固溶处理对镍-铬-钼合金力学性能的影响及断口分析

采用金相显微镜、X射线衍射和扫描电镜等方法研究了热压成形镍-铬-钼合金固溶前后的金相组织、相的组成、断口形貌,以及固溶处理对合金力学性能的影响.研究结果表明:经1250 ℃/4 h固溶处理后的合金全为Ni的固溶体,而未经固溶处理和经1200 ℃/4 h固溶处理的合金除了含有Ni的固溶体外,还有单质Mo和一些金属间化合物;未经固溶处理的合金呈脆性断裂,拉伸强度要比固溶后合金的强度低,而固溶后合金呈延性断裂.经 1250℃/4 h和1200 ℃/4 h固溶处理后合金显示出以韧窝为主的断口形貌,与合金的延性断裂力学性能测试结果一致,而未经固溶处理的合金呈现以解理为主的断口形貌,与合金的脆性断裂力学性能测试结果一致.固溶处理前合金的硬度要比处理后的合金硬度高.     

淬火条件对A356合金疲劳裂纹扩展的影响

在固溶和时效条件相同的情况下,选择3种淬火水温对砂铸A356合金做淬火处理,对这3种淬火态合金的拉伸及疲劳裂纹扩展性能进行了研究.结果表明随淬火介质温度的降低,淬火降温速率提高,合金的强度增加,塑性下降;当应力比R较低时,淬火条件对合金疲劳门槛区的裂纹扩展阻力有明显影响.降低淬火介质温度可以提高合金疲劳裂纹面的粗糙度,增加粗糙度诱发的裂纹闭合,同时还能降低α(Al)基体中的粗大β′-Mg2Si相和无沉淀区,从而提高了合金的疲劳裂纹扩展阻力.     

均匀化工艺对Al-4.46Mg合金腐蚀和疲劳性能的影响

研究480℃/20 h,430℃/2 h+490℃/12 h和500℃/16 h这3种均匀化工艺对Al-Mg合金腐蚀性能和疲劳性能的影响;通过晶间腐蚀(IGC)和慢应变速率拉伸(SSRT)腐蚀研究这3种工艺对Al-Mg合金O态板材的腐蚀性能的影响;通过疲劳裂纹扩展速率和Kahn撕裂实验研究这3种工艺对Al-Mg合金O态板材疲劳性能的影响。研究结果表明:与其他2种工艺相比,经430℃/2 h+490℃/12 h均匀化后得到的板材抗晶间腐蚀性能最佳,腐蚀速率为2.287 8 mg/cm~2,应力腐蚀敏感指数ISSRT最小,为0.068;经430℃/2 h+490℃/12 h均匀化后得到的板材在高应力强度因子范围下抗裂纹扩展性能最佳,其单位面积裂纹形核功与经500℃/16h处理得到的板材的形核功接近。     

2124铝合金热轧厚板的热处理制度

通过室温拉伸性能测试和DSC,OM,TEM分析,研究了不同固溶处理和时效处理对2124铝合金40 mm厚板组织与性能的影响。结果表明:合金适宜的固溶温度为495～500℃,固溶时间为80～100 min;适当提高固溶温度或延长固溶时间,合金中过剩相的溶解程度增大,合金的固溶程度增大,因而合金强度提高,但过高的固溶温度或固溶时间使合金的伸长率降低;当淬火水温度在16～35℃范围内时,合金性能变化不大,但稍高水温淬火有利于提高合金的伸长率;随淬火转移时间的延长,合金的强度有所上升,但伸长率下降,为了提高合金的塑韧性,淬火转移时间应尽可能短;合金适宜的时效温度为185℃,时效时间为12 h,合金主要强化作用来源于S′和θ′过渡相的析出强化。     

