晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响

通过室温拉伸试验、剥落腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验和四点弯曲试验,并结合金相观察、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等微观组织分析技术,研究晶粒组织对7020-T5铝合金型材的强度、抗剥落腐蚀性能以及抗应力腐蚀性能的影响。研究结果表明：完全再结晶型材的室温拉伸强度较低,其抗剥落腐蚀性能达到N级,但型材的抗应力腐蚀性能严重恶化,应力腐蚀敏感指数I_SSRT为9.55%,四点弯曲试验中应力腐蚀裂纹沿着再结晶晶粒向内快速扩展,24 h即发生应力腐蚀断裂。表层粗晶和内部再结晶晶粒降低材料的力学性能,使应力腐蚀裂纹在型材表面深度方向上的扩展速率加快。晶粒细小、不含表层粗晶、再结晶分数低的均匀变形组织有利于获得更高的综合性能,具有该种晶粒组织的7020-T5铝合金型材的抗拉强度和屈服强度分别达到366.6 MPa和314.2 MPa,断后伸长率达到15.7%,抗剥落腐蚀性能达到PB级,应力腐蚀敏感指数I_SSRT为2.38%,四点弯曲应力腐蚀试验中表面产生腐蚀裂纹和发生应力腐蚀断裂的时间分别为580 h和1 736 h,抗应力腐蚀性能优异。     

使役条件下热暴露对2124-T851铝合金显微组织与性能的影响

采用室温拉伸性能测试、金相和透射电子显微分析方法研究热暴露温度和时间对30 mm厚2124-T851铝合金板材组织与力学性能的影响.研究结果表明:在高于板材190℃最终时效温度下热暴露,合金强度下降而伸长率上升,温度愈高、时间愈长,强度下降和伸长率上升就愈快,于250℃热暴露50 h和100 h时,屈服强度分别降低53%和58%,伸长率分别上升约23%和55%;低于最终时效温度热暴露,若热暴露温度在150℃以下,则合金拉伸力学性能变化不大;当热暴露温度接近最终时效温度,如175℃时,若热暴露时间在100 h以内,则合金拉伸性能变化也不大;若热暴露时间超过100 h,则合金强度和塑性均有所下降.于175℃热暴露500 h屈服强度和伸长率就分别降低14%和9%;于热暴露条件下,2124-T851合金拉伸性能衰退的主要原因是合金固溶体基体内主要强化相S'(Al2CuMg)相粗化以及晶界无沉淀析出带的宽化.     

等温自由锻温度对7085铝合金组织与性能的影响

通过金相组织观察、扫描电镜分析和室温拉伸力学性能及剥落腐蚀实验,分析探讨等温自由锻温度对7085铝合金显微组织、力学性能和剥落腐蚀的影响.研究结果表明:在370℃和400℃等温自由锻时,合金发生严重再结晶,强度较低,伸长率稍高,剥蚀抗力较差;在420℃锻造时,合金出现大量细小且分布均匀的亚晶粒,抗拉强度、屈服强度、伸长率和剥蚀抗力均较好,分别达到533.2 MPa,495 MPa,13.3％和EA.在450℃锻造时,该合金的晶粒开始长大,强度下降,伸长率稍有升高,剥蚀抗力较差.综合考虑显微组织、强度、塑性和剥落腐蚀等因素,确定420℃为合金等温自由锻最佳锻造温度.     

双级时效对含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过慢应变速率拉伸实验(SSR_T)、晶间腐蚀试验、剥落腐蚀实验、室温力学性能测试、电导率测试、维氏硬度测量和透射电子显微分析等手段对2.5 mm厚Al-5.4Zn-2.0Mg-0.25Sc-0.1Zr合金板材在双级时效下的抗应力腐蚀性能(SCC)、抗晶间腐蚀性能(IGC)、抗剥落腐蚀性能(EC)、力学性能、电学性能、显微组织结构及其演变规律进行研究。研究结果表明:合金较适宜的双级时效工艺为120℃/6 h+140℃/20 h,在此工艺条件下合金的抗拉强度R_m、屈服强度R_p、伸长率A和电导率γ分别为553 MPa,534 MPa,12.0%和22.3 MS/m,双级时效后合金晶内为弥散分布的亚稳定强化相η′-MgZn_2,晶界出现粗大不连续分布的平衡相η-MgZn_2,还伴有明显宽化的无沉淀析出带。与单级峰值时效(120℃/24 h)相比,合金晶间腐蚀倾向减小,具有良好的抗剥落腐蚀性能,剥蚀等级为中等剥落腐蚀(EB)级,具有良好的抗应力腐蚀性能。     

