工艺参数对连续定向凝固Cu-12%Al线材表面质量、组织和性能的影响

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备了直径为6mm的Cu--12%Al（质量分数）合金线材,并研究了结晶器长度、熔体温度和拉坯速度对线材表面质量、组织和力学性能的影响.结果表明:在结晶器长度为20～40mm,熔体温度为1100～1250℃,拉坯速度为10～70mm·min^-1范围内,可以稳定制备出具有单晶或柱状晶组织的线材.缩短结晶器长度、提高熔体温度或拉坯速度均有利于改善线材表面质量;降低熔体温度、增加结晶器长度或提高拉坯速度连铸有利于获得连续柱状晶组织.当结晶器长度为30mm,熔体温度为1100～1150℃,拉坯速度为10～70mm·min^-1时,线材横截面晶粒尺寸随拉坯速度的增加先减小而后增加.在结晶器长度30mm,熔体温度1150℃,拉坯速度30mm·min^-1条件下制备的连续柱状晶组织线材,其延伸率可达25.7%.     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察,研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明：Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小,纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀;其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成,具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配,两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压,尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化,强度大幅度提高,可达1 300 MPa以上。     

挤压比对低温挤压ZA15锌合金组织和力学性能的影响

利用拉伸试验和扫描电镜,研究了在150℃,挤压比对反向挤压ZA15锌合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着挤压比的增加,ZA15锌合金室温抗拉强度有所提高,但都在150 MPa以下.其伸长率在160%~180%,具有室温超塑性.这主要是由于均匀化后形成的(α+η)片层共析组织经塑性变形后转变成以η相为基体,α相呈粒状弥散分布组织.这意味着采用低温常规挤压制备ZA15锌合金即可获得室温超塑性,同时,其力学性能也能够满足热喷涂ZA15锌合金线材的新标准要求.     

铁基超导线材实用化研究进展

铁基超导体是一种新型的实用化高温超导材料,具有极高的上临界场、高转变温度、较小的各向异性、高传输电流密度等优点,能够采用成本较低的粉末装管法制备成超导线带材.目前,通过引入轧制织构和加压烧结致密化等工艺,铁基超导带材的传输临界电流密度在10 T磁场下已超过105A/cm2的实用化门槛,表明其在强电高场领域具有较强的应用潜力.与带材相比,线材具有更加对称的截面形状,能够更方便地进行电缆绞制,从而降低导线的电磁耦合效应,提高载流的均匀性和稳定性,满足高场应用需求.本文对铁基超导线材的发展与现状进行评述,对线材制备过程中的前驱粉制备、冷加工工艺、热处理技术等进行系统介绍,并对影响线材传输性能的微观结构和磁通钉扎特性进行详细阐述,其中包括不同金属包套的线材以及多芯线材.最后,对铁基超导线材的研究进行总结,并对未来的发展趋势进行展望.     

挤压温度对Mg-Zn-Mn变形镁合金组织和性能的影响

对新型变形镁合金Mg-6%Zn-1%Mn铸锭在320、360、420℃等不同温度下进行挤压实验,成型后实施不同热处理,并分析不同状态下合金的微观组织和力学性能.结果表明:在320~420℃条件下,该合金能实现平稳地挤压成型并完成动态再结晶.挤压温度越低,再结晶晶粒越细小,挤压棒材性能越好.高温(420℃)挤压成型,动态再结晶越易进行,且再结晶晶粒越均匀,更有利于后期通过热处理改善合金性能.     

Al-Mg系铝合金超塑性薄壁管材

采用熔铸—均匀化退火—挤压工艺研制Al-5.60Mg-0.30Zr-0.07Cr-0.16Mn（质量分数,%）合金管材。对该合金管材进行析出退火处理后,采用热旋—退火—冷旋工艺制备薄壁旋压管。采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸性能测试等手段研究该铝合金旋压管冷变形态与完全再结晶退火态的组织与性能,测试其超塑性能,讨论其超塑性变形与断裂行为。研究结果表明,在Al-Mg铝合金中加入微量锆、铬、锰,可以促使试验合金中第二相颗粒弥散分布,减小后续加工的变形不均匀性;Al-5.6Mg-0.30Zr合金经析出退火—旋压变形后,于500℃退火1 h的再结晶退火组织晶粒平均粒径小于10μm。     

SCR成形Al-1.5Mg-0.3Sc合金线材的组织与性能

采用单辊搅拌冷却技术(SCR)制备Al-1.5Mg-0.3Sc(质量分数,%)合金线材,对比相同成分常规铸造工艺制备的合金,对SCR成形合金线材组织与性能进行了研究.结果表明:SCR成形Al-1.5Mg-0.3Sc合金的晶粒较常规铸造工艺制备合金的晶粒细小;常规铸造工艺制备的Al-1.5Mg-0.3Sc合金,金相试样腐蚀后,在合金晶界处出现黑色的、结构不规则的层片状、有弓形边界的Al3Sc沉淀物;SA合金线材520℃在线固溶、320℃时效3 h,抗拉强度为304 MPa,延伸率为18.9%,合金线材具有较高的强度和良好的塑性.     