淬火条件对A356合金疲劳裂纹扩展的影响

在固溶和时效条件相同的情况下,选择3种淬火温对矿铸A356合金做淬火处理,对这3种淬火态合金的拉伸及疲劳裂纹扩展性能进行了研究。结果表明：随淬火介质温度的降低,淬火降温速率提高,合金的强度增加,塑性下降;当应力比R较低时,淬火条件对合金疲劳门槛区的裂纹扩展阻力有明显影响。降低淬火介质温度可以提高合金疲劳裂纹面的粗糙度,增加粗糙度诱发的裂纹闭合,同时还能降低a(Al)基体中的粗大β‘-Mg2Si相和无沉淀区,从而提高了合金的疲劳裂纹扩展阻力。     

固溶处理对TC16钛合金显微组织和拉伸性能的影响

通过金相显微镜和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对TC16钛合金棒材显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:TC16钛合金低于800℃进行固溶处理,初始组织为初生α相和亚稳态β相,随着固溶温度的升高,亚稳态β相会发生α"马氏体转变,温度达到900℃时,α"马氏体析出晶界完整的β相,出现过烧组织,抗拉强度和屈服强度先降后升,温度对塑性影响不大.该合金固溶处理后,冷镦性能差,不同的冷却速度使钛合金有不同的α和β相比率,冷却速度决定β→α转变反应中间相的形成条件,水淬、空冷、炉冷后的TC16钛合金显微组织和拉伸性能差异较大.     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制.结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M6 C型碳化物,M6 C相在固液两相区时便已经开始形成,M6 C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好.随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.     

Al-Cu-Li合金轧制厚板的 疲劳性能及断裂机理研究

利用疲劳试验机、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等设备研究了95 mm厚的Al-Cu-Li合金热轧板材不同方向的组织特征、疲劳性能和断裂机理.结果表明:Al-Cu-Li合金热轧厚板的力学性能和疲劳性能均存在各向异性.LT向(横向)的力学性能和疲劳性能均优于L向(纵向)和ST向(高向),L向(纵向)的力学性能较ST向更好,但疲劳性能较ST向更差.Al-Cu-Li合金厚板的疲劳裂纹源主要出现在试样表面、近表面的夹杂物和晶界处.裂纹扩展过程中,LT向裂纹扩展路径较L向更曲折,ST向具有典型的解理特征,瞬断区形貌与静态拉伸断口相似.晶界越多,裂纹扩展阻力越大,LT向和ST向的未溶第二相能够有效阻碍裂纹扩展,导致其疲劳性能优于L向.     

涂层烧结及热处理工艺对GH202合金组织性能的影响

研究了涂层烧结及热处理工艺对GH2 0 2合金基材组织性能的影响 .运用电子拉伸机、扫描电镜及光学显微镜 ,测定了拉伸试样的力学性能 ,并分析了试样的显微组织和拉伸断口 .试验结果表明 ,GH2 0 2合金在 115 0℃固溶处理 5h后 ,合金表面进行高温涂层与烧结 ,在 85 0℃时效 6h出炉空冷 ,合金基体晶粒细小 ,均匀 ;强化相γ'弥散分布 ;合金强度提高 ,塑性改善 ,拉伸断口为韧性断裂 .     

Y对Mg-Nd-Zn-Zr铸造镁合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X线衍射仪等分析研究Y对Mg-Nd-Zn-Zr铸造镁合金组织和性能的影响,并测试其室温力学性能.研究结果表明:Mg-Nd-Zn-Zr-xY(x=0,0.6％,1.2％,1.8％,质量分数)合金铸态组织主要由α-Mg和Mg12(NdaZn1-a)相组成,Y元素主要固溶在α-Mg和Mg12(NdaZn1-a)相中;合金经530℃/14h固溶处理后组织由α-Mg、残余的少量Mg12(NdaZn1-a)相以及方块状Mg24RE5相组成;固溶态合金经200℃/12h时效处理后有大量尺寸为10nm左右的β'和β”析出相生成,能有效地强化基体;随Y质量分数增加,合金室温抗拉强度和屈服强度逐渐上升,最高分别达到271 MPa和161 MPa,较基础Mg-Nd-Zn-Zr合金有较大幅度提高.     

