Ti-Nb合金在冷变形中的微观组织和力学性能研究

研究采用钨极电弧炉熔炼Ti-35Nb-2Ta-3Zr β钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等试验设备,分析不同拉伸变形率下合金的微观组织结构和相转变规律.运用双辊轧机制备不同冷变形率下的合金,并进行室温拉伸等力学试验.试验结果表明：随着拉伸变形率的增加,合金会发生β→α″相转变,且合金中α″马氏体逐渐增多,增多到一定程度后保持稳定,α″马氏体的微观形貌由针状转变为粗大的片体;经过冷变形加工后,合金表现出良好的强度和塑性.     

C-Mn钢冷轧薄板等温退火微观组织演变

利用光学显微镜,探讨等温退火工艺中退火温度和保温时间对C-Mn钢组织的影响,尤其是对铁素体再结晶、魏氏体和托氏体相变的影响。研究结果表明:加热温度在750℃以下时,以铁素体回复再结晶为主,退火温度升高及保温时间延长均能增加铁素体再结晶程度,但晶粒长大不明显。退火温度在850℃以上时,相变发生在冷却过程中,以魏氏体、托氏体相变为主,且保温过程中奥氏体晶粒越大,冷却时魏氏体和托氏体转变量越多,铁素体含量越少。     

微观缩松对蠕铁微观组织和力学性能的影响

微观缩松缺陷的位置分布、体积大小表现出随机性特点,会对材料微观组织和宏观力学性能产生影响. 通过微观组织观测,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料微观组织的影响. 同时,建立了含微观缩松缺陷的三维代表性体积元模型,通过施加周期性边界条件和拉伸位移载荷,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料宏观力学性能的影响. 结果表明,蠕铁材料微观缩松缺陷周围组织中含有Ce,Mg元素,表明稀土蠕化剂与所研究的蠕墨铸铁的微观缩松的形成有密切联系,增加了材料内部形成微观缩松的倾向. 随着材料内部微观缩松体积分数的增加,材料的宏观等效弹性模量呈线性降低;微观缩松还会造成材料内局部区域的应力集中,易于微小裂纹的萌生及扩展.      

冷轧变形Co40NiCrMo微观组织和力学性能

采用金相显微镜、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验研究了冷轧变形对Co40NiCrMo合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明:Co40NiCrMo合金的冷轧变形方式主要是滑移和孪生;孪晶的交互作用使得合金的晶粒有效尺寸减小,组织细化;冷轧变形程度比较小时,合金的抗拉强度和屈服强度随着变形程度的增大急剧增加,相应地,延伸率显著下降;变形程度超过30%后,强度增加比较缓慢,延伸率也变化地很少;断口分析显示,冷轧变形程度对合金的断裂性能影响很大,随着变形量的增大,合金断裂由韧性断裂过渡到脆性断裂;孪晶的产生和孪晶的交互作用是合金变形强化的主要原因。     

Al元素对Fe-Mn-Al-C钢微观组织和力学性能的影响

使用中频感应炉在大气环境下熔炼不同Al质量分数的Fe-Mn-Al-C钢,利用XRD,OM和EPMA分析不同Al质量分数下Fe-Mn-Al-C钢的显微组织,并对其力学性能进行测试.结果表明:中锰钢由铁素体和奥氏体2相及少量碳化物组成,随着Al质量分数的增多,铁素体的体积分数增大.且不同Al质量分数下奥氏体中都有C元素的富集.另外,Al质量分数为6%、8%、10%的中锰钢的硬度分别为267、330、323HV.合金的强度和塑性都随着Al质量分数的增多而降低,且合金实测强度远低于由经验公式计算得到的理论强度值,合金塑性较差.     

脉冲电流下黄铜合金H70的力学性能和微观组织

在高精度电辅助拉伸系统上进行了一系列H70黄铜合金板材拉伸试验,探讨了脉冲电流持续时间和温度峰值对黄铜合金拉伸性能的影响,并观察了试验前后材料的微观组织.结果表明,脉冲持续时间越长,单次脉冲电流产生的峰值温度越高,H70黄铜合金的抗拉强度越低.在相同预应变下,脉冲电流产生的温度峰值越高,应力回复值下降越明显.当峰值温度高于600℃时,应力回复值接近于初始屈服强度.变形过程引入脉冲电流使黄铜发生明显再结晶,靠近断裂区域,晶粒长大明显,并出现铸态细小等轴晶和粗大枝晶.     

30SiMnCrB5热成形钢的微观组织和力学性能

为了提高热成形钢的综合性能,设计了一种C-Si-Mn-Cr-B系热成形钢,采用热膨胀仪测定并研究了30Si Mn Cr B5热成形钢的连续冷却转变曲线和相变规律.分析了经轧制、退火及热成形模拟后钢板的微观组织形貌和力学性能,结合等密度线极图的方法,判定了热成形模拟后钢板中马氏体变体与母相的取向关系.30Si Mn Cr B5热成形钢具有较好的淬透性,临界冷速为5℃·s-1,有效抑制了珠光体和贝氏体的形成,完全马氏体组织的硬度可达600 HV以上.热成形模拟后的微观组织由板条马氏体和残余奥氏体构成,残余奥氏体主要以薄膜状分布在马氏体板条间,质量分数为6%~8%,抗拉强度为1800 MPa左右,总伸长率可达10%以上,强度和塑性的匹配较好.热成形模拟后30Si Mn Cr B5热成形钢板中马氏体变体与母相的取向关系更接近N-W关系,12种变体没有都出现在原始奥氏体内.     

