铸造共晶铝硅合金中析出相对断裂行为的影响

通过对铸造共晶Al-Si合金断口及析出相的分析研究了拉伸过程中基体内析出相的断裂特点.结果发现：拉伸过程中基体内初、共晶硅以穿晶断裂为主,这与颗粒内部存在的结构缺陷有关;直径小于2.0μm的初晶硅能够抑制二次裂纹的扩展.块状富铁相表现出穿晶断裂特点,鱼骨状富铁相中的微裂纹沿一次枝晶轴向生长.富铜相对裂纹扩展具有强烈地偏折作用;以富铁相为核心析出的富铜相能抑制富铁相中微裂纹的形成.提高合金中Cu含量可以降低富铁相的有害作用,改善合金的力学性能.     

喷射成形高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的时效行为

系统研究了喷射成形高锌Al-Zn-Mg-Cu合金在不同时效处理条件下的显微组织与力学性能.结果表明:自然时效合金在晶界处已析出强化相;单级时效合金随时效时间的延长,晶内和晶界析出相逐渐粗化;双级时效合金的析出相进一步粗化,并且晶界析出相为断续特征;回归再时效合金具有较细的晶内组织及类似于双级时效的晶界组织.同时发现,双级时效合金的抗拉强度比峰时效合金的强度下降了13%左右,而回归再时效合金的强度优于峰时效合金的强度.     

断续时效对7050铝合金强度和断裂韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸及断裂韧性实验,研究断续时效对7050铝合金力学性能和断裂韧性的影响。研究结果表明:延长二级时效时间,合金强度先增大后减小,断裂韧性先减小后增大;在二级时效过程中,晶内发生了二次析出,小析出相对基体产生了额外的强化作用,使断续时效态合金强度比峰值时效态(T6)合金的强度更高;晶界析出相粗化不连续分布,使断裂韧性比T6态合金的更大;随着二级时效时间的延长,断裂方式由穿晶剪切断裂经沿晶断裂变为穿晶韧窝断裂。     

时效温度对Fe-Ni-Cr沉淀强化合金焊缝显微组织及力学性能的影响

采用OM、SEM等手段表征不同时效处理工艺下Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金焊缝显微组织;采用硬度显微仪表征时效温度对焊件力学性能的影响.结果表明:焊缝区分为垂直于焊接方向的柱状晶区和焊缝中心细小的等轴晶区,柱状晶区与等轴晶区有明显的分界线.同样保温8 h,当时效温度为640℃时,焊缝柱状晶区和等轴晶区均匀分布着细小的γ′颗粒,且晶界及晶内不存在η相的析出;随着时效温度的升高,晶界及晶内逐渐析出片状η相;当时效温度达到740℃时,晶界析出大量大尺寸片状η相.同时,γ′相的数量随着η相的析出而减少,η相的析出是以牺牲γ′相为代价的.因此,时效处理的保温温度应低于740℃.显微硬度测试结果表明,时效处理后的焊件硬度得到了显著提升.     

时效状态对7020铝合金疲劳性能的影响

研究不同时效状态下7020铝合金的疲劳强度及疲劳裂纹扩展性能,并分别利用透射电镜和扫描电镜对合金的显微组织及疲劳断口进行观察分析。研究结果表明:欠时效、峰时效和过时效3种时效态合金在循环数为107次时的条件疲劳极限分别为131,114和127 MPa;欠时效合金具有最低的疲劳裂纹扩展速率,峰时效合金的疲劳裂纹扩展速率最高;随着时效程度加大,过时效合金的疲劳裂纹扩展性能有所改善;欠时效合金中可切过的GP区增加位错滑移的可逆性并促进裂纹的偏折,而峰时效合金中主要为η'相,不可切过的η'相以及较大的晶内和晶界无析出带(PFZ)之间的强度差导致疲劳裂纹容易萌生和扩展;过时效合金晶内晶界强度差减小以及相关的裂纹闭合机制使其疲劳性能得到改善。     

超低温温度场中Cu-Zr-Cr合金显微结构转变规律

研究超低温温度场中Cu Zr Cr合金基体组织(α固溶体)形成孪晶结构并析出弥散的Cu3Zr和Cr2Zr金属间化合物及基体组织微细化的过程。孪晶可以在93K低温下形成和扩展。析出Cu3Zr和Cr2Zr强化相,细化了基体组织。试验表明:以上组织结构的变化,提高了合金抗高温塑性变形能力,减轻了高温焊接时粘焊现象的发生,电极的耐磨性明显提高。     

