,C h i n a)摘要:铝合金是一种重要的轻质金属结构材料,广泛应用于航空航天和交通运输等领域㊂行业的快速发展对铝合金零件的服役性能和制备过程都提出了更高的要求,传统减材制造已难以满足对铝合金零件高效敏捷㊁绿色环保的制备要求㊂增材制造作为一种新兴的快速成形技术,为铝合金零件的制备提供了一个崭新的思路㊂然而,由于增材制造的工艺特点和铝合金的本征性质,通过增材制造技术制备的中高强铝合金零件中易形成诸多缺陷,严重损害其力学性能,限制其实际生产应用㊂本文综述了增材制造中高强铝合金零件中的缺陷类型及其成因,并从优化工艺参数㊁合金成分和添加形核剂三个方面,重点讨论了目前消除增材制造中高强铝合金零件中缺陷,改善其力学性能的进展及发展趋势,并指出未来改善增材制造中高强铝合金微观组织和力学性能的努力方向应为综合调控工艺参数和合金成分,进一步探索增材制造铝合金的最佳热处理工艺,从而获得高强塑性增材制造铝合金㊂关键词:中高强铝合金;增材制造;缺陷;优化工艺参数;优化合金成分;添加形核剂d o i:10.11868/j.i s s n.1001-4381.2022.000038中图分类号:T G146.2+1文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2023)03-0029-10A b s t r a c t:A l u m i n u ma l l o y i s a n i m p o r t a n t l i g h tm e t a l s t r u c t u r a lm a t e r i a l,w h i c hh a s b e e nw i d e l y u s e d i na e r o s p a c ea n dt r a n s p o r t a t i o ni n d u s t r i e s.W r o u g h ta l u m i n u m a l l o y s g e n e r a l l y r e q u i r ee x t r u s i o n, r o l l i n g o r f o r g i n g a f t e rc a s t i n g t ob e p r o c e s s e di n t of i n i s h e d p r o d u c t s.H o w e v e r,t h i sc o n v e n t i o n a l c a s t i n g-d e f o r m i n g-c u t t i n g s u b t r a c t i v e m a n u f a c t u r i n g r o u t eh a sb e c o m e i n c r e a s i n g l y d i f f i c u l t t o m e e t t h e m a n u f a c t u r i n g d e m a n d so fh i g h e f f i c i e n c y a n d e n v i r o n m e n t a ls u s t a i n a b i l i t y.A sa n e m e r g i n g m a n u f a c t u r i n g m e t h o d,a d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g(AM)p r o v i d e s b r a n d-n e w p o s s i b i l i t i e s f o r t h e m a n u f a c t u r i n g o f a l u m i n u m a l l o y sb y d e p o s i t i n g s u b s e q u e n t l a y e r sb a s e do nd i g i t a ld r a w i n g f i l e s t o m a k e t h r e e-d i m e n s i o n a l o b j e c t s.H o w e v e r,m o s t a l u m i n u ma l l o y s a r e s u f f e r i n g f r o mt h e v a r i o u s d e f e c t i s s u e sd u et ot h e m a n u f a c t u r i n g c h a r a c t e r i s t i c so fl a s e r-b a s e d AM p r o c e s s e sa n ds e v e r a l i n t r i n s i c p r o p e r t i e so fa l u m i n u m a l l o y s,w h i c hi m p a i rt h e i r m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n dl i m i tt h e i ri n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s.V a r i o u s d e f e c t s a n d c o r r e s p o n d i n g c a u s e s i na d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e dm e d i u m-a n dh i g h-s t r e n g t ha l u m i n u ma l l o y sw e r er e v i e w e d i nt h i s p a p e r.I na d d i t i o n,l a t e s t r e s e a r c h e so ne l i m i n a t i n g d e f e c t s a n d t h u s i m p r o v i n g m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fAMa l u m i n u ma l l o y sw e r e s u m m a r i z e d f r o mt h r e e a s p e c t s:p r o c e s s p a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n,a l l o y c o m p o s i t i o no p t i m i z a t i o na n dn u c l e a n t a g e n t a d d i t i o n.Copyright©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年3月T h i s w o r k d e m o n s t r a t e s t h a t p r o c e s s i n g p a r a m e t e r a n d a l l o y c o m p o s i t i o n s h o u l d b e r e g u l a t e d s y n e r g i s t i c a l l y t o i m p r o v et h e m i c r o s t r u c t u r e sa n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e so fa d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d m e d i u m-a n dh i g h-s t r e n g t ha l u m i n u m a l l o y,a n dt h eo p t i m a lh e a tt r e a t m e n ts h o u l da l s ob ei n v e-s t i g a t e d.K e y w o r d s:m e d i u m-a n dh i g h-s t r e n g t h a l u m i n u ma l l o y;a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g;d e f e c t;p r o c e s s p a r a m e-t e r o p t i m i z a t i o n;a l l o y c o m p o s i t i o no p t i m i z a t i o n;n u c l e a n t a g e n t a d d i t i o n铝合金因具有比强度高㊁导热导电性良好和耐腐蚀等优点,一直作为最重要的轻质金属结构材料被广泛应用于航空航天㊁交通运输㊁电力传输㊁机械制造㊁核电和建筑等国家战略产业[1]㊂如今这些行业的快速发展不仅要求铝合金具有优良的服役性能,对其制备过程也提出了越来越高的要求,传统的减材制造方法已难以满足对铝合金零件高效敏捷㊁绿色环保的制备要求㊂因此,探索更为稳定㊁智能的铝合金零件制备方法成为铝合金行业亟待解决的难题㊂增材制造是一种新兴的快速成形技术,其本质是以数字化模型为基础,在计算机的指令下,将金属粉末或丝材通过逐道次㊁逐层制造的方式制备成三维金属零件㊂因此,增材制造能够摆脱模具的限制,以近净成形的方式高效制备结构高度复杂的金属零件,为铝合金零件的制备提供了崭新的思路㊂然而,增材制造往往采用激光束或电子束作为能量源,使合金在极高的温度梯度和冷却速率条件下发生凝固;此外,中高强铝合金具有高热导率和激光反射率㊁宽凝固温度范围等本征性质㊂因此,采用增材制造技术制备的中高强铝合金零件中易形成诸多缺陷,其中热裂纹问题最为严重,损害零件的力学性能和使用安全性,限制其实际生产应用㊂本文总结了增材制造中高强铝合金零件中的缺陷类型及其成因,并从优化工艺参数㊁合金成分和添加形核剂三个方面,重点讨论消除增材制造中高强铝合金零件中缺陷,改善其力学性能的进展和发展趋势㊂1中高强铝合金铝合金是以纯铝为基础的合金总称,主合金元素有铜㊁硅㊁锰㊁锌㊁镁等,微量合金元素包括镍㊁铁㊁钛㊁铬㊁锂等[1],根据主合金元素的不同可分为八大类铝合金[2]㊂其中2ˑˑˑ(A l-C u),6ˑˑˑ(A l-M g-S i)和7ˑˑˑ(A l-Z n-M g)系铝合金为中高强铝合金,都属于可热处理强化型铝合金,经过固溶+高温人工时效(160~200ħ)热处理后可达到峰值时效(T6)状态㊂T6态中高强铝合金的高密度纳米析出强化相阻碍位错运动,产生时效强化效果使其强度达到最高值㊂2/6/7ˑˑˑ系中高强铝合金中的合金元素含量较低,都属于变形铝合金[3]㊂目前铝合金零件的制备主要依靠铸造变形加工去除切削热处理流程[4],首先通过熔炼和铸造生产出铝合金铸坯锭,随后对其进行轧制㊁挤压㊁冷拔㊁锻造或冷冲变形加工,制成板㊁带㊁管㊁棒或线状铝合金零件半成品,最终通过去除处理(如铣削㊁锯切等方式)和热处理得到自由形状铝合金零件成品㊂不难看出,上述传统制造过程会产生大量工业废气废水㊁铝灰废渣和工业噪声等㊂进入21世纪以来,世界各国普遍意识到节能减排,绿色发展的必要性,我国更是提出努力争取2060年前实现碳中和的奋斗目标,因此,响应国家优化能源结构㊁建立健全绿色低碳循环发展的号召,探索更为环境友好的中高强铝合金制造方法成为亟待解决的难题㊂2金属增材制造2.1金属增材制造特点金属增材制造的过程可分为4步:(1)通过计算机辅助设计-计算机辅助制造(C A D-C AM)软件建模,设计出所需要的复杂结构[5];(2)将三维模型转化为S T L格式的文件,即将物体模型的所有表面都近似处理为多边形结构[6];(3)将S T L格式的模型分切成无数个横截面,即逐层切片[7];(4)指导打印机逐层㊁逐行㊁逐点打印㊂金属增材制造颠覆了传统减材制造的流程规划和理念模式,对传统制造业向现代制造业的转变产生了深刻影响[8-9]㊂增材制造的显著特征可概括为以下3点:(1)近净成形,仅需要少量甚至无须后加工,一方面节省大量工序而节约制造成本,另一方面节约大量原材料而提高材料利用率;(2)敏捷成形,成形速率快,提高实际生产效率;无须模具,在前期产品设计阶段可以随时根据设计好的成品来调试,从而实现设计快速迭代而缩减反复开模所耗费的成本及时间;(3)自由成形,通过逐层制造摆脱模具限制,提高设计自由度和制造灵活度,可以实现高度复杂结构制造,提高产品的个性化程度㊂03Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷第3期增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展2.2 金属增材制造技术分类目前金属直接增材制造技术可大致分为直接能量沉积技术(d i r e c t e n e r g y d e po s i t i o n ,D E D )和粉末床熔融技术(p o w d e r b e d f u s i o n ,P B F )㊂其中,D E D 又可分为激光熔融沉积(l a s e rm e l t i n g d e p o s i t i o n ,L M D )和电弧增材制造(w i r e a r c a d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e ,W A A M ),P B F 又可分为选区激光熔融(s e l e c t e d l a s e rm e l t i n g ,S L M )和电子束选区熔融(e l e c t r o nb e a ms e l e c t i v em e l t i n g,E B S M )㊂表1为各类增材制造技术及其特点[10]㊂D E D 适用于大体积零件制造,其中L M D 更适用于材料-结构-性能一体化制造,而W A A M 具有低成本的特点;P B F 则更适用于小尺寸精密零件制造,其中S L M 制造的零件精度更高㊁表面质量更好,而E B S M 制造产生的残余应力更低㊂因此,研究人员可以根据金属零件的用途选择合适的增材制造技术,利用合适的金属粉末或丝材制造出金属零件成品或半成品㊂表1 各类增材制造技术及其特点[10]T a b l e 1 D i f f e r e n t a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g t e c h n i qu e s a n d f e a t u r e s [10]A d d i t i v em a n u f a c t u r i n g R a w m a t e r i a lE n e r g y s o u r c eF e a t u r eD E D L M D M e t a l p o w d e r L a s e r b e a m H i g he f f i c i e n c y f o rm a n u f a c t u r i n g ;h i g h f l e x i b i l i t y;s u i t a b l e f o r l a r g e -v o l u m e p a r t s ;s u i t a b l e f o rm u l t i p l em a t e r i a l sm i x i n gWA AMM e t a lw i r e L a s e r b e a m H i g hm a t e r i a l a v a i l a b i l i t y ;l o w p r o d u c t i o nc o s t ;s u i t a b l e f o r l a r ge -v o l u m e p a r t s P B F S L M M e t a l p o w d e r L a s e r b e a m H i g ha c c u r a c y ;s u i t a b l ef o r h igh l y c o m p l e x p a r t s ;hi gh s u r f a c e q u a l i t y ;lo wl a s e r p o w e r E B S MM e t a l p o w d e rE l e c t r o nb e a mL o wr e s i d u a l s t r e s s ;h i g he f f i c i e n c y fo r t h e d e f l e c t a b l e e l e