激光快速成型TC4合金显微组织及力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、电子拉伸机等，研究了激光快速成型TC4合金沉积态在平行沉积方向和垂直沉积方向的组织和力学性能.结果表明:激光快速成型TC4合金沉积态宏观组织沿沉积方向生长的粗大β柱状晶呈明暗相间的条带状结构，具备典型的魏氏组织特征;垂直沉积方向的强度比平行沉积方向的强度高，但塑性低;合金断口为韧窝状断口，垂直沉积方向的断口韧窝尺寸比平行沉积方向的小.     

强塑性变形制备超细晶纯铜断裂行为研究

采用等通道转角挤压法(ECAP)制备超细晶纯铜,研究不同路径下纯铜组织演变与力学性能特征,分析了强塑性变形纯铜的断裂行为.结果表明:经过4道次变形,组织明显得到细化,Bc路径呈现出等轴状、卷曲状特征,平均晶粒尺寸在20~30μm左右,晶粒扭折、破碎较为严重,组织均匀性优于A路径变形组织.A路径和Bc路径变形得到的纯铜抗拉强度从221 MPa分别提高到430 MPa和410 MPa,拉伸断口呈现出颈缩现象及杯锥状断口特征,韧窝数量逐渐增多,分布均匀,组织均匀化程度得到改善.     

淬火转移时间对AA357铝合金力学性能与微观组织的影响

采用OM、DSC、SEM与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s延长至49 s,A357铝合金经T6热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa与12.4%降低至320 MPa、254 MPa与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25μm,平均宽度为5~10μm,当淬火转移时间超过35 s后,初生与共晶Si相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg与Si元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg2Si强化相长度约为0.2~1μm,宽度为0.02~0.08μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg2Si强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

超声制备Al-5Ti-1B中间合金中TiB2粒子尺寸分布及其晶粒细化性能

在连续高能超声作用下,制备出一种新型的Al-5Ti-1B中间合金,研究了该中间合金的微观组织、形核相TiB2粒子尺寸分布以及它对工业纯铝的晶粒细化效果.结果表明,与常规制备方法相比,在4 min连续高能超声振动作用下,可使Al熔体对混合氟盐的吸收率达到100%,大大缩短了制备反应时间.Al-5Ti-1B中间合金中,TiAl3相呈现10~20μm小团块状;TiB2粒子为规则多边状,并有清晰的外形轮廓,呈松散聚集团状分布;TiB2粒子的平均尺寸以及尺寸跨度大大降低,分别为646.9 nm、1.2μm.该中间合金的优良组织特性显著提高了其晶粒细化性能,用此中间合金可将工业纯铝的铸态晶粒尺寸细化至45μm.     

脉冲电沉积纳米晶Ni-Co合金的组织结构与力学性能

采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)等方法研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金的微观组织结构和成分.测定了纳米晶Ni-Co合金的显微硬度和拉伸性能,研究了纳米晶Ni-Co合金中合金成分与力学性能的关系,并利用SEM对拉伸后断口进行分析.结果表明:合金中Co含量随镀液中Co2+浓度的增加而显著增加,并且随着Co含量的增加合金晶粒尺寸减小;合金显微硬度值随着Co含量的增加而增加.随着合金中Co含量的增加,断裂延伸率先逐渐减小,而后随着Co含量的增加而逐渐增大.拉伸过程晶粒尺寸明显增大,断口微观形貌呈韧窝状.     

超轻细晶Mg-8.4Li合金的低温超塑性

Mg-8.4Li合金铸锭经573 K×24 h均匀化处理和473 K温轧得到1.5 mm厚板材,总加工率为92.5%.该板材经盐浴再结晶退火后在473 K,应变速率1.67×10-3s-1条件下获得500%的超塑延伸率.唯象学计算的应变速率敏感性指数为0.47,反映晶界滑移是其主要变形机理.利用透射电子显微镜和光学显微镜研究了板材573 K×1 h盐浴退火和超塑性变形后的组织,发现盐浴退火后的晶粒尺寸为2.4μm,超塑变形后标距内晶粒尺寸为5.8μm,发生了一定程度的晶粒长大,这与原子扩散机理有关.利用扫描电镜观察了超塑变形后试样的断口形貌,发现断口中韧窝细小而深,呈圆形分布,保持了晶粒等轴化...     