湿热环境下聚乙烯拉索护套应力-光氧老化性能

为探究服役环境下斜拉索HDPE护套的老化性能,开展了不同应力水平与环境耦合作用下的人工加速老化试验。通过电子万能试验机得到HDPE护套应力-应变曲线、断裂伸长率、拉伸强度和腐蚀失重等力学性能指标,揭示了HDPE护套的力学性能在湿热环境和荷载耦合作用下的宏观衰变规律,并借助工业电子显微镜从微观角度展示了HDPE护套损伤特征,推演了HDPE护套长期性能从宏观尺度向微观尺度发展的进程。研究表明：随着HDPE护套不断老化,其表面依次出现污渍、黑点、裂纹等损伤形式,致使其断裂强度、拉伸强度和断裂伸长率与老化时间呈指数衰减趋势;随应力水平的提高,衰减速率将进一步加快,尤其是耦合应力6.0MPa的试样,其断裂强度、拉伸强度和断裂伸长率的下降程度高达42.07%、23.62%和27.56%。     

多级固溶对7A04铝合金的力学性能和剥落腐蚀性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、室温拉伸及腐蚀剥落性能测试,研究多级固溶处理对7A04铝合金的微观组织、力学性能及剥落腐蚀行为的影响。研究结果表明:7A04铝合金经三级固溶(470℃/2 h+480℃/1 h+490℃/0.5 h)后第二相含量较单级与双级固溶分别减少了36.9%和28.2%;120℃/24 h时效后,抗拉强度Rm,屈服强度R_(p0.2)和伸长率A分别达到718.8 MPa,660.3 MPa和10.6%;当固溶处理工艺从单固溶处理升级到三级固溶处理时,剥蚀敏感性降低,铝合金的耐剥蚀性能等级由EC提高到EA~-。     

RRA处理对1973铝合金晶间腐蚀与剥蚀的影响

采用维氏硬度、室温拉伸、极化曲线测试和晶间腐蚀、剥落腐蚀试验等方法,并结合金相(OM)和透射电镜(TEM)分析,研究回归再时效(RRA)过程对1973铝合金力学性能及晶间腐蚀和剥落腐蚀的影响。研究结果表明:1973铝合金经不同时效处理后晶间腐蚀和剥落腐蚀趋势相同,耐蚀性能由大到小的RRA工艺顺序为:200℃,60 min;180℃,60 min;180℃,40 min;180℃,20 min;T6。RRA 180℃处理适量时间可提高1973铝合金的强度和抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能,并且随着回归时间的延长耐蚀性能提高,但强度有所下降。而RRA 200℃,60 min处理与180℃处理相比,虽然有更好耐蚀性能,但是强度损失太大。因此,1973铝合金经RRA 180℃,60 min处理后具有较好的综合性能。     

淬火转移时间对1933铝合金拉伸性能、腐蚀性能及微观组织的影响

通过常温拉伸性能测试、晶间和剥落腐蚀试验、光学显微镜及透射电子显微镜研究淬火转移时间(5～90 s)对1933铝合金锻件拉伸性能、腐蚀性能及微观组织的影响.研究结果表明:随着淬火转移时间延长,合金的拉伸性能和耐腐蚀性能均降低;当转移时间增加至90 s时,抗拉强度下降7.5％,屈服强度下降9％,伸长率下降约20％,腐蚀深度增加400％.淬火转移时间过长导致晶粒内部析出粗大的平衡η相,降低了时效强化效果;晶界无沉淀析出带宽化,降低了伸长率和耐腐蚀性能.为获得良好的综合性能,转移时应使该合金产品淬火时的温度不低于约366℃.     