热处理对CuNi2Si合金组织和性能的影响

研究了不同预冷变形条件下时效温度及时间对CuNi2Si合金组织和性能的影响.结果表明:合金在880 ℃×2.5 h固溶,经不同预冷变形后时效,具有较强的时效强化特性;同时预冷变形能够促进时效过程中第二相的析出,并具有晶界析出倾向;当预冷变形达40%,500 ℃×1 h时效,合金布氏硬度(HB)达193,抗拉强度(R_m)达765 MPa,伸长率达11%,与未进行预冷变形的合金相比,可获得较高的硬度、强度及较好的综合性能.合金热处理后的拉伸断口为韧性断裂,形貌特征为沿晶型韧窝,这与析出相具有晶界析出倾向的特性一致.     

形变时效组合工艺与Al-1.0Mg-0.5Si-0.8Cu合金腐蚀行为和微观结构的关系

采用硬度测试、晶间腐蚀实验、慢应变速率拉伸实验和TEM表征等手段,选取自然时效、欠人工时效和峰值人工时效3种预时效系统研究了预时效对形变时效组合工艺制备的Al-Mg-Si-Cu合金抗腐蚀性能和微观结构的影响.结果表明:预时效可以调控合金的硬度和抗腐蚀性能,3种预时效处理中峰值人工时效预处理使合金获得了硬度(159 HV)和抗腐蚀性能(最大晶间腐蚀深度为55μm,应力腐蚀敏感指数I_δ为8.3%)的最优结合. TEM结果显示,冷轧引入的高密度位错有效提高了合金的硬度;晶内析出大量纳米级富Cu的板条状Q"相或弯曲连续状析出相,消除了晶界析出相的形成,并大大降低了基体与PFZ之间的电位差,因此显著提高了合金的抗腐蚀性能.自然时效、欠人工时效和峰值人工时效预处理的合金晶内析出程度依次增大,基体与PFZ之间的电位差依次减小,合金的抗腐蚀性能依次升高.     

纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响

基于弹塑性有限元理论,构建包含纳米Cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型.计算纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响.研究在不同晶粒大小、不同纳米Cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能,分析包含Cu析出相及晶界的晶粒变形趋势,探求纳米Cu析出相对基体材料的强化机制.研究结果表明:纳米Cu析出相心部塑性最大,晶界处的塑性低于晶内,且晶内发生塑性应变速率高于晶界;析出相与晶界都能起到增强材料塑性的作用,包含纳米Cu析出相及晶界的多晶模型在晶粒变形过程中,晶界参与协调变形作用.     

固溶处理对AZ91D镁合金时效态微观组织和性能的影响

以AZ91D镁合金为研究对象,研究了固溶处理对后期时效处理效果的影响.结果表明:415℃固溶处理5h后,铸态AZ91D镁合金中分布在晶界处的网状脆性相β-Mg_(17)A_(12)基本全部溶入基体相α-Mg中.后续时效期间沉淀相β-Mg_(17)A_(12)主要在晶界处不连续析出细小条状晶;而在晶内则连续析出颗粒状或短棒状晶.固溶时效处理后析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸较铸态时大幅减小.晶内析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸和间距小于400nm时,对提高合金力学性能的贡献很大.拉伸断口上撕裂片越大、解理台阶越多,则晶内析出β-Mg_(17)A_(12)相的尺寸越小、数量越多、分布越弥散,极有利于大幅提高合金的力学性能.415℃固溶处理10、24h后再经200℃时效处理16h,合金的抗拉强度出现2个峰值,较铸态时分别提高22.2%、34%,硬度提高了35.8%、34.7%.     