c t r o n b e a m3 增材制造中高强铝合金的缺陷目前,增材制造中高强铝合金仍然存在一些不可忽略的问题和挑战[11-13]㊂一方面,在激光/电子束增材制造过程中会引入很大的温度梯度(约106K/m )和凝固速率(约10-2m /s)[14],这将导致极高的冷却速率|̇T |(约104K /s ),因此容易形成柱状晶晶粒形貌[15-16],如图1所示[15];另一方面,由于中高强铝合金的某些本征性质,通过增材制造技术制备时容易形成各类缺陷而损害其性能㊂目前可用于增材制造的铝合金还局限于近共晶成分铝合金,如A l S i 10M g[17-18],A l S i 12[19-21],A l S i 7M g 0.3(A 356)[22-23],A l -10C e [11]和图1 合金凝固过程中的凝固速率㊁温度梯度和晶粒形貌之间的关系[15]F i g .1 R e l a t i o n s h i p b e t w e e ns o l i d i f i c a t i o n r a t e ,t e m pe r a t u r e g r a d i e n t a n dm i c r o s t r u c t u r e d u r i n g a l l o y so l i d i f i c a t i o n [15]A l -N i [24]合金等㊂3.1 热裂纹铝合金在增材制造过程中表现出极高的热裂纹敏感性,其中以凝固裂纹问题最为严重㊂热裂纹往往会沿着粗大柱状晶之间的晶界开裂,并贯穿于多层打印层之间,严重损害其机械强度㊁疲劳寿命和断裂韧度㊂铝合金极高的热裂纹倾向性主要与本征性质有关㊂(1)热导率较高[25]㊂在增材制造很高的加工温度下,铝合金凝固时很难获得足够的过冷度,因此凝固形核率低,普遍形成柱状晶的微观结构㊂(2)激光反射率高[26]㊂对于波长为1064n m 的激光吸收率仅为5%~15%,为了使铝合金粉末充分熔化凝固,需要提高增材制造过程中的激光功率[27],故加工过程中的温度梯度和冷却速率进一步提高,形成的柱状晶较其他材料而言也更为粗大㊂(3)中高强铝合金的凝固温度范围普遍较大(固/液相线距离远)[28]㊂如7075铝合金的凝固范围为Δ170K (如图2(a )橙色线所示),而A l S i 10M g 合金的凝固范围仅为Δ30K (如图2(a )蓝色线所示)[29]㊂因此,不同于A l S i 10M g 中的短小枝晶,中高强铝合金凝固时有较长时间处于液固共存状态(糊状区),在缺少形核位点的情况下进而形成枝晶和枝晶间液体长通道(图2(b ))[29],这将导致:①枝晶内和枝晶间在凝固过程中的凝固程度不同,易引入热应力而促进热裂纹萌生[30-31];②糊状区的枝晶网络错综复杂,阻碍液体向体13Copyright ©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年3月图2增材制造铝合金的凝固行为[29](a)凝固曲线;(b)不同凝固温度区间下的凝固机理图F i g.2 S o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o r o f a d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d a l u m i n i u ma l l o y s[29] (a)s o l i d i f i c a t i o n c u r v e s;(b)s c h e m a t i c r e p r e s e n t a t i o no f s o l i d i f i c a t i o nu n d e r d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e r a n g e s积收缩区域流动,导致中高强铝合金的流动性差,难以弥补体积收缩区域的体积变化,从而促进热裂纹萌生[28,32]㊂(4)合金在激光增材制造凝固过程中温度梯度极大,易引入大量热应力[33-34],再加上中高强铝合金的热膨胀系数大[27],凝固时体积收缩明显,极易在柱状晶薄弱晶界处形成热裂纹(凝固裂纹)[35],且由于柱状晶较为粗大,热裂纹往往会存在于数层打印层之间㊂(5)合金元素在增材制造快速凝固过程中来不及充分扩散,易在能量㊁结构㊁成分起伏较大的晶界处富集[29]㊂因此,当铝合金完全凝固后,在柱状晶间的晶界处会形成大量脆性金属间化合物,在逐层累积的热应力作用下容易作为热裂纹萌生源而发生开裂(液化裂纹)㊂3.2孔洞孔洞的存在也会降低材料的致密度而损害其性能㊂中高强铝合金在增材制造过程中易形成匙孔㊁气孔和未熔合缺陷(图3)㊂孔洞特征和形成原因为:(1)匙孔:大型不规则孔洞(图3(a))㊂铝合金粉末中的M g,Z n等元素沸点较低,分别为1107ħ和907ħ㊂在较高激光能量作用下易发生选择性蒸发,产生朝向熔池底部的㊁大于液态金属表面张力的反冲压力,形成轮廓凹凸不平㊁内部空腔的匙孔㊂(2)气孔:球形孔洞(图3(b))是增材制造金属中最普遍的孔洞类型㊂铝合金粉末的吸湿度较高[36-37],水分子在高激光功率的作用下形成氢气,而氢气在液态㊁固态铝合金中的溶解度变化极大,分别为0.65 m L/100g和0.034m L/100g[6,38],即在铝合金凝固时氢气的溶解度降低近100%㊂但是,铝合金在3D打印过程中的凝固速率极快,这部分多余的氢气来不及充分扩散而被困在固态铝合金中,最终形成氢孔㊂(3)未熔合缺陷:小型不规则孔洞(图3(c))㊂铝合金粉末的激光反射率高,导致激光熔融过程中用于熔化合金粉末颗粒的激光能量不足,使相邻层之间的熔融重叠不充分,从而导致相邻层间形成未熔合孔洞㊂图3各类孔洞尺寸示意图(a)匙孔;(b)气孔;(c)未熔合缺陷F i g.3 S c h e m a t i c d i a g r a m s o f d i f f e r e n t p o r o s i t i e s(a)k e y h o l e;(b)g a s p o r e;(c)l a c ko f f u s i o nd e f e c t23Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷第3期增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展此外,铝合金粉末的流动性较差[39-40],难以连续㊁稳定地送入熔池中,再加上铝合金粉末颗粒表面易形成合金氧化物,均导致铝合金粉末颗粒与基材接触不良㊂基于最小表面能原理,液态金属在表面张力的作用下可能会收缩为球形,这种球化作用同样会使铝合金形成未熔合缺陷㊂3.3元素挥发增材制造过程中的激光能量较高,若合金中某些元素的沸点低于合金母材沸点,则可能会发生选择性蒸发㊂表2为S L M增材制造铝合金的化学成分㊂铝合金粉末中的M g,Z n等元素在较高激光功率熔融时易挥发[25],合金成分易发生波动而引起成分变化,这表2S L M增材制造铝合金的化学成分(质量分数/%)T a b l e2 C h e m i c a l c o m p o s i t i o n s o f S L Ma d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e da l u m i n u ma l l o y s(m a s s f r a c t i o n/%)A l l o y A l l o y s t a t e Z n M g N i M n C u F e C r S i T i A l A A2017A l l o yp o w d e r0.210.720.0090.5704.000.400.0160.5600.051B a lP r o t o t y p i n gp a r t0.070.480.0130.6103.900.500.0350.5800.031B a l A A7020A l l o yp o w d e r4.301.300.0060.2900.100.290.1300.0770.025B a lP r o t o t y p i n gp a r t3.001.000.0090.3000.170.310.1400.1300.024B a l A A7075A l l o yp o w d e r5.802.600.0070.0541.400.250.1800.0810.034B a lP r o t o t y p i n gp a r t3.902.100.0070.0571.500.270.2000.1100.036B a l将改变材料的凝固组织㊁力学性能和耐腐蚀性等㊂3.4氧化现象由于氧化铝的热力学稳定性较高,铝合金粉末表面极易产生氧化膜㊂尽管增材制造过程中不断充入惰性气体,但真空腔室中仍会有0.1%~0.2%的氧气残留,这导致在逐层打印过程中会发生氧化现象[9]㊂一方面,增材制造过程中的氧化现象会显著降低增材制造铝合金的零件质量;另一方面,打印层之间的氧化会导致下一打印层中的合金粉末颗粒团聚,使粉末分布不均匀,严重损害零件的结构完整性和精度㊂因此,抑制氧化膜的形成不仅可以提高增材制造铝合金零件的质量,还可以有效改善其力学性能㊂4增材制造中高强铝合金的研究进展研究表明,增材制造金属零件中普遍存在孔洞缺陷[41]㊂这种缺陷是难以避免的,即使后续进行热处理(如应力释放㊁退火和热等静压等)和表面处理(如机械/电解抛光㊁喷丸处理和振动磨削等)也很难将其完全消除[42-44]㊂然而,增材制造金属零件中的热裂纹是可以消除的㊂4.1优化工艺参数优化工艺参数[28,45-46],是通过调控合金凝固时的冷却速度和温度梯度,控制柱状晶的生长,减少热应力的逐层累积,最终达到消除增材制造中高强铝合金零件中的热裂纹的目的㊂增材制造常规的工艺参数主要包括激光功率㊁扫描速度㊁扫描策略㊁激光移动间距㊁层厚和束斑直径等㊂L M D增材制造工艺参数还包括送粉速率㊂目前研究大多通过调控激光功率和扫描速度这2个工艺参数来抑制热裂纹的形成㊂C a i a z z o等[47]采用L M D制备2024铝合金零件,研究发现在送粉速率为3g/m i n㊁束斑直径为3m m 下,激光功率为2.5k W㊁扫描速度为420m m/m i n是最佳的工艺参数,此时零件的几何稳定性最好㊁表面质量最佳㊂Z h a n g等[13]采取S L M制备A l-C u-M g(成分近2024)铝合金,研究发现通过调控扫描速度和激光间隔距离,将激光能量密度提高至340J/m m3以上可以保证零件致密度并消除其中的热裂纹,其原始态抗拉强度可达402M P a㊂D e n g等[48]采用S L M制备2124铝合金零件,研究发现使用中空结构的栅栏支架可以有效释放热应力,从而抑制热裂纹形成㊂激光功率为150W㊁扫描速度为100m m/s时的零件致密度最高㊁力学性能最佳,原始态抗拉强度可达301M P a㊂O k o等[49]采用S L M制备7075铝合金零件,研究发现适当提高激光功率㊁降低扫描速度和激光移动距离可以有效提高零件致密度和硬度㊂此外,研究人员发现当采用P B F增材制造金属零件时,粉末床温度也可作为工艺参数变量进行调控,从而减弱热应力的累积而抑制热裂纹萌生㊂K e n e v i s i 等[50]采用E B S M制备2024铝合金零件,研究发现在将粉末床温度固定为350ħ的基础上,通过调控扫描速度将输入能量密度控制在43J/m m3时的零件致密度最高㊁力学性能更佳,原始态抗拉强度可达314M P a㊂U d d i n等[45,51]采用S L M制备6061铝合金零件,研究发现将粉末床温度从室温提高至500ħ可以有效抑制热裂纹形成,但其力学性能仍远低于铸造6061铝合金(硬度54H V,屈服强度60M P a,抗拉强度130M P a,33Copyright©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年3月均匀伸长率15%)㊂M a a m o u n 等[52]采用S L M 制备6061铝合金零件,在将粉末床温度固定为200ħ的基础上,研究发现在激光功率为370W ㊁扫描速度为1000m m /s ㊁激光间隔距离为0.19m m (能量密度为47.2J /m m 3)时的热裂纹尺寸最小㊁数量最少,此时抗拉强度达最大值为184M P a ㊂然而,K a u f m a n n 等[12]采用S L M 制备7075铝合金零件时,研究发现将粉末床温度提高至200ħ并不能有效抑制热裂纹的形成㊂4.2 优化合金成分优化合金成分可以通过调控合金中S i ,N i 等元素的含量,提高共晶相的含量,并缩小合金凝固时的温度范围,从而改善合金的流动性并抑制合金的热膨胀;也可以通过调控合金中Z r ,S c 等元素的含量,提高铝合金凝固时的成分过冷度,从而提高凝固形核率而细化晶粒形貌,最终达到抑制热裂纹的萌生㊂M o n t e r o -s i s t i a ga 等[53]和O t a n i 等[54-55]均采取S L M 制备7075铝合金零件,研究发现提高合金中S i元素的含量可以使原粗大柱状晶明显细化,解决了热裂纹问题(图4(a )~(d)[53]),其原始态抗拉强度可达537M P a ,伸长率9.7%㊂L i 等[56]采用S L M 制备7075铝合金零件,研究发现引入S i 和Z r 元素可以促使形成等轴-柱状双晶粒结构(图4(e )),有效抑制热裂纹的产生,在激光功率为300W 时可达到最佳力学性能,原始态屈服强度为397M P a ,抗拉强度为446M P a ,伸长率为6.5%㊂在采用S L M 制备6061铝合金零件方面,M e h t a等[57]通过气雾化制备了6061-0.01Z r 铝合金粉末,C a r l u c c i o 等[58]和Q b a u 等[59]制备了6061-S c 铝合金粉末㊂研究发现,引入Z r 或S c 元素可以细化粗大柱状晶,并在熔池边界处形成等轴晶(图4(f ),(g)[57]),有效抑制热裂纹的萌生和外延生长,显著改善S L M 增材制造6061铝合金的力学性能,其中6061-0.01Z r的原始态抗拉强度为268M P a ,伸长率为26.5%㊂图4 7075(a )和7075-4S i (b )的OM 图[53],7075(c )[53],7075-4S i (d )[53],7075-S i -Z r (e )[56],6061(f )[57]和6061-0.01Z r (g)[57]的E B S D 图F i g .4 OMi m a g e s o f 7075(a )a n d 7075-4S i (b )[53],E B S D i m a ge s of 7075(c )[53],7075-4S i (d )[53],7075-S i -Z r (e )[56],6061(f )[57]a n d 6061-0.01Z r (g)[57]4.3 添加形核剂添加形核剂引入异质形核位点可以促进柱状晶向等轴晶转变,利用等轴晶粒比柱状晶更易旋转和变形㊁更能承受高热应力的特点而减弱热裂纹倾向性,并削弱成品零件的各向异性㊂目前研究普遍采用在中高强铝合金粉末中引入含Z r ,S c 或T i 元素的形核剂,从而增加形核位点㊂4.3.1 添加含Z r /S c 元素的形核剂M a r t i n 等[29]采用S L M 制备6061和7075铝合金零件时,通过在铝合金粉末中加入Z r H 2形核剂粉末,成功将粗大柱状晶转变为等轴晶晶粒形貌,基本消除热裂纹(图5(a )~(d ))㊂O p pr e c h t 等[46,60]采取S L M 制备6061铝合金零件,并通过加入2%(体积分数)的Y S Z 粉末(94.3Z r O 2-3.6Y 2O 3-1.7H f O 2-0.4A l 2O 3)形成明显的等轴-柱状双晶粒结构,此时等轴晶区域面积足够大,可以完全消除其中的热裂纹(图5(e ),(f))[46]㊂通过透射电子显微镜和X 射线衍射分析,O p pr e c h t 认为在激光作用下Y S Z 颗粒首先熔化或发生其他化学反应,释放出大量Z r 原子,在随后的凝固过程中以A l 3Z r 第二相的形式在熔池边界处析出,为α-A l 的凝固提供大量形核位点,从而促使在熔池边界处形成等轴晶㊂43Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第51卷第3期增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展图5 S L M 增材制造7075(a )和7075/Z r H 2(b )的S E M 图[29],7075(c )[29],7075/Z r H 2(d )[29],6061-2%Y S Z (e )[46]的E B S D 图,以及6061-2%Y S Z (f)的OM 图[46]F i g .5 S E Mi m a g e s o f S L Ma d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d 7075(a )a n d 7075/Z r H 2(b )[29],E B S D i m a g e s o f 7075(c )[29],7075/Z r H 2(d )[29],6061-2%Y S Z (e )[46],a n dOMi m a g e of 6061-2%Y S Z (f )[46]4.3.2 添加含T i 元素的形核剂T a n 等[61]采用S L M 制备2024铝合金零件,并通过在2024铝合金粉末中加入纯T i 纳米颗粒,成功将粗大柱状晶转变为细小等轴晶(图6(a )~(d )),并完全消除热裂纹,其T 6态的屈服强度为286M P a ,抗拉强度为432M P a ,伸长率为10%㊂C a r l u c c i o 等[58]采用S L M 制备6061铝合金零件,并通过在6061铝合金粉末中添加T i B o r细化剂,成功将粗大柱状晶完全转变为等轴晶㊂L e i 等[62]和J i a n g 等[63]采用LM D 制备7075铝合金零件,并通过加入4%(质量分数)的T i B 2形核剂粉末,成功将粗大柱状晶转变为等轴晶(图6(e ),(f))[62],其平均晶粒尺寸降低至16.8μm ,硬度提高至128H V ㊂C h e n 等[64]采用L M D 制备2024铝合金零件,并通过加入0.5%(质量分数)的T i B 2形核剂粉末,成功将粗大柱状晶转变为等轴晶,其平均晶粒尺寸从431μm 降低至114μm ㊂W a n g 等[65]采用S L M 制备A l -3.5C u -1.5M g-1S i (成分近2024)铝合金零件,研究发现加入5%(体积分数)的T i B 2形核剂粉末可以产生明显的晶粒细化效果,其原始态平均晶粒尺寸从23μm 降低至2.5μm ,原始态屈服强度从157M P a 提高至191M P a㊂5 结束语增材制造常规的工艺参数可分为能量相关工艺参数和几何相关工艺参数㊂能量相关工艺参数包括激光功率㊁扫描速度㊁束斑直径等,与金属粉末颗粒的逐点熔化有关,主要保证提供连续的能量输入;而几何相关工艺参数包括激光间隔距离㊁层厚㊁扫描方式等,体现了各扫描轨道和各层的熔融制造存在一定间隔㊂由于增材制造逐点㊁逐道次㊁逐层的制造特点,故在制造过程中存在本征的层间停留时间等非常规工艺参数,这些增材制造工艺参数也会对成品零件的微观结构和力学性能产生显著影响㊂合金成分决定了溶质原子的分布情况和扩散过程,而溶质原子是产生成分过冷的根本原因,因此合金成分对晶粒形貌有着决定性作用㊂在增材制造中高强铝合金时,可以通过调控合金元素含量而优化合金成分,也可以通过添加形核剂而引入异质形核位点,二者都可以用于改善增材制造中高强铝合金的微观组织并提高其力学性能㊂总而言之,工艺参数和合金成分是影响增材制造中高强铝合金的微观结构和力学性能的两个关键性因素,二者相互影响㊁相互依存,均通过控制热作用和溶质再分配作用而影响增材制造中高强铝合金的微观组织和力学性能㊂然而,当前有关增材制造中高强铝合金的研究中,针对工艺参数和合金成分的优化探索较为分裂,在未来,需要将二者相结合㊁相配合,以综合改善增材制造中高强铝合金的微观组织和力学性能㊂53Copyright ©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年3月图6S L M增材制造2024(a)和2024-T i(b)OM图[61],S L M增材制造2024(c)[61]和2024-T i(d)[61],L M D增材制造7075(e)[62]和7075-4T i B2(f)[62]的E B S D图F i g.6 OMi m a g e s o f S L Ma d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d2024(a)a n d2024-T i(b)[61],E B S D i m a g e s o f S L Ma d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d2024(c)[61]a n d2024-T i(d)[61],L M Da d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d7075(e)[62]a n d7075-4T i B2(f)[62]值得注意的是,增材制造铝合金时M g,Z n等元素的挥发会使合金成分发生波动,在通过调控合金元素含量或添加形核剂而优化晶粒形貌的研究中,合金成分更是发生明显改变㊂此时,适用于传统铝合金的热处理方法已不再适用于增材制造铝合金,因此,未来需要进一步探索增材制造铝合金的最佳热处理工艺,从而获得高强塑性增材制造铝合金㊂参考文献[1] D A V I S JR.A l u m i n u ma n d a l u m i n u ma l l o y s[M].R u s s e l l,U S A:A S Mi n t e r n a t i o n a l,1993:352-356.[2] N A K A IM,E T O T.N e wa s p e c t o f d e v e l o p m e n t o f h i g hs t r e n g t ha l u m i n u ma l l o y s f o r a e r o s p a c e a p p l i c a t i o n s[J].M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g:A,2000,285(1/2):62-68.[3]谢水生,刘静安,徐骏,等.简明铝合金加工手册[M].北京:冶金工业出版社,2016:36-40.X I ESS,L I UJA,X UJ,e t a l.C o n c i s em a n u a l f o r a l u m i n u ma l l o y p r o c e s s i n g[M].B e i j i n g:M e t a l l u r g i c a l I n d u s t r y P r e s s,2016:36-40.[4] M C Q U E E N HJ,S P I G A R E L L I S,K A S S N E R M E,e t a l.H o t d e-f o r m a t i o na n d p r o c e s s i ng o fa l u m i n u m a l l o y s[M].B o c aR a t o n,F l o r i d a,U S A:C R CP r e s s,2011:25-52.[5] S A C H SE,C I MA M,W I L L I AM S P,e ta l.T h r e ed i m e n s i o n a lp r i n t i n g:r a p i d t o o l i n g a n d p r o t o t y p e s d i r e c t l y f r o maC A D m o d e l [J].J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g f o r I n d u s t r y,1992,114(4):481-488.[6] B O E I R A A P,F E R R E I R AIL,G A R C I A A.A l l o y c o m p o s i t i o na n dm e t a l/m o l dh e a t t r a n s f e r e f f i c i e n c y a f f e c t i n g i n v e r s e s e g r e g a-t i o na n d p o r o s i t y o f a s-c a s tA l-C u a l l o y s[J].M a t e r i a l s&D e s i g n, 2009,30(6):2090-2098.[7] B R A N D LE,H E C K E N B E R G E RU,H O L Z I N G E RV,e t a l.A d d i-t i v em a n u f a c t u r e dA l S i10M g s a m p l e s u s i n g s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g (S L M):m i c r o s t r u c t u r e,h i g hc y c l e f a t i g u e,a n df r a c t u r eb e h a v i o r [J].M a t e r i a l s&D e s i g n,2012,34:159-169.[8] D E B R O Y T,W E IH,Z U B A C KJ,e ta l.A d d i t i v em a n u f a c t u r i n go fm e t a l l i c c o m p o n e n t s-p r o c e s s,s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s[J].P r o-g r e s s i n M a t e r i a l s S c i e n c e,2018,92:112-224.[9] A B O U L K H A I R N T,S I M O N E L L I M,P A R R Y L,e ta l.3Dp r i n t i n g o f a l u m i n i u ma l l o y s:a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g o f a l u m i n i u ma l l o y s u s i n g s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g[J].P r o g r e s s i n M a t e r i a l sS c i-e n c e,2019,106:100578.[10] G U D,S H IX,P O P R AW E R,e ta l.M a t e r i a l-s t r u c t u r e-p e r-f o r m a n c e i n t eg r a t e d l a s e r-m e t a l a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g[J].S c i-e n c e,2021,372(6545):932.[11] Z H O U L,HU Y N H T,P A R KS,e t a l.L a s e r p o w d e rb e d f u s i o no fA l-10w t%C e a l l o y s:m i c r o s t r u c t u r e a n d t e n s i l e p r o p e r t y[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sS c i e n c e,2020,55(29):14611-14625.[12] K A U F MA N N N,I M R A N M,W I S C H E R O P PT M,e t a l.I n f l u-e n c eof p r o c e s s p a r a m e t e r s o n t h e q u a l i t y o f a l u m i n i u ma l l o y E NAW7075u s i n g s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g(S L M)[J].P h y s i c sP r o-c ed i a,2016,83:918-926.[13] Z H A N G H,Z HU H,Q IT,e t a l.S e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g o f h i g hs t r e n g t h A l-C u-M g a l l o y s:p r o c e s s i n g,m i c r o s t r u c t u r ea n d m e-c h a n i c a l p r o p e r t i e s[J].M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g:A,2016,656:47-54.[14] H O O P E RPA.M e l t p o o l t e m p e r a t u r e a n d c o o l i n g r a t e s i n l a s e r63Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷第3期增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展p o w d e r b e d f u s i o n[J].A d d i t i v e M a n u f a c t u r i n g,2018,22:548-559.[15] O L A K A NM IE O,C O C H R A N E R,D A L G A R N O K.Ar e v i e wo ns e l e c t i v el a s e rs i n t e r i n g/m e l t i n g(S L S/S L M)o fa l u m i n i u ma l l o yp o w d e r s:p r o c e s s i n g,m i c r o s t r u c t u r e,a n d p r o p e r t i e s[J].P r o g r e s s i n M a t e r i a l sS c i e n c e,2015,74:401-477. [16] B E R M I N G H AM M,S T J O H N D,E A S T O N M,e t a l.R e v e a l i n gt h em e c h a n i s m so f g r a i nn u c l e a t i o na n df o r m a t i o nd u r i n g a d d i-t i v em a n u f a c t u r i n g[J].J OM,2020,2(3):1065-1073.[17] Z H O U L,M E H T A A,S C HU L ZE,e t a l.M i c r o s t r u c t u r e,p r e-c i p i t a t e s a n dh a rd ne s s of s e l e c t i v e l y l a s e rm e l t e dA l S i10Mg a l l o yb e f o r e a n d a f t e r h e a t t r e a t m e n t[J].M a t e r i a l sC h a r ac t e r i z a t i o n,2018,143:5-17.[18] Z A V A L A-A R R E D O N D O M,L O N D O N T,A L L E N M,e ta l.U s e o f p o w e r f a c t o r a n d s p e c i f i c p o i n t e n e r g y a s d e s i g n p a r a m e-t e r s i n l a s e r p o w d e r-b e d-f u s i o n(L-P B F)o fA l S i10M g a l l o y[J].M a t e r i a l s&D e s i g n,2019,182:108018.