再结晶退火对荫罩带钢力学性能和微观组织的影响

针对我国宝钢、德国维克多尔和日本东洋三种荫罩带钢,分别在730、780、830℃进行退火试验,研究退火温度对荫罩带钢力学性能和微观组织的影响.通过金相分析和常温拉伸试验,对荫罩带钢微观组织和力学性能--屈服强度、屈服延伸率进行了对比和分析.结果表明,退火后荫罩带钢发生了再结晶和晶粒长大,退火温度对屈服延伸率无影响;退火温度越高,晶粒越粗大,屈服强度越小;宝钢一次冷轧荫罩带钢优于德国和日本二次冷轧荫罩带钢,再结晶退火温度在780℃比较合适.     

铝箔微观组织对其力学性能的影响

采用拉伸实验和透射电子显微镜分析了铝箔微观组织对厚度为6～7 μm的铝箔力学性能的影响. 实验结果表明: 铝箔中化合物的形貌及析出位置较退火工艺对铝箔抗拉强度的影响更大, 处于晶界的块状化合物破坏了晶界的整体联系, 增加了铝箔微观组织的不均匀性;提高铝箔强度时应尽量避免化合物在晶界处析出. 亚晶的尺寸与位错密度紧密相关, 亚晶尺寸小, 单位体积内亚晶界增加, 位错密度也随之增加. 铝箔具有较小的亚晶尺寸, 因而具有较高的抗拉强度.     

6063合金的微观组织及力学性能研究

用电解低钛铝合金熔配6063合金,挤压成型材后,研究其微观组织与力学性能,并与国内6063型材的微观组织与力学性能做了对比.,电解加钛6063合金具有良好的力学性能,抗拉强度和延伸率均有显著增加.用电解低钛铝合金熔配6063合金是完全可行的.     

Nb含量对低合金高强钢微观组织和力学性能的影响

本研究设计了4组Nb添加量依次为0、0.025%、0.085%、0.180%的低合金高强钢,通过OM、SEM/EDS和力学性能测试,研究了Nb微合金钢的微观组织和强韧化机制。结果表明,未添加Nb的钢组织由粗大的多边形铁素体和少量贝氏体组成,而Nb微合金钢组织主要由细小的针状铁素体和贝氏体构成,且随着Nb含量的增加,析出相NbC的数量增多,晶粒逐渐细化。当Nb含量为0.085%时,钢具有最佳的综合力学性能,这可以归因于硬质相贝氏体以及细小的晶粒所带来的细晶强化作用,另一方面,弥散分布的细小析出相NbC(尺寸分布在50～300 nm)保证了钢的组织均匀性,0.085%Nb钢表现出最为稳定的低温冲击韧性。     

微观组织对车轮钢力学性能和磨损性能的影响研究

车轮钢和轨道钢的微观组织和力学性能对高铁运行的安全性和服役寿命具有决定性影响。该工作采用淬回火和淬火雾冷两种热处理制度制备了具有等轴状铁素体和粒状渗碳体的回火索氏体车轮钢和片状渗碳体分布在铁素体中的索氏体车轮钢。通过优化热处理制度,两种钢的晶粒均在7级,属于细晶组织。对两种组织的钢进行伸试验,两种钢的拉伸强度大于900 Mpa,延伸率大于15%;由于淬回火车轮钢中颗粒渗碳体的弥散强化作用,其强度比淬火雾冷的车轮钢更高。夏比冲击试验表明,在室温下淬火雾冷的车轮钢冲击吸收功高于淬回火车轮钢,但随着冲击温度的降低,淬火雾冷的车轮钢冲击功幅度下降幅,而淬回火钢一直到-20℃韧性几乎不降低。模拟高铁载荷和时速500 km运行下轮轨接触频率,将两种钢与相同轨道钢配副做滚动接触疲劳试验。结果表明:淬回火车轮钢的疲劳寿命更长,裂纹的萌生主要发生在试样的表面和亚表面夹杂物或应力集中处,在表面萌生的裂纹一般会沿一定的角度向内部扩展,然后沿平行于试样表面进行扩展,最后从试样上撕裂下来。裂纹扩展一般沿着夹杂物与基体界面进行;当夹杂物阻碍裂纹前进时,裂纹会绕过夹杂继续扩展。在摩擦之后,车轮轨与轨道钢的硬度都有1~2HRC的硬度下降,组织成分由于发生了再结晶及塑性变形下,条带状碳化物被碾碎等因素,使其与原始组织有了很大的不同。在硬度为34HRC左右时有最好的抗摩擦性能。     