应力水平对2219铝合金腐蚀损伤力学性能的影响

为明确应力水平及暴露时间对2219铝合金腐蚀损伤力学性能的影响,选择在不同应力水平作用下暴露于EXCO腐蚀溶液中,经不同时间加速腐蚀后的2219铝合金试样,开展表面蚀坑深度测量、力学性能测试、拉伸断口形貌观察试验。结果表明,应力水平、暴露时间都是影响试样应力腐蚀损伤发展从而影响材料力学性能变化的重要因素。在腐蚀的初期阶段,即0.0~1.5 h,应力水平因素的影响有限;当暴露时间大于等于2.0 h,应力水平引起的以蚀坑平均深度为表征的腐蚀损伤更加显著。但在试验时间（2.5 h）内,应力水平对腐蚀损伤所产生的影响小于暴露时间,因而对材料力学性能变化的影响也小于暴露时间。腐蚀损伤造成的点蚀坑、微裂纹破坏了材料的连续性,使试样材料的抗拉强度、延伸率、弹性模量等力学性能指标下降,是促使材料在拉伸试验中没有经过充分的塑性变形阶段就发生瞬间断裂的重要原因。深度大的点蚀坑、微裂纹,可能成为断口主裂纹的起源。     

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。     

长时腐蚀过程中异种材料连接结构的失效机理与性能弱化机制

电偶腐蚀是腐蚀环境下异种材料连接结构的重要失效形式。本文采用浸泡腐蚀试验开展了异种材料连接结构在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究,并通过扫描电子显微镜(SEM)和材料拉伸实验对试样的腐蚀形貌观察和力学性能测试,分析了长时腐蚀过程中异种材料连接结构的失效机理与性能弱化机制。研究结果表明,电偶因素和缝隙腐蚀因素联合作用使2A12铝合金的力学性能指标明显降低,但是对强度指标(屈服强度和断裂强度)的影响程度没有对塑性指标(延伸率和断面收缩率)的影响程度大。     

超快冷速对钒钛微合金化超高强冷轧板组织性能的影响

超高强冷轧板生产中连续退火工艺十分重要,其快冷阶段的冷却速度对产品性能有较大的影响。本文是在实验室条件下对钒钛微合金化超高强冷轧板连退冷却工艺中快冷阶段冷却速度对产品性能影响的研究,实现抗拉强度达到1 000 MPa。实验中将快冷速度设置为20,50,200,500和1 000℃/s,利用光学显微镜、SEM、TEM组织观察和力学性能测试等方法,研究发现:随着快冷速度增加,铁素体和马氏体晶粒细化,马氏体比例增加且趋于板条状;抗拉强度、屈服强度、屈强比均增加,而延伸率和强塑积不断降低。     

固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金挤压材组织性能的影响

通过金相组织分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射、硬度、电导率、室温拉伸性能、断后伸长率和抗晶间腐蚀等微观组织观察及性能表征,研究了四种不同固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金微观组织和性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中的晶粒逐渐变大;当固溶温度低于520℃时,合金中的未溶相的数量和尺寸随着固溶温度的升高而减小;当固溶制度为510℃×2 h+520℃×2 h时,合金中的未溶相开始增多,合金出现轻微过烧,断后伸长率及抗晶间腐蚀性能变差,但抗拉强度最高,达到了490.14 MPa。合金的位错强度和位错贡献值随着固溶温度的升高而减小,合金中的强化效果主要来源于固溶强化和时效析出强化。合金在T6状态下,(490℃×2 h+500℃×2 h)和(500℃×2 h+510℃×2 h)两种不同固溶制度下的抗拉强度和断后伸长率等力学性能和抗晶间腐蚀性能都较优,这两种固溶制度均是适合Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金的固溶制度。     

淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.     

