Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体稳定化及单向记忆寿命估计

本文研究了Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体稳定化问题。实验表明,不论直接淬火或分级淬火的合金,当其在马氏体状态时效时,都会发生热弹性马氏体稳定化现象,但后者稳定化速率大为减小,其激活能远大于前者。这一结果可用来估计单向记忆寿命。此外,本文还从结构上研究了马氏体稳定化机理,认为再有序化和空位钉扎是影响马氏体稳定化的诸多因素中的两个重要因素。     

Cu-Zn-Al形状记忆合金的双分级淬火

合金的形状记忆效应是以热弹性马氏体转变为基础,通常要求该类合金具有较大的热弹性马氏体可逆转变量和稳定的特征转变温度。但是,这些参数与热处理条件密切相关,特别是在M_s高于室温的三元Cu-Zn-Al形状记忆合金中存在着热弹性马氏体的稳定化现象。作者曾研究了Cu-14.84Zn-7.75Al(wt％)形状记忆合金在单分级淬火条件下的热弹性马氏体转变行为,并探讨了热弹性马氏体稳定化机理。本文用直流电阻法、金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射等方法继续对该合金在双分级淬火条件下的热弹性马氏体转变行为进行了研究。主要结果如下: (1)本实验合金经(360℃,2分钟+150℃,2分钟)双分级淬火可获得最大热弹性马氏体可逆转变量和稳定的特征转变温度,但双分级淬火在360℃停留时会使贫溶质原子α相在原β相晶界和晶内析出,导致基体相中溶质原子富化。随着360℃停留的时间延长,α相逐渐增多,热弹性马氏体可逆转变量和特征转变温度(M_s,M_f,A_s,A_f)分别逐渐减少和降低。当基体相完全分解成多相组织时,其热弹性才完全消失。 (2)在T_s高于340℃的单分级淬火试样中热弹性马氏体的稳定化,不是由于母相中第二相析出所造成。 (3)双分级淬火试样的热弹性马氏体可逆转变量减少和特征转变温度降低是因为在360℃停留时析出了贫溶质原子α相和基体溶质原子富化所造成。     

分级淬火对Cu-Zn-Al形状记忆合金热弹性马氏体转变的影响

本文用直流电阻法研究了分级淬火对Cu-14.84wt％ Zn-7.75wt％Al形状记忆合金热弹性马氏体转变的影响。实验结果表明:中间停留温度T_s低于M_f或高于T_(DO3,s)的分级淬火,将使热弹性马氏体稳定化;T_s位于M_f至M_s或T_(DO3,f)至T_(DO3,s)之间的分级淬火,将使部分热弹性马氏体稳定化;但T_f位于M_s至T_(DO3,f)之间的分级淬火,则可使热弹性马氏体完全避免稳定化。认为热弹性马氏体的稳定化,主要与B_2→DO_3有序转变被淬火抑制,致使随后冷却时刚形成的马氏体不稳定而再有序化有关。     

用DSC法研究Cu-Zn-Al合金马氏体的稳定化问题

用 DSC法研究了时效对 Cu- Zn- Al合金热弹性马氏体逆转变的影响。若该合金从高温 β相区淬火后 ,在马氏状态下充分时效 ,则热弹性马氏体会发生稳定化 ,在升温的热量—温度曲线上 ,合金不再呈现热弹性马氏体逆转变的特性 ;若该合金淬火后立即在 β1 状态时效 2 0 min,合金马氏体的热弹性会保持下来。可以认为 ,马氏体状态时效所引起的马氏体稳定化和马氏体的再有序化以及过饱和空位的聚集等过程有关。同时本文还说明了中温贝氏体转变对 Cu-基形状记忆合金应用所产生的不利影响     

Cu－Zn－Al合金中贝氏体相变对形状记忆效应的影响

本文采用一种精确测量形状记忆效应（ＳＭＥ）和观察不同时期显微组织的方法，研究了Ｃｕ－２６（ｗｔ）％Ｚｎ－４（ｗｔ）％Ａｌ合金，在８００℃淬火后重返母相区１３０℃、１５０℃和１７０℃时效的变化规律．实验结果表明，淬火马氏体进入母相区时效初期形状记忆回复率迅速升高，达到一个最大值后随时效时间而下降，显示出时效过程中马氏体稳定化效应的消除和贝氏体相变的发展这两种不同机制对ＳＭＥ所引起的相反效果，即马氏体稳定化的消除增强着ＳＭＥ而贝氏体相变的发生却恶化着ＳＭＥ．贝氏体在晶界的析出对ＳＭＥ已颇为有害，而当贝氏体在晶内形成时ＳＭＥ将激烈恶化．     

Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体稳定化机理

利用电阻－温度曲线测量、金相观察及Ｘ射线衍射等方法研究了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金热弹性马氏体稳定化的机理，认为Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金热弹性马氏体稳定化过程实际上是一个原子组态由有序向无序、马氏体结构由Ｍ１８Ｒ向晶格常数的Ｎ９Ｒ转变过程，这一过程是由马氏体国有的分解趋势所决定的。     

热弹性马氏体的稳定化现象

本文研究了Cu—Zn—Al合金中的热弹性马氏体的稳定化现象。发现从高温β相淬火至低于M_f温度并在该温度停留,或在A_S以下温度进行时效,均可使合金的热弹性马氏体稳定化。认为这些效应主要是由于淬火所产生的过饱和空位与共格界面交互作用所引起的。     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.     

Cu—Zn—Al合金中贝氏体相变对形状记忆效应的影响

本文采用一种精确测量形状记忆效应（ＳＭＥ）和观察不同时期显微组织的方法，研究了Ｃｕ－２６（ｗｔ）％Ｚｎ－４（ｗｔ）％Ａｌ合金，在８００℃淬火后重返母相区１３０℃、１５０℃和１７０℃时效的变化规律。实验结果表明，淬火马氏体进入母相区时效初期形状记忆回复率迅速升高，达到一个最大值后随时效时间而下降，显示出时效过程中马氏体稳定化效应的消除和贝氏体相变的发展这两种不同机制对ＳＭＥ所引起打反效果，即马氏体稳     

金属Sc对Ti-6Al-4V合金组织演变与性能的影响

采用真空电弧熔炼技术制备了含Sc(质量分数)为0,0.1%,0.3%,0.5%的4种Ti-6Al-4V合金,并利用X射线衍射技术、光学金相显微镜和SHIMADZU HMV硬度计对铸态合金的相组成、等温退火后进行淬火的合金的显微组织和显微硬度进行研究.研究结果表明:在合金的铸态组织中存在大量的类魏氏组织,添加金属Sc减小了魏氏组织的含量与尺寸;经过等温退火及淬火处理后,在合金组织中存在细针状的马氏体组织和少量的类魏氏体组织,同时,随着退火温度的降低,组织中针状马氏体尺寸减小,金属Sc对合金组织起明显的细化作用;在铸态合金中存在的相为Ti3Al,添加金属Sc使α-Ti在低角度的衍射峰强度变弱,在高角度的衍射峰强度变强;添加金属Sc导致Ti-6Al-4V合金片层组织的显微硬度大幅度提高,当Sc含量在0.1%～0.3%时,其显微硬度最适宜;退火态合金的显微硬度比铸态合金的显微硬度提高了很多;金属Sc对α-Ti的固溶强化效果最明显.     

淬火工艺对铬结构钢显微组织和力学性能的影响

研究了淬火工艺对低和中碳铬钢的显微组织、冲击韧性和断裂机制的影响．结果表明，提高淬火温度，使中碳钢所获得的、带方向性的纤维状马氏体和呈等边三角形出现的马氏体都是孪晶型的片状马氏体．低碳淬火钢中有相当数量的板条马氏体中也都带有孪晶．并证实，具有细小奥氏体晶粒的细片马氏体或隐针马氏体的冲击韧性值高于粗大的低碳板条马氏体．因此，无论是低碳，还是中碳和高碳钢，当奥氏体晶粒长大倾向稍大时，采取提高加热温度进行淬火的工艺是不可取的     

电场对CuZnAl合金记忆效应的影响

在热处理时加一定的静电场，研究了电场处理对ＣｕＺｎＡｌ合金记忆效应及相变的影响，实验结果表明，正电场处理使相变温度略为下降；而对马氏体相变量及单向恢复率均有提高。     

硅对低碳Si—Mn双相钢纤维组织的影响

研究了硅对低碳Si-Mn双相钢纤维状马氏体形成、变化的影响。结果表明:在过热度△T_Ⅱ(奥氏体化温度与A_C1的温度差值)相近的条件下,钢中硅含量提高有阻止马氏体纤维粗化的作用。原始组织为高温淬火态的钢,在(α十γ)两相区二次淬火组织中,纤维马氏体开始消失的温度随钢中硅含量增多而升高,钢中硅含量每增加一倍,该温度相应升高约40℃。     