[19] P R A S H A N T H K,S C U D I N O S,E C K E R TJ.D e f i n i n g t h e t e n-s i l e p r o p e r t i e s o fA l-12S i p a r t s p r o d u c e db y s e l e c t i v e l a s e rm e l-t i n g[J].A c t aM a t e r i a l i a,2017,126:25-35.[20] L IX,WA N G X,S A U N D E R S M,e t a l.As e l e c t i v e l a s e rm e l t i n ga n d s o l u t i o nh e a t t r e a t m e n t r e f i n e dA l-12S i a l l o y w i t ha c o n t r o-l l a b l e u l t r a f i n e e u t e c t i cm i c r o s t r u c t u r e a n d25%t e n s i l ed u c t i l i t y[J].A c t aM a t e r i a l i a,2015,95:74-82.[21] H Y E R H,Z H O UL,M E H T A A,e t a l.E f f e c t s o f a l l o y c o m p o s i-t i o n a n d s o l i d-s t a t e d i f f u s i o n k i n e t i c s o n p o w d e r b e df u s i o nc r a c k i n g s u s c e p t i b i l i t y[J].J o u r n a lo fP h a s e E q u i l i b r i a D i f f u-s i o n,2021,42(1):5-13.[22] C H O US,T R A S K M,D A N O V I T C HJ,e t a l.P u l s e d l a s e r p o w-d e rb e df u s i o na d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g o f A356[J].M a t e r i a l sC h a r a c t e r i z a t i o n,2018,143:27-33.[23] K I MU R A T,N A K AM O T O T.M i c r o s t r u c t u r e s a n d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s o fA356(A l S i7M g0.3)a l u m i n u ma l l o y f a b r i c a t e db ys e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g[J].M a t e r i a l s&D e s i g n,2016,89:1294-1301.[24] D E N GJ,C H E N C,L I U X,e t a l.Ah i g h-s t r e n g t hh e a t-r e s i s t a n tA l-5.7N i e u t e c t i c a l l o y w i t h s p h e r i c a lA l3N i n a n o-p a r t i c l e s b y s e-l e c t i v e l a s e rm e l t i n g[J].S c r i p t aM a t e r i a l i a,2021,203:114034.[25] HU R L YJJ.T h e r m o p h y s i c a l p r o p e r t i e so f g a s e o u s C F4a n dC2F6f r o ms p e e d-o f-s o u n dm e a s u r e m e n t s[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r-n a l o fT h e r m o p h y s i c s,1999,20(2):455-584.[26] Z HA N GJ,S O N G B,W E IQ,e ta l.Ar e v i e wo f s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g o f a l u m i n u ma l l o y s:p r o c e s s i n g,m i c r o s t r u c t u r e,p r o p e r-t y a n dd e v e l o p i n g t r e n d s[J].J o u r n a lo f M a t e r i a l sS c i e n c e&T e c h n o l o g y,2019,35(2):270-284.[27] A HU J AB,K A R G M,N A G U L I N K Y,e ta l.F a b r i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fh i g hs t r e n g t h A l-C ua l l o y s p r o c e s s e du s i n gl a s e r b e a m m e l t i n g i n m e t a l p o w d e rb e d[J].P h y s i c sP r o c e d i a, 2014,56:135-146.[28] K O US.As i m p l e i n d e x f o r p r e d i c t i n g t h e s u s c e p t i b i l i t y t o s o l i d i-f i c a t i o n c r a c k i n g[J].W e l d i ng J o u r n a l,2015,94(12):374-388.[29] MA R T I NJH,Y A H A T ABD,HU N D L E YJM,e t a l.3D p r i n-t i n g o fh i g h-s t r e n g t ha l u m i n i u m a l l o y s[J].N a t u r e,2017,549(7672):365-369.[30] R A P P A Z M,D R E Z E TJM,G R E MA U D M.An e wh o t-t e a r i n gc r i t e r i o n[J].M e t a l l u r g i c a l a nd M a te r i a l sT r a n s a c t i o n sA,1999,30(2):449-455.[31] C O N I G L I O N,C R O S SC E.I n i t i a t i o na n d g r o w t h m e c h a n i s m sf o rw e l ds o l i d i f i c a t i o nc r a c k i n g[J].I n t e r n a t i o n a lM a t e r i a l sR e-v i e w s,2013,58(7):375-397.[32] S T O C K E R TF,Q I N D,P L A T T N E R G K,e t a l.S u m m a r y f o rp o l i c y m a k e r s[M].C a m b r i d g e:C a m b r i d g eU n i v e r s i t y P r e s s,2014: 1-30.[33] L I U X,L I U J,Y A N G K,e ta l.S t u d y o nt h ed e l i q u e s c e n c eo fA l S b/S bs t a c k s d e p o s i t e db yp u l s e d l a s e rd e p o s i t i o n[J].M a t e-r i a l s S c i e n c e i nS e m i c o n d u c t o rP r o c e s s i n g,2018,81:102-107.[34] X U X,Z H A O Y,H O U H,e ta l.C o n c e n t r a t i o na n df l u i df l o we f f e c t s o nk i n e t i c s,d e n d r i t er e m e l t i n g a n ds t r e s sa c c u m u l a t i o nu p o n r a p i ds o l i d i f i c a t i o no f d e e p l y u n d e r c o o l e da l l o y s[J].J o u r-n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,2018,744:740-749. [35] S O N AWA N E A,R O U X G,B L A N D I N J-J,e t a l.C r a c k i n gm e c h a n i s ma n d i t s s e n s i t i v i t y t o p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s d u r i n g l a-s e r p o w d e r b e d f u s i o no f a s t r u c t u r a l a l u m i n u ma l l o y[J].M a t e-r i a l i a,2021,15:100976.[36] L IJ,C H E N G X,L I U D,e ta l.P h a s ee v o l u t i o no fah e a t-t r e a-t a b l ea l u m i n u m a l l o y d u r i n g l a s e ra d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g[J].M a t e r i a l sL e t t e r s,2018,214:56-59.[37] S U NS,Z H E N GL,P E N G H,e t a l.M i c r o s t r u c t u r e a n dm e c h a n i-c a l p r o p e r t i e so fA l-F e-V-S i a l u m i n u m a l l o yp r od u ce db y e l e c-t r o nb e a m m e l t i n g[J].M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g:A, 2016,659:207-214.[38] C O N GB,D I N G J,W I L L I AM SS.E f f e c to fa r c m o d ei nc o l dm e t a l t r a n s f e r p r o c e s s o n p o r o s i t y o f a d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e dA l-6.3%C ua l l o y[J].T h e I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fA d v a n c e d M a-n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,2015,76(9):1593-1606.[39] K E M P E N K,T H I J SL,V A N HUM B E E C KJ,e t a l.P r o c e s s i n gA l S i10M g b y s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g:p a r a m e t e r o p t i m i s a t i o n a n dm a t e r i a l c h a r a c t e r i s a t i o n[J].M a t e r i a l s S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y, 2015,31(8):917-923.[40] D I N G Y,MUÑI Z-L E RMAJA,T R A S K M,e ta l.M i c r o s t r u c-t u r e a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t y c o n s i d e r a t i o n s i n a d d i t i v em a n u f a c-t u r i n g o f a l u m i n u ma l l o y s[J].M R SB u l l e t i n,2016,41(10):745-751.[41] Y A S AE,K R U T HJ-P,D E C K E R SJ.M a n u f a c t u r i n g b y c o m b i-n i n g s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g a n ds e l e c t i v e l a s e re r o s i o n/l a s e r r e-m e l t i n g[J].C I R PA n n a l s,2011,60(1):263-266. [42] U Z A N N E,R AMA T IS,S HN E C K R,e ta l.O nt h ee f f e c to fs h o t-p e e n i n g o n f a t i g u e r e s i s t a n c e o fA l S i10M g s p e c i m e n s f a b r i-c a t ed b y a d d i t i ve m a n uf a c t u r i ng u s i n g s e l e c t i v el a s e r m e l t i n g(AM-S L M)[J].A d d i t i v eM a n u f a c t u r i n g,2018,21:458-464.[43] Z H A N G C,Z HU H,L I A O H,e t a l.E f f e c t o f h e a t t r e a t m e n t s o nf a t ig u e p r o p e r t y o f s e l e c t i v e l a s e rm e l t i n g A l S i10M g[J].I n t e r-n a t i o n a l J o u r n a l o f F a t i g u e,2018,116:513-522. [44] T AMMA S-W I L L I AM SS,W I T H E R SPJ,T O D DI,e ta l.P o-r o s i t y r e g r o w t h d u r i n g h e a t t r e a t m e n t o f h o t i s o s t a t i c a l l yp r e s s e d a d d i t i v e l y m a n u f a c t u r e d t i t a n i u mc o m p o n e n t s[J].S c r i p-73Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