热处理对增材制造AlSi10Mg合金组织性能及残余应力的影响

 增材制造AlSi10Mg合金通常存在较大的残余应力,对材料的服役使用产生不利影响,故需要采用热处理对残余应力予以控制甚至消除。利用X射线衍射、光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、背散射电子衍射、维氏硬度和拉曼光谱试验,研究了成形态和退火态合金的显微组织、性能及残余应力。结果表明,成形态合金由过饱和Al固溶体和Si相组成,其中, Si相以网状共晶硅和弥散分布的纳米硅颗粒2种形态存在。同时,成形态合金的晶粒细小,其晶粒尺寸分布的d₅₀值约为10.4 μm。250~300℃退火使合金元素从过饱和Al固溶体中析出,形成平衡相Mg₂Si和Si相;且随着退火温度升高,合金元素析出越彻底。此外,退火还引起网状共晶硅和纳米硅颗粒粗化,促使晶粒长大并诱发再结晶。由于退火后合金中的细晶强化、固溶强化和弥散强化效果减弱,故合金的维氏硬度下降。然而,退火可以显著降低合金的残余应力,下降幅度达到60%~80%。因此,为更好地实现组织和性能调控,有必要针对增材制造铝合金的特点开发新的热处理制度。     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

Al对HP40合金高温力学性能的影响

通过中频感应炉熔炼制备出铝质量分数分别为5%、7.5%、10%的HP40合金,在900℃下测试各合金的高温拉伸性能,并在扫描电镜下观察各合金的断口形貌.结果表明:随着Al质量分数的增加,合金的高温屈服强度、抗拉强度均先升高后降低,合金的延伸率先降低后增加.铝质量分数为5%的HP40合金具有最佳的高温力学性能,其900℃下的屈服强度为125MPa,抗拉强度为132MPa,延伸率为12%.     

多组元AlxTiVCrMnFeCoNiCu高熵合金的室温力学性能

依据多组元高混合熵合金的合金设计理念,设计了一族九组元AlxTiVCrMnFeCoNiCu高熵合金,并研究了该合金系室温力学性能.结果表明:(1)合金系具有超过1.3GPa的断裂强度,其中AlTiVCrMnFeCoNiCu合金达2.4GPa,同时AlTiVCrMnFeCoNiCu和Al2TiVCrMnFeCoNiCu两种合金还具有一定的压缩塑性;(2)合金系枝晶和枝晶间隙区均具有很高的显微硬度,且随Al含量的提高而近线性提高;(3)固溶强化机制、纳米相弥散强化机制和面心立方/体心立方相转变使得合金系具有很高的断裂强度和显微硬度.     

Fe-Al微叠层复合材料的制备及界面表征

将多层纯铁和纯铝薄板交替叠放,采用“热轧复合—冷轧减薄—合金化热处理”工艺流程制备了Fe-Al金属/金属间化合物微叠层复合材料(Fe-Al MIL),研究了合金化温度对该复合材料微观组织、相组成、相变及力学性能的影响.结果表明:所制备的Fe-Al微叠复合材料Fe/Al界面结合状态良好;随合金化温度的升高,化合物层厚度随之增加,当温度低于Fe-Al固-半固态反应温度655℃时,Fe₂Al₅和FeAl是化合物层的主要物相,而高于655℃时,则会在化合物层和Fe金属界面处出现少量交替分布的FeAl₃和Fe₃Al;DSC曲线上呈现出~559,~571和~667℃三个放热峰,分别代表FeAl₃,Fe₂Al₅和FeAl的相转变;固-固和固-液合金化后得到的Fe-Al MIL力学性能较差,均易发生分层断裂现象,而固-半固态合金化热处理后其力学性能最佳.     