AZ61镁合金连续流变挤压成形

采用自行设计的连续流变挤压成形技术,成功地制备出了10 mm的AZ61镁合金线材.在轧辊和靴子的搓动剪切作用下,形成了细小的等轴晶和球形晶,在挤压成形过程中,中心部位固相变形小,边部固相变形大,在圆弧流动区产生了优良的超细晶组织.浇注温度影响AZ61合金的固相率,进而对成形过程产生重要影响,合理的浇注温度为680℃.在此温度下,制备的AZ61合金线材断面组织优良,呈现两相塑性流动的特征.     

粉末套管法制备碳掺杂MgB2线材及其超导电性

采用原位粉末套管法制备了无定形碳掺杂MgB2/Nb/Cu超导线材。利用扫描电镜、输运法测试和磁测法等手段分析了无定形碳掺杂对超导线材的微观结构和超导电性的影响。结果表明,无定形碳掺杂降低了线材的临界转变温度,但可以显著提高超导线材的临界磁场和临界电流密度,750℃处理线材在20K下的不可逆场达到5.2T。实验结果表明,采用无定形掺杂原位粉末套管法可以制备出具有高临界电流密度的MgB2线材。     

连续变断面挤压制品组织的变化规律

利用自行开发的连续变断面挤压新工艺设备,以工业纯铝为研究对象,进行了连续变断面挤压实验,研究了挤压制品的组织.结果表明:由于连续变断面挤压制品长度方向上各点的挤压比不同,各点的显微晶粒度也不同,晶粒随挤压比的增大而减小,在截面单一变化的试样中这种现象尤为明显;在同一截面上挤压制品的组织也不均匀,晶粒的尺寸由试样外层到中部逐渐变大,外层组织多为细小晶粒,中部组织多为粗大晶粒;由于热处理工艺的原因,部分组织还会发生二次再结晶,出现晶粒的异常长大现象.实验揭示了变断面挤压制品晶粒尺寸的变化规律.     

连续挤压Al-1.1Mg-0.3Cu合金的拉伸性能和加工硬化行为

为了提高Al-1.1Mg-0.3Cu合金线杆的拉伸性能,通过金相、透射电镜、扫描电镜显微组织观察和拉伸试验分别对连续挤压态及拉拔退火态合金的微观组织和拉伸性能进行了研究.结果表明:连续挤压成形工艺有助于进一步改善合金的拉伸性能,与传统拉拔后退火处理工艺相比,通过连续挤压工艺制备的合金组织晶粒细小而均匀,沉淀相和位错密度较少,致使合金的延伸率相对较高而加工硬化率相对较低;此外,相比传统工艺,由连续挤压工艺制备的合金拉伸试样断口形貌中韧窝更深、更细小.     

挤压变形对Mg-2.5Zn-0.5Ca合金组织与性能的影响

通过真空感应熔炼铸造法制备Mg-2.5Zn-0.5Ca合金,并对该合金铸态和挤压态试样分别进行显微组织、力学性能及断口形貌的对比分析.结果表明:经挤压变形后该合金发生动态再结晶,晶粒及Ca2Mg6Zn3沉淀相得到显著细化.挤压后屈服强度达222MPa,增大幅度高达204%,抗拉强度提高到291MPa.延伸率从铸态的11.5%上升至26%,经挤压变形后合金的断裂机制发生由脆性向韧性的转变,Ca2Mg6Zn3沉淀相为该合金的主要强化相.     

超硬铝合金无缝管材挤压成形工艺优化

为了揭示大型铝合金无缝管材挤压成形中的关键技术问题,以7075铝合金为例,采用刚黏塑性有限元法分析工艺参数对铝合金管材挤压成形过程的影响。研究结果表明:随着成形温度增加,挤出模口处所受附加拉应力逐渐降低,但过高挤压温度反而会增大黏附力;随着挤压速度增大,所需挤压载荷明显增加,且管材挤出过程中金属变形流动的均匀性随之降低;在挤压温度为430℃、挤压速度为2 mm/s时进行工艺实验,一次性成形大型铝合金无缝挤压管材,且所得制品的表面质量良好,符合使用要求。     

热挤压工艺对Ti-6Al-4V钛合金组织与性能的影响

研究了挤压温度和挤压比对Ti-6Al-4V钛合金挤压型材显微组织、织构及力学性能的影响.挤压温度在相变点Tβ以上150～350℃、挤压比λ为25～85范围内时,型材动态再结晶均已完成,形成均匀的魏氏组织.型材的晶粒随挤压温度的降低和挤压比的提高而细化.型材织构在挤压比较低(λ=25)时强度较弱且为随机分布;当挤压比增加时,织构增强并有形成(1219)面纤维织构的趋势;当挤压比提高至85时,形成完整的(1219)面纤维织构.由于织构与晶粒细化的共同作用,使不同挤压条件下得到的Ti-6Al-4V钛合金型材综合力学性能比较稳定,即强度差异均不大于35 MPa,且延伸率和断面收缩率差值均不超过3%.     