金属的织构与形变行为对力学性能的影响

金属的织构与形变行为对力学性能的影响在材料科学领域，金属的织构与形变行为对力学性能有着重要的影响。

织构是指金属晶粒的取向分布情况，而形变行为则是指金属在外力作用下的变形方式。

本文将详细探讨金属织构和形变行为对力学性能的影响，并分析其中的机制。

第一部分：金属织构对力学性能的影响金属的晶粒取向分布是由制备工艺和加工方式决定的。

不同取向的晶粒具有不同的力学性能。

首先，织构对金属的力学强度和塑性有着显著影响。

当金属晶粒沿特定取向堆垛排列时，可以形成高密度的晶界，从而增加材料的抗拉强度。

同时，这种特定的晶粒排列方式也可以使材料具有较高的塑性，能够更好地抵抗塑性形变。

其次，金属的织构对金属的断裂韧性和疲劳寿命也有重要的影响。

当晶粒取向呈现出随机分布时，晶界的能量分散，降低了晶界的应力集中程度，从而提高了材料的断裂韧性。

此外，织构对金属的疲劳性能也有重要影响。

当晶粒排列呈现出一定的取向时，可以有效抑制疲劳裂纹的扩展，从而提高材料的疲劳寿命。

第二部分：金属形变行为对力学性能的影响金属的形变行为是指金属在外力作用下发生的塑性变形。

形变方式取决于加载方式、应力状态和金属的织构。

金属的形变行为对力学性能有着重要的影响。

首先，金属的变形方式会影响其塑性和强度。

例如，在拉伸过程中，金属晶粒沿拉伸方向发生拉伸，会导致材料的抗拉强度增加。

而在压缩过程中，晶粒沿压缩方向发生滑移，使材料具有较好的塑性。

因此，不同的变形方式能够调控金属的力学性能。

其次，金属的变形行为还会影响金属的疲劳性能。

在循环加载下，金属会累积损伤，疲劳裂纹逐渐扩展，导致断裂。

而金属的织构和形变行为会影响疲劳裂纹的扩展速率和路径，从而影响材料的疲劳寿命。

第三部分：金属织构与形变行为影响力学性能的机制金属织构和形变行为对力学性能的影响机制是多方面的。

一方面，织构可以改变晶粒界面的能量，调控晶界迁移和滑动，影响材料的塑性和强度。

另一方面，织构会改变晶粒取向的分布，从而影响晶界的断裂行为和疲劳裂纹扩展。

超高强铝合金研究进展与发展趋势

引用格式：邢清源，臧金鑫，陈军洲，等. 超高强铝合金研究进展与发展趋势[J]. 航空材料学报，2024，44(2)：60-71.XING Qingyuan，ZANG Jinxin，CHEN Junzhou，et al. Research progress and development tendency of ultra-high strength aluminum alloys[J]. Journal of Aeronautical Materials，2024，44(2)：60-71.超高强铝合金研究进展与发展趋势邢清源1,2*, 臧金鑫1,2, 陈军洲1,2, 杨守杰1,2, 戴圣龙1,2*（1．中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所，北京 100095；2．北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京100095）摘要：超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、核工业等领域。

合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级，逐步发展到650～700 MPa级、750 MPa级，甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。

本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述；随后，从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论；最后，结合未来装备的发展需求和国内的技术现状，指出“深入研究基础理论，解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

关键词：超高强铝合金；Al-Zn-Mg-Cu系合金；熔铸法；高合金化doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000171中图分类号：TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2024)02-0060-12Research progress and development tendency of ultra-highstrength aluminum alloysXING Qingyuan1,2*, ZANG Jinxin1,2, CHEN Junzhou1,2, YANG Shoujie1,2, DAI Shenglong1,2*（1. Aluminum Alloy Institute，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China；2. Beijing Engineering Research Center of Advanced Aluminum Alloys and Applications，Beijing 100095，China）Abstract: Ultra-high strength aluminum alloy has achieved extensive application in the nuclear，aerospace，and aviation industries because of its high specific strength and low density. The fifth generation of ultra-high strength aluminum alloy has been produced，and in comparison to the fourth generation’s 600 MPa level，its ultimate strength has been consistently redefined and increased from 650-700 MPa to 750 MPa or even 800 MPa. This paper reviews the history of the research on aluminum alloys with ultra-high strengths and introduces the current state of development both domestically and internationally. The key issues and recent research development are further explored，including computer simulation，thermal deformation，heat treatment，homogenization，melting，and casting，as well as composition design. Finally，combined with the development needs of future equipment and domestic technology status，it is pointed out that in-depth study of basic theory to solve the problem of comprehensive performance matching，the promotion and application of special materials in specific application scenarios are the development trend and important direction of ultra-high strength aluminum alloy.Key words: ultra-high aluminum alloy；Al-Zn-Mg-Cu alloy；ingot metallurgy；high alloying超高强铝合金属于7×××系（Al-Zn-Mg-Cu系）合金，是该系列合金中的一个重要分支，具有低密度、高比强度等特点，被广泛用于航空、航天、核工业、兵器等领域，按照航空铝合金代次的划分，超高强铝合金已发展至第五代合金。

材料组织结构对其性能的影响

材料组织结构对其性能的影响材料是指可以制成各种器件或构件的原材料，如金属、陶瓷、塑料等。

而材料性能则是指材料在各种条件下表现出来的物理、化学特性。

而材料组织结构是指材料微观和宏观结构的形态、大小和排列等。

这种材料组织结构对材料性能的影响是不容忽视的。

材料组织结构对其力学性能的影响一种材料的组织结构是由其晶体结构和微观组织构成的。

材料的晶体结构决定了其原子排列方式，而微观组织则是由晶粒、晶界、位错等组成的。

这些因素对材料的力学性能有着直接的影响。

首先，材料的晶体结构会影响其强度和塑性。

晶粒的尺寸和排列方式会直接影响材料的强度和韧性。

当晶粒尺寸减小时，晶粒边界的数目也会增加，使得材料的断裂韧性变得更高。

而当晶粒尺寸变大时，晶粒间的结合力也会增强，提高了材料的强度。

此外，晶界也是影响材料强度和韧性的关键因素，晶界能使晶体之间的位移发生，从而对其应变和变形起到调节作用。

而位错是晶体中产生塑性变形的主要途径之一，位错的数量和类型也会直接影响材料的变形能力。

其次，材料的组织结构对材料蠕变和疲劳寿命也有重要影响。

当材料长时间处于高温或高应力状态下时，就会发生蠕变现象。

晶粒的尺寸和晶粒间的结构会直接影响材料的蠕变行为。

若晶粒尺寸较大，晶界面积较小，则蠕变速率较慢；而若晶粒尺寸较小，晶界面积较大，则蠕变速率较快。

疲劳寿命是指材料在重复应力循环下失效的时间。

材料组织结构对疲劳寿命也有显著影响。

当材料的微观组织中存在缺陷时，这些缺陷在重复应力循环下会逐渐扩展，导致材料的裂纹和疲劳断裂。

因此，若想提高材料的疲劳寿命，就必须充分控制材料组织结构中存在的缺陷。

材料组织结构对其物理性能的影响材料的组织结构对其物理性能也有着重要影响。

例如，导电性、热导率、磁性和光学性质等。

首先，材料的微观组织对其导电性能有着重要的影响。

当电流通过材料时，电子会与材料中的原子和分子相互作用。

这些作用使得电子在材料中发生散射，并影响电子的运动。

因此，材料组织结构对电子的散射和传输会影响材料的导电性能。

《6082铝合金冷轧与再结晶织构演变和力学性能研究》范文

《6082铝合金冷轧与再结晶织构演变和力学性能研究》篇一6082铝合金冷轧与再结晶织构演变及力学性能研究一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、机械制造等领域得到了广泛应用。