Al－Ti－C中间合金中TiC粒子的失效问题

研究了铝及铝合金的新型晶粒细化剂Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金中ＴｉＣ粒子的失效问题。当熔液在正常熔炼温度下,即低于１２７３Ｋ保温时,所得的合金失去了晶粒细化效果。实验发现,失效的中间合金在高于１５２３Ｋ温度下重熔,ＴｉＣ核心可以再激活。透射电镜衍射分析表明,Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金失效的原因是ＴｉＣ粒子周围出现了Ａｌ４Ｃ３及Ｔｉ３ＡｌＣ。其中Ａｌ４Ｃ３可能对ＴｉＣ粒子的失效起决定作用。对再激活的核心粒子的研究表明,它们主要由ＴｉＣ粒子构成。     

基于厚向组织性能考量的7B50铝合金中厚板回归再时效热处理

为解决T6态高强铝合金强度高而耐蚀性难以满足使用需求,采用三级时效工艺来改善析出强化相特别是晶界析出相的形貌、尺寸、分布等,并通过研究不同回归处理制度对组织、性能的影响而获得适宜7B50铝合金中厚板的三级时效工艺.研究发现提高回归温度或延长回归时间均会使中厚板心部及表层组织的晶内和晶界析出相发生粗化并析出稳定η-MgZn2相,导致强度下降、电导率上升,其中回归温度对强度和电导率的影响显著.三级时效处理虽使晶内析出相尺寸有所增加,但却使T6态连续分布的晶界析出相呈断续分布,结合心部和表层强度及电导率测量结果认为合适的回归处理制度为165℃/6 h.然而,热轧引起中厚板表层较心部更为严重的变形使表层含有更多的亚晶或亚结构且其分布更均匀,从而使表层更快到达峰时效,进一步的回归再时效处理则使表层析出更多稳定η相,而η相的形成与晶内析出相的粗化长大是造成表层和心部强度差异的关键.虽然淬火/三级时效态表层和心部的晶粒结构存在差异,且局部出现亚晶合并长大,但其对强度的提升效果远低于表层析出稳定η相所引起的强度下降.可见,三级时效工艺并不能缓解7B50铝合金中厚板心部和表层的性能差异,但可使表层和心部的强度、电导率满足某实际工况要求.     

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在293～723 K时的变形行为及微观组织演变

研究Mg-9Gd-4Y-0.6Mn 合金在应变速率为0.01 s-1、变形温度为293～723 K时的压缩塑性变形行为, 并在光学显微镜下观察合金在不同变形温度下的表面滑移线及孪生变形形貌与内部微观组织. 研究结果表明： 合金流变应力应变曲线在不同温度呈现出不同的形状, 加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同的温度各自起到了重要的作用;在523 K以上时非基面滑移已被激活, 形变孪生在296～723 K范围都存在, 在673 K以上出现动态再结晶;动态再结晶晶粒优先在原始晶界和粗大第二相粒子处形核, 同时在723 K还观察到晶界弓出形核和＂孪生＂动态再结晶现象.     

DZ40M合金再结晶形核的唯象行为

以DZ40M合金为研究对象,采用金相组织观察和EBSD晶粒取向分析技术,分析了DZ40M合金的再结晶形核位置与形核后的晶粒取向之间的关系.研究表明:DZ40M合金经压痕变形后,在退火过程中发生的再结晶晶粒主要在初生碳化物周围和枝晶间形核;初生碳化物处形核的再结晶晶粒主要位于〈112〉取向上,而枝晶间形核的再结晶晶粒为〈110〉取向.合金中的二次碳化物M23C6在晶界、亚晶界和位错上析出,能够阻碍再结晶核心的形成.当退火温度低于1423 K时,M23C6的析出数量较多,尺寸小且间距小,可以有效地抑制合金的再结晶形核,降低再结晶形核率.     

时效对形变Cu-Zr-Si合金组织及性能的影响

采用等径角挤压(ECAP)技术对Cu-0.16Zr-0.04Si合金在室温和液氮低温下进行1道次变形,随后在450 ℃下时效4 h.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等技术,研究时效对合金变形组织的影响,分析了合金力学性能和导电性能的变化.结果表明:合金在变形及时效后,晶界处出现不均匀分布的棒状或颗粒状析出相,基体中出现弥散分布的细小点状析出相;合金的抗拉强度和导电率在变形时效处理后得到同步提高;随着时效时间的延长,合金的断裂韧性逐渐变差.     