低碳马氏体的强化及其应用

概述了低碳钢或低碳合金淬火低温回火工艺获得低碳马氏体的强化，通过实验验证了低碳马氏体的性能和应用价值。     

汽车用高强度Q&P钢的组织与力学性能

研究了0.21C--1.43Si--1.35Mn钢在两相区及完全奥氏体区采用QP(Quenching and Partitioning)工艺加热后的微观组织与力学性能.结果表明:两相区加热可获得马氏体、残余奥氏体和铁素体组织,钢的抗拉强度为1 013 MPa,延伸率为25%,强塑积为25 655 MPa.%;完全奥氏体区加热可获得马氏体和残余奥氏体组织,钢的抗拉强度为1 257 MPa,延伸率为17%,强塑积为21 454 MPa.%;QP钢中的马氏体主要为板条状,伴有大量位错,并且发现有少量孪晶马氏体,分析认为由配分过程后的淬火过程转变而来;通过QP工艺可得到体积分数高达10.67%的残余奥氏体,分布在板条马氏体间,呈薄膜状.     

Microstructure of ultrahigh carbon martensite

Recent experimental investigations suggest that the martensite formed by quenching carbon steels(0.2–1.26 mass %C) are composed of twins and nanoscale ω particles in twin boundaries, rather than carbon supersaturated uniform solutions. In order to probe the microstructure of the martensite with ultrahigh carbon content, a novel strategy is employed in the present study to obtain ultrahigh carbon martensite(approximate2.1 mass %C) by quenching ductile cast iron. The microstructure of the martensite was intensively characterized by high resolution transmitting electron microscopy. It is indicated that the microstructure of the ultrahigh carbon martensites is composed of ultrafine {112} 111 -type twins and high-density nano-scaled ω particles embedded in twin boundaries. These ω nanoparticles in twin boundaries could remarkably impede the deformation of the movement of the nanotwins in martensites, leading to poor ductility and strength of the quenched ductile cast iron. These findings not only reveal the substructures of ultrahigh carbon martensite, but also enhance the understanding of the mechanical behavior of high carbon steels and ductile cast irons.     

钢锻热淬火空气预冷研究

对45钢锻热淬火终锻后空气预冷对奥氏体晶粒尺寸、马氏体形貌及精细结构以及工件淬硬层深度的影响进行了研究。结果表明,45钢锻件终锻温度超过900℃,奥氏体即可在锻造过程中全部或部分完成动态再结晶。空气预冷会使完成动态再结晶的奥氏体晶粒急剧长大,但30S后长大速率大幅度减弱。空气预冷对马氏体板条中位错的密度及组态以及板条束和板条宽度影响不大。值得强调的是,适当预冷可使工件一定厚度的次表层在淬冷过程中的冷速增大,从而使淬硬层加深。有利于某些工件服役寿命的提高。计算机模拟计算结果确认。预冷使淬火工件淬硬层深度增大的现象具有普遍意义。     

低碳马氏体钢的细晶强化机理及其力学性能

对不同热处理条件下获得的低碳马氏体钢的微观组织及力学性能进行了系统的研究.实验结果表明,盐浴淬火热处理可以实现样品的快速、均匀加热,与常规的热处理条件相比,由于加热速度快、保温时间短,在材料完全奥氏体化初期或接近完全奥氏体化情况下,奥氏体晶粒还未长大,通过淬火得到较为细小的马氏体组织,可以获得力学性能优良的马氏体钢.通过优化的热处理参数可以将材料的抗拉强度和延伸率均提高10%以上.其中盐浴淬火在930℃×20s工艺下,抗拉强度达到1488GPa,延伸率为76%.     

降低中低碳合金钢车削表面粗糙度研究

对２０ＣｒＭｎＴｉ及４５钢试棒进行车削试验研究，结果表明，在正火状态下粗车，２０ＣｒＭｎＴｉ钢表面粗糙度较大，．在精车时，明显减小；４５及２０ＣｒＭｎＴｉ钢分别在淬火＋中温回火及淬火＋低温国火的状态下精车，由于鳞刺明显减少，二者表面粗糙度均显著降低。４５钢减少鳞刺，降低粗糙度，主要在于提高强度，２０ＣｒＭｎＴｉ则是板条马氏体结构及性能。     

不同工艺下低碳马氏体钢的组织与力学性能

研究了淬火温度和保温时间对低碳马氏体钢组织、抗拉强度和屈服强度的影响.结果表明,淬火温度和保温时间对试样的组织和力学性能影响显著;在890℃下保温70和210s淬火试样的组织主要为板条状马氏体和块状铁素体;在920和950℃下保温210s淬火,其组织为板条状全马氏体;在920℃下保温70~210s淬火试样具有良好的力学性能.