6082铝合金作为一种典型的可热处理强化型合金，具有优良的塑形加工性能和较高的强度，广泛应用于结构件的制造。

而冷轧和再结晶工艺作为其加工过程中的关键环节，对铝合金的织构演变和力学性能有着重要影响。

本文针对6082铝合金的冷轧与再结晶过程，深入研究了其织构演变及力学性能的变化规律。

二、6082铝合金冷轧工艺与织构演变2.1 冷轧工艺冷轧是一种通过塑性变形来改变金属材料组织和性能的加工方法。

在6082铝合金的冷轧过程中，通过控制轧制温度、轧制速度和轧制道次等工艺参数，实现材料的形变强化和晶粒细化。

2.2 织构演变冷轧过程中，由于晶粒的塑性变形和再结晶的进行，6082铝合金的织构会发生显著变化。

通过EBSD（电子背散射衍射）等手段，可以观察到随着冷轧变形程度的增加，织构逐渐由初始的随机状态转变为具有特定取向的织构。

这种织构的演变对合金的力学性能有着重要影响。

三、再结晶过程及织构演变3.1 再结晶过程再结晶是金属材料在热处理过程中，通过形成新的无畸变晶核并逐渐取代形变晶体的过程。

在6082铝合金的再结晶过程中，新晶核的形成、长大及最终形成稳定的再结晶组织，是提高材料力学性能的关键。

3.2 织构演变再结晶过程中，织构会经历由形变织构向再结晶织构的转变。

再结晶后的织构通常更加均匀、有序，有助于提高材料的塑性和韧性。

通过研究再结晶过程中的织构演变规律，可以更好地控制合金的力学性能。

四、力学性能研究4.1 拉伸性能拉伸试验是评价金属材料力学性能的重要手段。

通过对6082铝合金进行不同工艺条件下的拉伸试验，发现随着冷轧变形程度的增加和再结晶过程的进行，合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能指标均有所提高。

《6082铝合金冷轧与再结晶织构演变和力学性能研究》范文

6082铝合金作为其中的一种典型代表，其力学性能和微观结构的研究对于提高材料性能和优化生产工艺具有重要意义。

本文以6082铝合金为研究对象，重点探讨其冷轧与再结晶过程中的织构演变及力学性能变化。

二、材料与方法1. 材料准备实验所采用的6082铝合金材料，其化学成分符合国家标准。

将材料进行切割、打磨，以备后续的冷轧和再结晶处理。

2. 冷轧处理将准备好的6082铝合金板材进行冷轧处理，控制轧制温度、轧制速度等参数，以获得不同冷轧程度的样品。

3. 再结晶处理对冷轧后的样品进行再结晶处理，包括加热、保温和冷却等过程。

通过调整再结晶温度和时间，研究再结晶过程中织构的演变。

4. 测试方法采用X射线衍射技术、电子背散射衍射技术等手段，对样品的织构进行定量分析；利用拉伸试验机测试样品的力学性能。

三、冷轧与再结晶过程中的织构演变1. 冷轧过程中的织构演变在冷轧过程中，6082铝合金的晶粒发生了显著的变形和重排。

随着冷轧程度的增加，晶粒逐渐沿轧制方向拉长，同时产生了明显的织构变化。

通过X射线衍射和电子背散射衍射技术分析发现，冷轧后的样品呈现出较强的基面织构和剪切织构。

2. 再结晶过程中的织构演变再结晶过程中，晶粒通过形核和长大机制进行恢复和再组织。

随着再结晶的进行，织构逐渐发生变化。

基面织构的强度逐渐减弱，而新的织构组分开始出现并逐渐增强。

再结晶温度和时间对织构演变具有重要影响，适当调整工艺参数可获得理想的织构状态。

四、力学性能研究1. 抗拉强度与延伸率通过对不同冷轧程度和再结晶条件下的样品进行拉伸试验，发现6082铝合金的抗拉强度和延伸率均随冷轧程度的增加而提高。

再结晶处理后，样品的抗拉强度和延伸率进一步得到提高，表明再结晶过程能够有效地改善材料的力学性能。

FCC金属的织构对力学性能的影响

Ｖｏｌ．３７㊀Ｎｏ５㊀Ｏｃｔ．２０１２
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－８５５ｘ．２０１２．０５．００５
０引言
晶体的滑移系统首先取决于晶体结构，但也和温度、合金元素有关．一般来说，滑移方向是最密排的方向，而滑移面往往是密排面．ＦＣＣ晶体有４个不同取向的｛１１１｝面，每个面上又有３个密排方向，故共有１２
收稿日期：２０１１－１２－１３．基金项目：国家自然科学基金（５１０６４０１６，５０８０４０１８）．作者简介：杨钢（１９５９－），男，回族，博士研究生，正高级工程师．主要研究方向：有色金属材料．Ｅ－ｍａｉｌ：７８２２４５３１３＠ｑｑｃｏｍ通信作者：陈亮维（１９６８－），男，教授．主要研究方向：材料物理．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｗｃｈｅｎ１９６８＠ｙａｈｏｏｃｏｍｃｎ史庆南（１９５６－），男，教授，博士生导师．主要研究方向：材料形成工艺及理论．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｋｕｓｔ＠ｖｉｐ１６３ｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｅｘｔｕｒｅｏｆＦＣＣｍｅｔａｌｓｏｎｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅＳｃｈｍｉｄｆａｃｔｏｒｓａｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｌｉｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｏｎＦＣＣｍｅｔａｌｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｒｏｌｌｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｕｓｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｅｘｔｕｒｅｔｅｓｔａｎｄｔｈｅＳｃｈｍｉｄｌａｗ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｖａｌｕｅｓｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｌｉｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｎｕｍｂｅｒ（ＥＳＳＮ）ａｎｄＳｃｈｍｉｄｆａｃｔｏｒｓ（ＳＦ）ｏｆｃｕｂｅｔｅｘｔｕｒｅ，ｂｒａｓｓｔｅｘｔｕｒｅａｎｄｃｏｐｐｅｒｔｅｘｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｒｏｌｌｅｄａｔｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＮＤ），ｒｏｌｌｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＲＤ）ａｎｄｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈｔｈｅａｂｏｖｅｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＥＳＳＮａｎｄＳＦｏｆｃｕｂｅｔｅｘｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｒｏｌｌｅｄａｔＮＤ，ＲＤａｎｄＴＤａｒｅａｌｌｔｈｅｓａｍｅ，８ｆｏｒＥＳＳＮａｎｄ０．４１ｆｏｒＳＦ，ｔｈａｔＥＳＳＮａｎｄＳＦｏｆｂｒａｓｓｔｅｘｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｒｏｌｌｅｄａｔＮＤ，ＲＤａｎｄＴＤａｒｅ４ａｎｄ０．４１，２ａｎｄ０．２７，２ａｎｄ０．８２ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈａｔＥＳＳＮａｎｄＳＦｏｆｃｏｐｐｅｒｔｅｘｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｒｏｌｌｅｄａｔＮＤ，ＲＤａｎｄＴＤａｒｅ２ａｎｄ０．２７，２ａｎｄ０．８２，４ａｎｄ０．４１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｐｒｏｆｏｕｎｄｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＣＣｍｅｔａｌｓ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｓｌｉｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｒｏｌｌｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｓｃｈｍｉｄｆａｃｔｏｒ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ

铸造铝合金的织构

铸造铝合金的织构铝合金是一种常见的金属材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。

而铝合金的织构对其性能和加工工艺都有重要影响。

本文将从铝合金的织构形成机制、织构对性能的影响以及织构调控的方法等方面进行探讨。

一、铝合金的织构形成机制织构是指材料晶粒排列在空间中所呈现的规则性和有序性。

在铝合金的铸造过程中，晶粒的取向会受到多种因素的影响，从而形成特定的织构。

主要的影响因素包括金属流动的方向、晶核的取向和晶粒的生长等。

在铝合金的铸造过程中，金属流动的方向会对晶粒的取向产生一定的影响。

例如，在等离子弧熔炼过程中，由于熔池的涡流作用和电磁力的作用，铝合金的流动方向会发生变化，导致晶粒取向的非均匀性。

晶核的取向也是铝合金织构形成的重要因素。

晶核的取向受到熔体中的杂质、熔体的流动速度等因素的影响。

当熔体中存在一定的杂质时，晶核的取向会受到杂质的吸附和排斥作用，从而形成特定的织构。

晶粒的生长也会对铝合金的织构产生影响。

晶粒的生长取决于熔体的温度、冷却速度和晶粒的取向等因素。

当晶粒的生长速率不一致时，会导致晶粒取向的不均匀性，从而形成特定的织构。

二、织构对性能的影响铝合金的织构对其力学性能、塑性变形行为和热处理效果等方面都有重要影响。

织构对铝合金的力学性能有显著影响。

不同的织构会导致铝合金的力学性能发生变化。

例如，具有纤维状织构的铝合金在拉伸过程中具有较高的强度和较低的延伸性，而具有等轴织构的铝合金则具有较高的延伸性和较低的强度。

织构对铝合金的塑性变形行为也有显著影响。

不同的织构会导致铝合金在塑性变形过程中的应变硬化行为发生变化。

例如，具有纤维状织构的铝合金在塑性变形过程中容易出现异性变形，而具有等轴织构的铝合金则容易出现各向同性变形。

织构对铝合金的热处理效果也有重要影响。

不同的织构会导致铝合金在热处理过程中晶粒尺寸和晶粒取向的变化。

例如，具有等轴织构的铝合金在热处理过程中容易形成较细小的晶粒，而具有纤维状织构的铝合金则容易形成较大的晶粒。

《6082铝合金冷轧与再结晶织构演变和力学性能研究》范文

《6082铝合金冷轧与再结晶织构演变和力学性能研究》篇一6082铝合金冷轧与再结晶织构演变及力学性能研究一、引言铝合金作为一种重要的金属材料，具有优异的物理和机械性能，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

其中，6082铝合金因具有良好的加工性能和耐腐蚀性，成为工业生产中的首选材料。

近年来，随着材料科学的不断发展，对6082铝合金的冷轧与再结晶过程及其织构演变和力学性能的研究越来越受到关注。

本文旨在探讨6082铝合金在冷轧与再结晶过程中的织构演变及其对力学性能的影响。

二、研究方法本研究采用6082铝合金为研究对象，通过冷轧和再结晶处理，观察其织构演变，并分析其对力学性能的影响。

首先，通过金相显微镜、X射线衍射等方法，对冷轧和再结晶过程中的织构演变进行观察；其次，利用拉伸试验、硬度测试等手段，评估材料的力学性能；最后，结合理论分析和数值模拟，探讨织构演变与力学性能之间的关系。