等温热处理对挤压态镁锂合金组织、硬度及延伸率的影响

采用氩气氛下感应熔炼和正向挤压变形制备了Mg-7.5Li-3.5Al-1Zn-1Ce-0.5Sn镁锂合金板材,然后在真空热处理炉中对挤压态合金进行等温退火,并采用金相观察和布氏硬度测试研究了等温热处理对合金板材显微组织和布氏硬度的影响.通过金相显微镜观察表明,等温处理温度对合金显微组织的影响较大,在较低温度下,只发生两相的形态和体积分数的变化,合金几乎不发生或需要较长时间才发生静态再结晶.在较高温度下,合金快速发生再结晶,合金晶粒细化,但随着保温时间的延长,晶粒有所长大.不同的组织形态对应的硬度不同,α相呈球化时的硬度值最高.     

稀土Y对挤压态Mg-5Li合金组织及性能的影响

采用表面覆盖剂及氩气保护的熔炼方法制备了Mg-5Li-x Y(x=0,1,2,3,4)合金,研究了稀土元素Y对挤压态Mg-5Li合金的显微组织及力学性能的影响.研究结果表明,Mg-5Li合金中的Y元素主要是以稀土化合物Mg24Y5的形式存在于合金中;挤压变形后,合金发生了明显的动态再结晶,出现了大量的等轴晶,弥散分布的Mg24Y5相阻碍了动态再结晶过程中的晶粒长大,晶粒明显细化.挤压态Mg-5Li-3Y合金获得了优异的力学性能,其抗拉强度和断裂伸长率分别达到了231.63 MPa和9.35%,合金断裂方式主要为韧性断裂.     

低频电磁铸造7050铝合金的组织与性能

采用新型低频电磁铸造技术制备了7050铝合金120 mm铸锭,研究了低频电磁场对铸锭组织和性能的影响.并对比研究了常规DC铸造和低频电磁铸造铸锭挤压和热处理后的组织与性能.结果表明,低频电磁铸造显著细化晶粒组织,并使组织分布均匀,改善铸锭的铸态力学性能.固溶并时效处理后,常规DC铸锭挤压棒材抗拉强度达到676.5 MPa,延伸率达到11.2%;低频电磁铸锭挤压棒材抗拉强度略有提高,达到677.5 MPa,延伸率提高较大,达到13.2%.低频电磁铸造对7050铝合金挤压棒材最终抗拉强度影响不大,但能够显著提高延伸率.     

铌钽合金化对钼合金靶材组织与薄膜结构的影响

采用模压和真空热压烧结工艺制备了钼铌和钼钽两种钼合金靶材,以薄膜半导体-液晶显示器(TFTLCD)无碱玻璃为衬底,磁控溅射沉积了不同厚度的钼薄膜。利用场发射扫描电镜和共聚焦显微镜表征了靶材显微组织、元素面分布以及薄膜微观形貌。借助四探针测试仪测试了薄膜的方阻值,研究了铌和钽合金化对钼薄膜导电性的影响。研究结果表明:铌、钽合金化均可细化靶材晶粒,且靶材晶粒均无明显择优取向。钼铌和钼钽两种合金靶材平均晶粒尺寸分别为70.02μm和34.43μm。相同溅射工艺参数下,钼铌和钼钽合金薄膜厚度分别约为200 nm和240 nm。钼铌合金薄膜平均方阻为15.68Ω/□,钼钽合金薄膜平均方阻为22.00Ω/□。钽合金化后,钼靶材晶粒细化更为显著,晶粒尺寸分布更加均匀,薄膜沉积速度更快,且表面粗糙度较小,导致钼钽合金薄膜方阻增长较大。     

旋压加工对喷射沉积Al-8.5Fe-1. 3V-1.7Si 合金挤压管组织和性能的影响

采用喷射沉积-热挤压工艺制备快速凝固Al-8.5Fe-1. 3V-1.7Si耐热合金管材,并通过强力热反旋压工艺将这些挤压管进行多道次减薄,制备薄壁管;利用金相显微组织观察、透射电镜分析、扫描电镜分析和力学拉伸试验等手段,研究强力热反旋压工艺对喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金挤压管材显微组织和力学性能的影响.研究结果表明喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si挤压管的显微组织呈纤维条带状,不同条带中Al12(Fe,V)3Si(体心立方,a≈1.260 nm)颗粒大小和分布形貌不同,甚至出现θ-Al13 Fe4(底心单斜,a=1.543 nm,b=0.812 nm,c=1.254 nm,β=107.43°)和Al8Fe2Si(六方,a=1.270 nm,c=2.620 nm)粗块状相;条带间残留着未充分破碎的氧化物和原始粉末界面;在强力旋压过程中,条带状组织发生畸变,氧化膜破碎,并重新分布,弱结合的残留原始粉末界面减少或消失,显微组织趋于连续、均匀;与其他挤压管材相比,喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金旋压管材,力学性能明显提高,材料各向异性有所减弱.     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050～1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.