叠层结构Al3Cu合金的微观组织和力学性能研究

采用保温阶段不同连接压力扩散连接和液压的方法,研究叠层结构Al3Cu合金的微观组织和力学性能。结果表明,在保温阶段25 MPa连接压力时,Al3Cu合金的界面氧元素向相邻层均匀分散,粗晶区和细晶区充分结合,形成具有非均匀区域的叠层结构Al3Cu合金。界面处的平均硬度为329.18 HV,介于轧制层和退火轧制层之间。与80%轧制态相比,抗拉强度由301.44 MPa升至310.16 MPa,延伸率由4.1增至8.3,这表明实现了优异的强韧性匹配。     

Y对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响

针对耐热镁合金的应用需求,以Mg-5Si基础合金为研究对象,采用金属型铸造方法制备Mg-5Si-Y合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)和ICP光谱仪对合金组织及成分进行分析,利用拉伸试验机和布洛维硬度计对合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率及硬度进行测试,探讨了Y含量对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:不同Y含量下,初生Mg_2Si相由树枝状变为多边形状,共晶Mg_2Si相由汉字状变为层片状。Y质量分数为0.4%或0.8%时,α-Mg枝晶得到细化。Y质量分数为0.8%时,力学性能最佳。抗拉强度为107 MPa,屈服强度为91 MPa,伸长率为5%,硬度为138HV30.同时,在Y质量分数为1.2%的合金中发现了白色块状的Mg-Y-Si化合物。     

汽车用TWIP钢的力学性能与微观组织

采用热轧、冷轧及退火处理等工艺,对成分为25Mn-3Si-3Al的TWIP钢进行了试制,研究了钢板的力学性能、微观组织及其断裂机制,并采用X射线测定了钢板的晶体学织构.实验结果表明:钢板拉伸时发生典型的延性断裂;拉伸前的组织为伴有大量退火孪晶的奥氏体;在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使产品的强度和塑性提高;退火过程中形成的织构组分有利于塑性变形.     

1460铝锂合金的力学性能与微观组织

采用金相观察、拉伸性能测试及透射电镜分析等手段研究1460铝锂合金的铸态组织、薄板T6态单级时效(160℃)及T8态双级时效(5%预变形,130℃+160℃时效)处理时力学性能及微观组织的演化。研究结果表明:添加微量Sc元素时,凝固时形成Al_3(Sc,Zr)初生相粒子,1460铝锂合金铸锭树枝晶组织被消除,晶粒呈等轴状,粒度较小(20~50mm);而冷轧薄板固溶处理后为细小的带状晶粒组织;1460铝锂合金主要时效析出强化相为d′相(Al_3Li),其次为T1相(Al_2Cu Li),但在时效过程中可能形成q″(q′)(Al_2Cu)过渡相;在时效过程中,时效前期快速析出d￠相;随时效时间延长,d′相长大,并析出q￠￠(q′)过渡相;随着时效时间进一步延长,T1相析出,而q″(q′)过渡相消失;与T6态时效相比,T8态时效时T1相尺寸降低但密度增大,强度提高。     

材料微观结构和力学性能分析

我校从事下列研究工作: 1.疲劳损伤与断裂 对铝和Al—Cu单晶,从实验上获得了疲劳裂纹直扩展的条件,并证实滑移损伤对开裂起控制作用,而撕裂过程则起加速作用。     

开冷温度对厚壁管线钢组织和低温力学性能的影响

采用3种不同开冷温度(720,740和760℃)制备厚度为31.75 mm的管线钢,结合微观组织观察和低温力学性能测试,研究3种开冷温度对管线钢微观组织和低温断裂行为的影响.研究结果表明:当开冷温度为760℃时,转变产物为准多边形铁素体(QF)+多边形铁素体(PF)+粒状贝氏体(GB)+细粒状马氏体-奥氏体(M/A),...     

真空炉冷非晶态合金钎料的微观组织

研究了真空熔化炉冷晶态及非晶态Ｎｉ（８０－ｘ）Ｃｒ１０Ｂ２．５Ｓｉ４．５Ｆｅ３Ｃｕｘ合金钎料真空熔化炉冷组织形态,分析了铜的添加对合金钎料组织的影响．研究结果表明：非晶态钎料真空熔化炉冷后与相应的晶态比较组织上无大的差异,仅仅是固溶体含量的增加及共晶相更弥散分布．     

两步等通道角挤压AZ31镁合金的微观组织和力学性能

对AZ31镁合金经等通道角挤压（ECAE）变形后的微观组织和力学性能进行了研究．结果表明：在498-523K温度范围内变形后,合金晶粒随着变形程度增加明显细化,延伸率提高,但屈服强度降低;随着变形温度降低,变形后合金的延伸率下降,而屈服强度有所提高．基于以上两点规律提出了两步ECAE工艺,在两步ECAE变形过程中,AZ31合金的变形温度可以降低至453K,经两步ECAE变形后,获得亚微米级的亚结构AZ31镁合金的强韧性随之得到明显的改善．