三、冷轧与再结晶过程中的织构演变在冷轧过程中，6082铝合金的晶粒发生显著的塑性变形，形成一定的织构。

随着冷轧程度的增加，晶粒逐渐细化，织构逐渐明显。

在再结晶过程中，晶粒逐渐恢复至原始状态，同时伴随着新的织构的形成。

再结晶初期的织构与冷轧过程中的织构密切相关，随着再结晶的进行，织构逐渐趋于稳定。

四、力学性能分析通过对6082铝合金进行拉伸试验和硬度测试，发现其力学性能在冷轧与再结晶过程中发生显著变化。

冷轧过程中，由于晶粒细化，材料的强度和硬度得到提高；再结晶过程中，随着织构的稳定，材料的塑性和韧性得到改善。

此外，冷轧与再结晶过程中的温度、速度等工艺参数对力学性能也有一定影响。

五、织构演变与力学性能的关系织构演变对6082铝合金的力学性能具有重要影响。

冷轧过程中的织构形成使得材料具有较高的强度和硬度；再结晶过程中的织构稳定则有助于提高材料的塑性和韧性。

此外，不同织构的晶粒在受力过程中具有不同的变形和断裂行为，从而影响材料的整体力学性能。

AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响

AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【摘要】利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术,分析AZ31镁合金热挤压棒材和轧制薄板的织构特点;对具有不同初始织构的镁合金棒材和薄板进行力学性能分析,并从织构角度分析棒材的拉压不对称性和薄板的力学各向异性.结果表明:挤压镁合金棒材具有主要以(0001)基面平行于挤压方向的基面纤维织构,存在严重的拉压不对称性,其原因在于压缩时的主要变形方式为{10(-1)2}<10(-1)1>孪生;热轧镁合金薄板具有主要以(0001)基面平行于轧面的强板织构,具有显著的力学性能各向异性,其原因在于拉伸时不同方向的基面滑移Schmid因子不同.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)003【总页数】7页(P371-377)【关键词】AZ31镁合金;织构;力学性能【作者】唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【作者单位】上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金具有低密度、高强度、易回收等优点，近年来作为轻质结构材料被逐渐应用于汽车、交通、电子及其他民用产品等领域[1]。

变形镁合金通常通过挤压、轧制、锻造等变形方式来改善合金的结构，提高镁合金的性能，但镁合金在变形后会在合金内产生择优取向即织构。

大量研究表明[2-9]，镁合金织构的存在对镁合金的性能有着显著影响。

因此，研究镁合金在变形过程中产生的织构，明确织构产生的原因及织构对合金性能的影响，就可以对镁合金的变形加工提供理论依据，达到控制织构的目的，用以改善合金的性能以适应结构件的使用要求。