热处理对Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr组织和性能的影响

采用铸造-均化-轧制工艺制备了Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金,研究了不同热处理工艺对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:合金板材硬度值与抗拉强度都是随时效时间的延长先上升后下降,在12h时达到最大值,分别为71.2HV和320MPa;延伸率时效8h时最大,达19.2%,随时效时间的延长,逐渐下降.合金板材时效后力学性能的提高是由于在晶粒内部析出了大量的Mg6Ca2Zn3和MgZn强化相所致.     

Effect of heat treatment on microstructures and properties of a novel Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling

In view of the special requirements for strength, heat resistance and corrosion resistance of Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling, the Al-6.2 Zn-2.5 Mg-1.6 Cu alloy was prepared by increasing Cu content on basis of Russian Series 1953 alloy. The effect of heat treatment on the microstructures and properties of the alloy was characterized by optical microscope(OM), scanning electron microscope(SEM) and transmission electron microscope(TEM), and investigated by tensile test at room temperature, thermal exposure test and corrosion test. The results show that the strength after T6 aging treatment exhibit a decrease trend as an increase of the solution temperature from465 °C to 480 °C. After the solution treated by the rate of 470 °C/1 h, second phases dissolve into the matrix very well and the strength property reaches optimum. The alloy has better comprehensive properties treated by a solution treatment of 470 °C/1 h and then followed by an aging treatment of 120 °C/24 h + 170 °C/1 h + 120 °C/24 h. Under the aging state, the precipitated phases inside the grains are suitable in size, while on the grain boundary distribute discontinuously and the precipitate-free zone is obvious. Besides, the alloy still maintain high tensile properties. The yield strength, tensile strength and elongation are 650 MPa, 686 MPa,12.0%, respectively. The yield strength retention after heat exposure is 92%. The alloy has good corrosion resistance and the exfoliation corrosion degree. The average corrosion rate in the H_2S and CO_2 environment is 0.0024 mm/a, which is far less than the required 0.12 mm/a. It is insensitive to H_2S and CO_2 environments.     

Preparation of high-strength Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy via heat treatment and rolling

An Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy was solid-solution treated at 560°C for 3 h and then cooled by water quenching or furnace cooling. The alloy samples which underwent cooling by these two methods were rolled at different temperatures. The microstructure and mechanical properties of the rolled alloys were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction analysis, and tensile testing. For the water-quenched alloys, the peak tensile strength and elongation occurred at a rolling temperature of 180°C. For the furnace-cooled alloys, the tensile strength decreased initially, until the rolling temperature of 420°C, and then increased; the elongation increased consistently with increasing rolling temperature. The effects of grain boundary hardening and dislocation hardening on the mechanical properties of these rolled alloys decreased with increases in rolling temperature. The mechanical properties of the 180°C rolling water-quenched alloy were also improved by the presence of β″ phase. Above 420°C, the effect of solid-solution hardening on the mechanical properties of the rolled alloys increased with increases in rolling temperature.     

滑动摩擦加工挤压Mg-Dy-Ni合金的显微组织、力学及腐蚀性能

研究了滑动摩擦加工(SFT)Mg-12Dy-1.1Ni(wt.%)合金的显微组织、力学及腐蚀性能.结果表明:SFT细化了挤压合金表层的晶粒,碎化了LPSO相和Mg₂₄Dy₅颗粒相并促使其均匀分布.SFT同时提高了挤压合金的力学和腐蚀性能.SFT合金具有较高的最大抗拉强度(δ_UTS=356 MPa)和延伸率(ε=25%).SFT合金高的拉伸性能主要来自晶粒细化、18R-LPSO相的弥散强化和14H-LPSO相的析出强化.与挤压合金相比,SFT合金在0.1 mol NaCl溶液中浸泡1 h的失重率从3.02 mg/cm²/h降低到1.86 mg/cm²/h,腐蚀电流密度降低到2.98 mA/cm²,SFT合金良好的腐蚀性能与合金元素及第二相颗粒的均匀分布有关.