时效温度对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金时效行为的影响

本文通过时效硬化曲线测量、室温拉伸性能实验以及时效组织的电镜观察,研完了时效温度和时间对一种Al-Li-Cu-Mg-Zr合金时效行为知时效组织的影响。实验结果表明:时效温度越低,达到峰值时效状态的时间越长,同时,时效析出组织越细密,晶界无沉淀带越窄。此外,在不同温度时效到峰值状态时,较低温度时效的试样具有较高的强度和延伸率。     

固溶时效处理对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射、室温和高温压缩试验等方法研究了固溶时效对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响.Ni50Ti44Al6合金的铸态微观组织是由NiTi基体和沿晶界分布的网状组织构成.随着固溶温度升高,合金中的网状组织部分消失,第二相在基体中趋向于均匀的弥散分布;随时效时间延长,合金的强度先升高后降低.固溶时效处理能有效改善Ni50Ti44Al6合金的力学性能.最佳的处理制度为:合金在1150℃固溶6 h,水淬,再在700℃时效6 h.     

Dependence of mechanical behavior on grain size of metastable Ti–Nb–O titanium alloy

Cold-rolled metastable β-type Ti–38Nb-0.2O alloy was subjected to annealing treatment to obtain different precipitates and grain sizes. The influence of annealing on microstructure and mechanical properties was investigated. The alloy annealed at 673 ?K or 773 ?K exhibited a single-stage yielding with high strength and low uniform elongation, due to the residual work hardening and the precipitation of ω or α phases. The alloy annealed at above 873 ?K exhibited an obvious double yielding behavior resulting from the stress-induced martensitic transformation. The grain growth kinetics of single β phase alloy is sensitive to temperature, and it is suggested that the existence of oxygen decreases the grain growth exponent and increases the required activation energy for grain growth. The critical stress for slip decreased monotonously with the increase of grain size, following the classic Hall-Petch relationship. However, the critical stress for martensitic transformation decreased to a minimum and then increased again, as the grain size increased. The results are worth for design of the heat-treatment parameters of the Ti–38Nb-0.2O alloy for engineering applications.     

Stress-corrosion behavior and characteristics of the friction stir welding of an AA2198-T34 alloy

To better understand the stress-corrosion behavior of friction stir welding(FSW), the effects of the microstructure on the stress-corrosion behavior of the FSW in a 2198-T34 aluminum alloy were investigated. The experimental results show that the low-angle grain boundary(LABs) of the stir zone(SZ) of FSW is significantly less than that of heated affected zone(HAZ), thermo-mechanically affected zone(TMAZ), and parent materials(PM), but the grain boundary precipitates(GBPs) T1(Al_2CuLi) were less, which has a slight effect on the stress corrosion. The dislocation density in SZ was greater than that in other regions. The residual stress in SZ was +67 MPa, which is greater than that in the TMAZ. The residual stress in the HAZ and PM is -8 MPa and-32 MPa, respectively, and both compressive stresses. The corrosion potential in SZ is obviously less than that in other regions. However, micro-cracks were formed in the SZ at low strain rate, which indicates that the grain boundary characters and GBPs have no significant effect on the crack initiation in the stress-corrosion process of the AA2198-T34.Nevertheless, the residual tensile stress has significant effect on the crack initiation during the stress-corrosion process.     

Influence of different rolling processes on microstructure and strength of the Al–Cu–Li alloy AA2195

The influence of different rolling processes on precipitation behaviour, crystallography texture, grain morphology, and their consequent effects on tensile properties for Al–Cu–Li alloy AA2195 was investigated in the present work. The H-T8 samples (hot rolled ?+ ?T8) presented better tensile strength and ductility (with serious strength anisotropy) than the HC-T8 samples (hot rolled ?+ ?cold rolled ?+ ?T8), due to their different microstructures and textures. The higher dislocation density was found in the H-T8 samples, which promoted the nucleation of main strengthening phase T₁ in the matrix and suppressed the grain boundary precipitation, resulted in better strength and ductility. The increase of the dynamic recovery (DRV) during hot rolling enhanced the generation of Brass texture, and brought serious strength anisotropy. The cold rolling was performed after the hot-rolling process for the HC-T8 samples which increased deformation energy and resulted in full recrystallization of the deformed microstructure during the following solution treatment. The formation of recrystallized microstructure reduced the dislocation density and the heterogeneous precipitate nucleation positions which limited the strengthening phase precipitation in matrix and accelerated the precipitation along grain boundaries, resulted in fewer T₁ precipitates, coarse grain-boundary precipitates (GBPs), and wider precipitate-free zones (PFZs). The localized strain may be concentrated on the grain boundary to induce the dislocation pile-up, breaking of the GBPs, and intergranular fracture during stretching.