喷射成形含锰高强Al-Zn-Mg-Cu的组织和性能

利用喷射成形和热挤压的方法制备了含锰为2%(质量分数)的高强铝合金Al-8.8Zn-2.9Mg-1.6Cu合金,用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法研究了铝合金的微观组织,并进行了力学性能测试.研究结果表明:喷射成形制备的含锰铝合金经过热挤压和固溶处理后,基体组织为细小均匀的再结晶晶粒组织,平均尺寸约8μm.MnAl6颗粒在喷射沉积过程中沿晶界析出,经过热挤压后,尺寸大的颗粒破碎,大部分的颗粒则沿挤压方向产生一定的塑性变形.固溶处理对MnAl6颗粒尺寸的影响不明显,但棒状/片状颗粒的边角处发生球化,有利于降低诱发显微裂纹的应力或应变集中.时效后,铝合金达强度为775MPa,延伸率达4.3%,断口以细小的韧窝为主,尺寸小于500nm.     

晶粒尺寸对车轮钢解理断裂韧性的影响

通过紧凑拉伸试验研究了碳的质量分数约为0.5%的C50车轮钢解理断裂韧性KIC(即条件断裂韧性KQ)与晶粒尺寸的关系.结果表明,晶粒尺寸对试样的断裂韧性有明显的影响,但决定车轮钢解理断裂韧性的是组织中最大的晶粒尺寸,而不是平均晶粒尺寸,最大晶粒尺寸越大,断裂韧性越低.对于C50车轮钢,当前5%的最大晶粒平均尺寸为30~73μm时,车轮钢的条件断裂韧性KQ与晶粒平均尺寸的对数呈线性关系.     

高挤压比下挤压工艺对AZ31B镁合金组织与力学性能的影响

研究了高挤压比条件下挤压温度、速度对AZ31B镁合金微观组织、力学性能的影响。采用光学显微镜观察了显微组织,拉伸试验测试了力学性能,并配合扫描电镜观察了拉伸试样的断口形貌。结果表明,高挤压比条件下,动态再结晶较为充分,少量晶粒长大,混晶组织消失。低温、高速挤压有助于晶粒细化,并使晶粒尺寸分布均匀,因而可获得高的抗拉强度、屈服强度以及良好的塑性。350 ℃,2 m/min条件下挤压,试样抗拉强度与延伸率最高,为336.5 MPa与 23%。低温、高速下的挤压试样的拉伸断口韧窝较深且细密,呈现明显的韧性断裂特征,而高温、低速的断口为混合断裂。     

水冷铜模与砂模铸造M2钢显微组织对比

采用实验室25 kg高频真空感应炉熔炼M2钢,并用水冷铜模和砂模均浇铸为横截面100 mm×50 mm的M2钢铸锭,研究冷却速度对M2钢二次枝晶间距、渗透率、碳化物和晶粒尺寸及分布的影响.研究结果表明：M2钢凝固过程中,快的冷却速度能有效减小二次枝晶间距、渗透率、晶粒和网状碳化物的尺寸,同时可以改善晶粒和网状碳化物的分布和均匀性；砂模和水冷铜模M2钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为42.5μm和21.6μm,平均冷却速度为1.06 K·s-1和12.50 K·s-1,平均渗透率分别为0.13μm2和0.035μm2.快的冷却速度能有效减轻中心碳偏析程度,砂模和水冷铜模模铸的M2钢铸锭中心碳化物面积分数分别为0.46和0.30,且其较各自的平均值分别增大38.7%和2.2%；水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸(43.1μm)较砂模铸锭的平均晶粒尺寸(72.6μm)减小约40.7%,铸锭中心晶粒尺寸减小43.2%,且水冷铜模铸锭的晶粒尺寸较砂模铸锭均匀.文中获得了M2钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度的关系式.     

正火对高Cr马氏体耐热钢组织和性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)分析,研究了正火处理对高Cr马氏体耐热钢显微组织、力学性能及断裂机理的影响.结果表明,900~970℃正火后,晶粒尺寸十分细小,在10μm以下.1060~1200℃正火晶粒尺寸迅速增长,1060℃正火晶粒尺寸约为33μm.经过1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后,室温和600℃高温拉伸屈服强度分别达到535MPa和380MPa,综合力学性能优良,而1060℃长时间正火对力学性能并无明显影响.1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后得到破碎的晶粒细小回火马氏体组织,晶界上200~300nm M₂₃C₆和晶内5~50nm MX型弥散析出有效地阻碍位错运动,进而提高了材料力学性能.     

Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金断裂性能的影响

通过拉伸力学性能测试、Kahn撕裂法研究了Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金力学性能的影响,同时利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对合金组织和断口形貌进行了分析,结果表明:合金在180℃下时效后,Ce元素的加入显著提高了合金的强度、塑性及Kahn撕裂韧性.金相显微观察发现:含Ce合金中铸态晶粒细化明显,固溶处理过程中,Ce原子明显抑制了再结晶晶粒的长大,同时在长横方向保留了大量冷加工的纤维组织.Ce的加入使晶界无析出带变窄.并促使了韧窝断裂的发生.     

淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响

 采用OM、DSC、SEM 与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s 延长至49 s,A357 铝合金经T6 热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa 与12.4%降低至320 MPa、254 MPa 与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si 相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25 μm,平均宽度为5~10 μm,当淬火转移时间超过35 s 后,初生与共晶Si 相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg 与Si 元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al 元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg₂Si 强化相长度约为0.2~1 μm,宽度为0.02~0.08 μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg₂Si 强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

QT工艺对一种B-Nb低碳贝氏体钢 组织及强韧性的影响

通过室温拉伸、摆锤冲击、光学及扫描电镜研究了QT(淬火+回火)工艺对实验钢晶界比例、晶粒尺寸、碳化物析出情况及强韧性的影响，并对其变体的分布及组合方式进行了分析.结果表明:随着回火温度的升高，实验钢强度逐渐降低，塑性逐渐提高;450T和500T钢断口为准解理型断裂，贝氏体板条间析出的碳化物及较低比例的大角度晶界使得冲击韧性较差;而600T和650T钢断口为韧窝断裂，组织中大角度晶界的比例增加，有效地阻碍了裂纹的扩展.变体分析表明，450T钢变体组合方式介于Bain group和CP(close packed)group之间，而600T钢变体之间呈现较明显的CP组合方式，同一CP group内的变体取向差较大，偏折了裂纹传播路径，提高了低温韧性.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

铜/钢反向凝固及加工变形的结合机理

介绍了铜/钢反向凝固及加工变形复合的工艺过程,利用光学显微镜和扫描电镜等手段分析了铜和钢界面形态、组织结构·在Instron拉伸机上测定了铜/钢界面的结合强度·结果表明,经预处理的钢丝表面呈现细微的凸凹不平状态,特别有利于液态铜在钢丝表面异质形核、凝固、结晶,使铜和钢的晶粒在界面上相互镶嵌,达到良好结合·此外,CS线再经加工变形后,伴随着晶粒的拉长和界面的扩展,导致晶粒间相互插入,机械咬合能力加强,使铜/钢界面结合强度进一步提高·     

纳米化处理超声金属表面

采用超声表面加工处理方法在45钢上制备出纳米结构表层．TEM（透射电子显微镜）、XRD（X射线衍射）、粗糙度和显微硬度试验结果表明：经超声处理后，样品表层的晶粒可细化至纳米量级，平均晶粒尺寸为50nm，且在某些区域出现纳米晶与非晶嵌套结构，表面形成残余压应力，表面粗糙度值降为原始样品的1／100，与样品心部相比，表层硬度显著提高．     

搅拌摩擦加工IF钢的组织性能

对3 mm厚的DC04冷轧IF钢板进行搅拌摩擦加工,研究加工区域的微观组织与力学性能. 在旋转速度为950 r· min-1 ,加工速度为60 mm·min-1时,采用加工后强制冷却技术可获得光滑平整且没有缺陷的加工表面. 搅拌摩擦加工后组织显著细化,加工中心的平均显微硬度约为HV 135. 6,是母材硬度的1. 4倍,表面细晶层硬度最高可达到HV 312. 8,细晶层和过渡层的抗拉强度分别比母材的抗拉强度提高50. 9%和47. 6%,加工前后试样的拉伸断口均呈微孔聚合韧性断裂特征. 细晶强化对材料抗拉强度的提高起主要作用.     

Hydrogen effect on the mechanical behaviour and microstructural features of a Fe-Mn-C twinning induced plasticity steel

The influences of hydrogen on the mechanical properties and the fracture behaviour of Fe-22Mn-0.6C twinning induced plasticity steel have been investigated by slow strain rate tests and fractographic analysis.The steel showed high susceptibility to hydrogen embrittlement,which led to 62.9%and 74.2%reduction in engineering strain with 3.1 and 14.4 ppm diffusive hydrogen,respectively.The fracture surfaces revealed a transition from ductile to brittle dominated fracture modes with the rising hydrogen contents.The underlying deformation and fracture mechanisms were further exploited by examining the hydrogen effects on the dislocation substructure,stacking fault probability,and twinning behaviour in pre-strained slow strain rate test specimens and notched tensile specimens using coupled electron channelling contrast imaging and electron backscatter diffraction techniques.The results reveal that the addition of hydrogen promotes planar dislocation structures,earlier nucleation of stacking faults,and deformation twinning within those grains which have tensile axis orientations close to<111>//rolling direction and<112>//rolling direction.The developed twin lamellae result in strain localization and micro-voids at grain boundaries and eventually lead to grain boundary decohesion.