铝合金变形织构和odf

铝合金变形织构和ODF一、引言在金属材料的应用中，铝合金是常见且重要的一类。

铝合金具有优良的力学性能和重量比，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

而铝合金的性能与其微观结构密切相关，其中变形织构和晶粒取向分布（ODF）是非常重要的研究内容。

二、铝合金的变形织构1. 变形织构的概念变形织构是指在变形过程中，晶体中晶格定向的随变形发生变化的规律。

它描述了晶体材料在外部载荷作用下，晶格的重排、畸变和旋转情况。

铝合金的变形织构对其力学性能和产品性能具有重要影响。

2. 变形织构的类型和特点在铝合金的变形过程中，可观察到一些常见的织构类型，如纤维织构、形变织构和片层织构等。

这些织构类型的形成与晶体在变形过程中的取向变化密切相关。

•纤维织构：在某一晶体取向上晶体的取向变化连续且一致，表现为织构织锦状的特征。

纤维织构的形成通常与晶体的滑移和滚动机制有关。

•形变织构：在晶体的某些晶体取向上，发生了明显的取向变化，但变形后的织构并不连续。

形变织构的形成通常与晶体的塑性变形机制有关。

•片层织构：晶体取向的变化呈现层片状，通常是在特定晶界面上发生的，这些晶界面通常是不同取向晶胞的交界面。

3. 变形织构的研究方法为了研究铝合金的变形织构，科学家使用了多种实验方法和分析技术。

以下是常用的方法：•X射线衍射（XRD）：XRD是一种应用广泛的非破坏性技术，可以用于确定晶体中的取向。

通过测量X射线的衍射峰位置和强度，可以计算出晶体的取向分布函数（ODF）。

•电子背散射衍射（EBSD）：EBSD是一种通过电子显微镜观察晶体的方法，可以获取晶体的晶格取向信息。

通过对样品表面的电子背散射图案进行分析，可以得到晶体的取向分布。

三、晶粒取向分布（ODF）1. ODF的概念晶粒取向分布（ODF）是指材料中晶粒取向的分布情况。

ODF用于描述不同取向晶粒的密度和排列规律，可以反映材料中晶粒的发育和形成机制。

2. ODF的测量方法与变形织构类似，研究ODF的主要方法也是X射线衍射和电子背散射衍射。

铝合金材料的显微组织与力学性能研究

铝合金材料的显微组织与力学性能研究铝合金是一种常见而重要的金属材料，其具有良好的机械性能和广泛的应用领域。

在铝合金的研究中，显微组织与力学性能之间的关系一直是一个重要的研究方向。

本文将从显微组织和力学性能两个方面探讨铝合金材料的研究进展和相关问题。

一、铝合金的显微组织研究铝合金的显微组织主要由晶粒、相分布和晶界等组成。

晶粒是组成铝合金材料的基本单元，晶粒的尺寸和形态与材料的力学性能密切相关。

随着材料制备方法和热处理工艺的不同，铝合金的晶粒尺寸和形态会发生变化。

研究表明，晶粒尺寸越小，材料的强度和硬度越高，但韧性和塑性会相应降低。

相分布是指铝合金中不同相的分布情况。

铝合金中常见的相有析出相、溶固相和沉淀相等。

这些相的存在与晶粒的尺寸、形态和分布密切相关。

相分布的研究有助于了解铝合金的相变和相互作用规律，从而指导制备和改性铝合金材料。

晶界是晶粒之间的界面区域，是铝合金中的强度和韧性的重要因素。

晶界的特征和稳定性决定材料的抗拉强度、断裂韧性和疲劳寿命。

研究表明，晶界的结构、平衡和迁移行为对铝合金材料的性能具有重要影响。

因此，晶界的研究对于理解铝合金的显微组织演化和力学性能提升具有重要意义。

二、铝合金的力学性能研究铝合金的力学性能包括强度、硬度、韧性和塑性等参数。

随着显微组织的改变，铝合金的力学性能也会相应变化。

强度是材料抵抗变形和断裂的能力，与晶粒尺寸、相分布和晶界特性等因素密切相关。

硬度是材料抵抗切削和磨损的能力，与晶粒大小和晶界特征有关。

韧性是材料抵抗断裂和剪切的能力，主要受晶界和析出相的影响。

塑性是材料变形和变型的能力，也与晶界的稳定性和迁移性有关。

为了提高铝合金材料的力学性能，研究人员通过改变制备方法、热处理工艺和合金配方等途径进行了大量的研究。

针对不同应用领域的需求，开发出了一系列具有优异力学性能的铝合金。

同时，利用计算模拟方法对铝合金进行力学性能预测也成为了研究的热点。

这些研究工作为铝合金的应用提供了重要的理论和实践基础。

铝合金变形织构和odf

铝合金变形织构和odf铝合金变形织构和ODF引言：铝合金是一种轻便耐用的材料，广泛应用于航空航天、汽车和建筑等领域。

铝合金的力学性能和变形行为受其晶体结构的影响，而晶体结构则可以通过变形织构和取向分布函数（ODF）来描述。

本文将探讨铝合金的变形织构和ODF对其性能的影响，并说明其在材料设计和加工中的重要性。

一、铝合金的变形织构变形织构是指由晶体的取向分布引起的材料微观结构的有序性。

在铝合金的变形过程中，晶体会发生取向变化，从而形成特定的织构。

织构可以通过X射线衍射等实验方法进行表征和分析。

1. 形成机制铝合金的变形织构形成是由于晶体在变形过程中的取向变化。

当外力作用于晶体时，晶体内部的位错会移动并聚集，从而引发晶体取向的变化。

这种取向变化会导致晶体的位错密度增加，从而形成特定的织构。

2. 影响因素铝合金的变形织构受多种因素的影响，包括合金成分、变形温度、变形速率和变形方式等。

不同的合金成分会导致晶体的取向变化方式不同，从而影响织构的形成。

变形温度和变形速率会影响晶体内部位错的运动和聚集，从而对织构产生影响。

同时，不同的变形方式也会导致不同的晶体取向变化，从而形成不同的织构。

二、铝合金的取向分布函数（ODF）取向分布函数（ODF）是描述晶体取向分布的数学函数。

它可以通过实验方法或模拟方法来获取，并用于预测材料的性能和变形行为。

1. 测量方法测量ODF的常用方法有X射线衍射和电子背散射等。

X射线衍射是一种非破坏性的方法，通过测量衍射峰的强度和位置来获取晶体的取向信息。

电子背散射则是通过测量电子背散射图样来获取晶体的取向信息。

2. 应用与意义ODF可以用来预测材料的力学性能和变形行为。

通过将ODF与力学性能和变形行为之间的关联建立起来，可以为材料设计和加工提供重要的指导。

例如，通过调整材料的ODF，可以改善其强度、塑性和疲劳寿命等性能。

结论：铝合金的变形织构和ODF对其力学性能和变形行为具有重要影响。

金属材料组织结构对力学性能影响分析

金属材料组织结构对力学性能影响分析引言：金属材料是现代工程领域中广泛应用的材料之一，其力学性能是评价和选择金属材料的重要指标之一。

当金属材料的结构发生变化时，其力学性能也会受到影响。

本文将深入分析金属材料组织结构对力学性能的影响，以期为工程设计和材料选择提供参考。

一、金属材料的组织结构及其特点金属材料的结构主要由晶体结构和组织构成。

晶体结构是金属内部的原子排列方式，而组织则是指金属外观上可见的微观结构特征。

根据晶体结构的不同，金属材料可分为体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构等。

而根据组织的不同，金属材料可分为等轴组织、纤维状组织和柱状组织等。

不同的晶体结构和组织对金属材料的力学性能产生着不同程度的影响。

二、晶体结构对力学性能影响的分析1. 晶体结构与金属的韧性晶体结构对金属的韧性有着重要的影响。

通常情况下，面心立方结构的金属比体心立方结构的金属更具韧性。

这是由于面心立方结构具有更多的滑移系统，使得金属在受力时能够发生更多的滑移，从而使其韧性得到增强。

因此，在需要具有较高韧性的工程设计中，可以考虑选择面心立方结构的金属材料。

2. 晶体结构与金属的强度金属材料的强度主要受晶体结构和晶体缺陷的影响。

在晶体结构相同的情况下，晶体缺陷会导致金属材料的强度降低。

而不同的晶体结构也会直接影响金属的屈服强度和抗拉强度。

例如，密排六方结构的金属材料相对于体心立方结构的金属材料来说，其抗拉强度更高。

因此，根据工程设计的需要，可以选择不同晶体结构的金属材料以满足其强度要求。

三、组织结构对力学性能影响的分析1. 组织结构与金属的硬度金属材料的硬度主要受到其组织结构的影响。

通常情况下，纤维状组织的金属材料比等轴组织的金属材料更加硬度。

这是由于纤维状组织中的晶粒形成了多个滑移系统，使得金属材料在受力时能够通过滑移而获得更高的硬度。

因此，在需要具有较高硬度的工程设计中，可以考虑选择纤维状结构的金属材料。

2. 组织结构与金属的延展性金属材料的延展性主要受到其组织结构的影响。

高铁用大型复杂铝合金铸件的微观组织与性能关系

高铁用大型复杂铝合金铸件的微观组织与性能关系引言：随着高铁交通的飞速发展，对高速列车的性能要求也越来越高。

而大型复杂铝合金铸件作为高铁制造的重要组成部分，其微观组织与性能关系的研究对于高铁的安全性和可靠性具有重要意义。

本文将探讨铝合金铸件的微观组织对其性能的影响，并对未来高铁制造中可能出现的挑战进行一些思考。

一、铝合金铸件的微观组织铝合金铸件是由铝基合金经过熔化、浇铸和冷却等工艺步骤制成的。

微观组织是指材料内部的晶粒结构和相的分布情况。

铸件的微观组织主要由晶粒大小、相的类型和分布、晶粒取向等因素决定。

1.1 晶粒大小晶粒大小是指铸件内部晶粒的尺寸。

一般来说，晶粒越细小，材料的强度和硬度越高。

细小的晶粒还能提高材料的导热性能和耐磨性能，从而改善铝合金铸件的整体性能。

1.2 相的类型和分布铝合金铸件中的相主要有α-Al相和Al-Si相。

α-Al相具有良好的韧性和延展性，可以提高材料的抗拉强度。

而Al-Si相则具有较高的热膨胀系数和低的密度，能够增加铝合金铸件的强度和刚性。

相的分布情况对材料的性能也有重要影响。

合理的相分布可以提高抗拉强度和耐腐蚀性能，而不均匀的相分布往往会引起局部应力集中，导致材料的疲劳寿命降低。

1.3 晶粒取向晶粒取向是指晶粒在材料中的排列方向。

铝合金铸件中的晶粒取向会影响材料的宏观性能。

合理的晶粒取向可以提高材料的疲劳寿命和强度，在高速列车运行时能够承受更高的载荷。

二、微观组织与铝合金铸件的性能关系微观组织对铝合金铸件的性能具有重要影响。

下面将介绍微观组织与铸件的强度、韧性、耐腐蚀性和导热性能等方面的关系。

2.1 强度晶粒尺寸对铝合金铸件的强度有重要影响。

细小的晶粒能够提高材料的强度，减少晶界的滑移，使材料具有更好的抗拉强度和屈服强度。

同时，合理的相的分布对强度的提升也起到重要作用。

相的分布不均匀将导致应力集中，降低材料的强度。

2.2 韧性韧性是指材料在受到外力作用时能够延展和变形的能力。

7B04铝合金板沿厚度方向显微组织、织构及力学性能的研究

构，随芯部到表层织构在基体中的整体体积含量减少。且关键词：微组织；构；学性能显织力
中图分类号：Ｇ４．；Ｇ１．１；Ｇ１．３Ｔ１５２５３ＴＩ６２Ｔ１５２３Ｔ１５２；Ｇ１．１．文献标识码：Ａ
第３０卷第４５期 ’
２１年１０１０月
电
子
显
微
学
报
Ｖｏ．０，．５１３Ｎｏ４－２０１ｌ１一０
ＪｕｎｌｏｈｎｓｌｃｒｎＭｉｒｓｏｙＳｃｅｙｏｒａｆＣｉｅｅＥｅｔｏｃｏｃｐｏｉｔ
文章编号：００６８（Ｏ１０／５０２－１０－１２ｌ）４０－３２０２６
７０Ｂ４铝合金是我国在７０Ａ４铝合金基础上经过
１０ｏ２Ｃ～２。将板材沿厚度方向平均分成８层，４ｈ每
层厚约５ｍｍ，因样品对称性，对中芯层到表层共仅４层进行力学性能测试和组织观察。从芯部到表层顺序取样，号为ａｂＣｄ编，，，。常温拉伸试验在万能
探讨其与材料性能之间的关系，国内超高强铝合为
金预拉伸厚板的热处理工艺优化提供理论和试验
依据。
１试验
试验所用７０Ｂ４合会的化学成分．１合余表
２试验结果与分析

热处理对高强度铝合金微观组织和力学性能的影响

Value Engineering0引言铝合金因其轻质、高强度和出色的抗腐蚀性质，在众多工业领域中被广泛应用。

尤其在航空、航天、汽车及高速列车等高科技领域，其重要性日益凸显。

但为满足这些领域对材料性能的更高要求，如何进一步提高铝合金的力学性能成为了研究的焦点。

热处理技术作为金属材料性能调控的重要手段，提供了一个解决方案。

通过特定的热处理工艺，可以有效调整铝合金的微观组织，从而优化其宏观的力学性能。

过去的研究已经证明，合金的强度、延性及其它机械性能可以通过微观组织的调整而得到显著的提高。

尤其是强化固溶、时效制度和淬火这三种热处理方法，已被证实在此方面有着显著的效果。

本研究将进一步深入探讨这些热处理工艺对高强度铝合金微观组织和力学性能的具体影响，期望为现代工业领域提供更为高效和可靠的材料应用方案。

1高强度铝合金的热处理工艺技术1.1强化固溶强化固溶是一种针对铝合金的热处理方法，旨在将合金中的溶质原子强制进入基体晶格中，从而使其达到超饱和状态。

这一过程对于提高材料的强度和硬度起到了关键作用。

在强化固溶过程中，铝合金首先被加热到特定的高温，使其处于单相固溶状态。

在这个温度下，合金中的溶质原子在基体中的溶解度达到最大。

随后合金迅速冷却到室温，通常使用水淬或空气冷却，以固定超饱和的溶质原子，防止其在冷却过程中发生析出[1]。

经过强化固溶处理的铝合金，其晶格中的溶质原子数量大大超过了在常温下的平衡溶解度。

这些超饱和状态的溶质原子会产生很大的晶格畸变，从而显著增强合金的抗滑移能力，提高了其屈服强度和硬度。

1.2时效制度时效制度是一种常用于铝合金及其他合金的热处理方法，主要用于产生细小的沉淀物，以进一步增强材料的力学性能。

这种处理通常是在强化固溶处理之后进行的。

在经过强化固溶后，铝合金中的溶质原子大都处于超饱和状态。

随着时间的推移，这些溶质原子会逐渐聚集，形成细小的沉淀相，称为时效硬化。

此过程可以在室温（自然时效）或在较高温度（人工时效）下进行。

7075高强铝合金热挤压态加热过程中的微观组织及织构分析

收稿日期：２０２１－０１－２４基金项目：安徽省教育厅高校自然科学重点项目（ＫＪ２０１９Ａ０８９２）；安徽省高校优秀拔尖人才培育资助项目（ｇｘｇｎｆｘ２０１９０７１）；安徽三联学院科研基金重点课题（ＫＪＺＤ２０２０００４）作者简介：牛海侠（１９７９—），女，山东荷泽人，副教授，硕士，研究方向为铝合金成形技术、材料加工工程。

７０７５高强铝合金热挤压态加热过程中的微观组织及织构分析牛海侠，郭保永，张　琼，吴建美（安徽三联学院机械工程学院，安徽合肥２３０６０１）摘要：运用电子背散射衍射（ＥＢＳＤ）技术，通过极图（ＰＦ）、反极图（ＩＰＦ）和取向分布函数（ＯＤＦ）图等分析手段，研究分析了热挤压态７０７５高强铝合金试样加热过程中微观组织和织构的变化情况。

结果表明：热挤压态７０７５铝合金在４８０℃开始发生再结晶，初始态的晶向指数为［１０１］，随着加热温度的升高，再结晶的速度不断增大。

到５８０℃，再结晶过程结束，原始的纤维状组织完全生成半固态等轴晶粒。

在升温过程中，微观组织中织构的强度逐渐降低，织构种类增多。

关键词：７０７５铝合金；再结晶；织构；ＥＢＳＤ分析中图分类号：ＴＧ１４６．３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９６－７９０Ｘ（２０２１）０５－０００５－０５ＤＯＩ：１０．１９５７６／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－７９０Ｘ．２０２１．０５．００２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｘｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ７０７５ＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｄｕｒｉｎｇＨｏｔＥｘｔｒｕｓｉｏｎＨｅａｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＮｉｕＨａｉｘｉａ，ＧｕｏＢａｏｙｏｎｇ，ＺｈａｎｇＱｉｏｎｇ，ＷｕＪｉａｎｍｅｉ（ＡｎｈｕｉＳａｎｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＣｉｔｙ，ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ２３０６０１）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＥＢＳＤ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆ７０７５ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｐｅｃｉｍｅｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙｍｅａｎｓｏｆｐｏｌｅｄｉａｇｒａｍ（ＰＦ，ｒｅｖｅｒｓｅｐｏｌｅｄｉａｇｒａｍ（ＩＰＦ）ａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＯＤＦ）ｄｉａｇｒａｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｏｔ－ｅｘｔｒｕｄｅｄ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｂｅｇａｎａｔ４８０℃，ａｎｄｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｔｅｗａｓ［１０１］．Ａｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｒａｔｅｏｆｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅ．Ａｔ５８０℃，ｔｈｅｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｆｉｂｒｏｕｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄｓｅｍｉ－ｓｏｌｉｄｅｑｕｉａｘｅｄｇｒａｉｎｓｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｅｘｔｕｒｅｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｔｅｘｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ；ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ＥＢＳＤａｎａｌｙｓｉｓ０　引言铝合金的半固态成形中，制备出等轴状晶粒的半固态坯料是最关键的一步。

铝合金的织构及测试分析研究进展

铝合金的织构及测试分析研究进展杨中玉;张津;郭学博;计鹏飞【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2013(005)006【摘要】织构广泛存在于铝合金制品中,并影响着材料的一系列性能,包括强度、延展性、成形性和腐蚀性等.介绍了目前织构的一般测试分析方法,主要阐述了铝合金制造加工过程中产生的各种类型织构,如铸造织构、变形织构和再结晶织构等以及它们的演变规律,分析了铝合金加工工艺对材料最终的织构成分及织构强弱的影响,并揭示了厚板铝合金轧制和铝合金的搅拌摩擦焊接过程中产生的不均匀分布织构,以及其对材料性能的影响.最后介绍了铝合金织构的应用情况,并对铝合金织构的研究前景进行了展望,提出了在线织构检测技术,将是未来铝合金织构测试分析的主要发展方向之一.【总页数】7页(P1-6,47)【作者】杨中玉;张津;郭学博;计鹏飞【作者单位】北京科技大学新材料技术研究院,北京100083;北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院,北京100083;北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院,北京100083;北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院,北京100083;北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.铝合金搅拌摩擦焊接头织构的研究进展 [J], 周俊;张津;计鹏飞2.织构对6061-T6铝合金X射线应力测试精度的影响机理 [J], 王小鹏;李晓延;吴奇;徐洲3.7075高强铝合金热挤压态加热过程中的微观组织及织构分析 [J], 牛海侠;郭保永;张琼;吴建美4.7075高强铝合金热挤压态加热过程中的微观组织及织构分析 [J], 牛海侠;郭保永;张琼;吴建美5.2024铝合金冷轧板材的中子衍射织构表征与力学性能分析 [J], 侯宇晗;孙凯;陈东风;白若玉;朱桂杰;刘晓龙;李玉庆;田庚方;余周香;刘蕴韬;李眉娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。