铝合金的组织结构对磁性能的影响

本文讨论了铝合金的组织结构对磁化率及磁性特征的影响。合金组织中的固溶体及化合物相具有的磁性特征和磁化率值以及它们在组织中的相对数量,是决定合金磁化率的主要因素。通常,铝固溶体具有顺磁性,抗磁性的溶质原子铜、锌等及类似锂、镁的顺磁性元素均能降低铝的顺磁磁化率值。铜与铝及其它元素形成的二元或多元化合物,大多具有抗磁性。合金的磁化率值随着抗磁性化合物数量的增多而降低。当化合物相的数量达到一定程度的情况下,合金的磁化率值可能接近或达到零值。此外,铝固溶体的晶粒大小及铝合金中常见的氧化夹杂物对合金磁化率值也会产生一定的影响。     

Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究

采用瞬间液相过冷连接工艺对AZ31镁合金和5083铝合金进行连接实验,研究保温扩散时间t2对焊缝微观组织及力学性能的影响。利用SEM,EDS,XRD和微观硬度计对接头剖面的微观组织和力学性能进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,利用SEM对断口形貌进行分析。研究结果表明:采用瞬间液相过冷连接工艺可以实现Mg/Al异种材料的有效连接;随着保温扩散时间t2的增加,接头的抗拉强度随之提高,当t2=30 min时,接头抗拉强度最高达到20.5 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂的特征,铝合金侧主要有解理面和撕裂棱组成,而镁合金侧属于典型的沿晶断裂形貌;在接头处形成MgAl,Mg2Al3,Mg0.44Al0.56和Mg17Al12金属间化合物,结合界面的微观维氏硬度最高达320。     

Microstructures and mechanical properties of a new titanium alloy for surgical implant application

A new titanium alloy Ti12.5Zr2.5Nb2.5Ta (TZNT) for surgical implant application was synthesized and fully annealed at 700℃ for 45 min. The microstructure and the mechanical properties such as tensile properties and fatigue properties were investigated. The results show that TZNT mainly consists of a lot of lamella α-phase clusters with different orientations distributed in the original β-phase grain boundaries and a small amount of β phases between the lamella α phases. The alloy exhibits better ductility, lower modulus of elasticity, and lower admission strain in comparison with Ti6Al4V and Ti6Al7Nb, indicating that it has better biomechanical compatibility with human bones. The fatigue limit of TZNT is 333 MPa, at which the specimen has not failed at 107 cycles. A large number of striations present in the stable fatigue crack propagation area, and many dimples in the fast fatigue crack propagation area are observed, indicating the ductile fracture of the new alloy.     

中-低温循环对2A14铝合金力学及疲劳性能的影响

国内对航天用2A14铝合金在中-低温循环条件下力学及疲劳性能的变化规律研究不足,为掌握该材料在上述工况下的力学表现及疲劳损伤情况,对2A14铝合金开展了室温—低温（-196 ℃×4 h）—室温,室温—中温（150 ℃/180 ℃×0.5 h）—室温两种工况循环条件下的力学、疲劳性能及组织变化规律研究。结果表明,在上述两种工况下循环5次,2A14铝合金的晶粒尺寸、粗大相形貌及分布均无显著变化,仍保持高强度及良好的塑韧性;随着应力幅值的降低,2A14铝合金的疲劳寿命逐渐延长;应力比为-1时,2A14铝合金的疲劳极限为150～175 MPa,上述两种工况下循环5次,不会改变2A14铝合金的韧性断裂机制。     

均匀化处理温度对6082铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相显微镜、X线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术,研究均匀化温度对合金组织和性能的影响.研究结果表明:铸态合金由α-Al固溶体和非平衡共晶相组成;490～510℃均匀化,Mg2Si相从过饱和固溶体中析出,在510℃以上均匀化,随着温度的升高,Mg2Si又逐步回溶到基体中,560℃均匀化,Mg2Si相和过剩单质Si完全溶解;随着均匀化温度的升高,非平衡析出物鱼骨状共晶形态逐渐消失,针状β-AlMnFeSi溶解、断裂,转变为具有更高(Mn+Fe)/Si比值颗粒状α-Al(MnFe)Si相,析出相在高温均匀化过程中聚集、球化;560℃均匀化,析出物的连续网状结构转变成链状结构,析出物演化为等轴粒状α-Al(MnFe)Si相.均匀化过程中合金中析出弥散α-Al(MnFe)Si相;在490～560℃保温6h均匀化处理,温度升高,合金的硬度和电导率分别升高和降低.