锻造方式对ZK21镁合金显微组织和力学性能的影响

采用空气锤对ZK21合金进行高应变速率锻造成形,对比研究单向、双向和三向锻造合金的显微组织和力学性能。研究结果表明:锻造成形时通过改变载荷方向可以提高合金所能承受的累积应变,从而获得良好的晶粒细化效果和优异的综合力学性能。双向锻造时,再结晶机制主要为孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径约为0.3μm的超细晶粒组织;而三向锻造时,再结晶机制主要为旋转动态再结晶和孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径为15μm的蜂窝状粗大再结晶组织和平均晶粒粒径约为0.3μm的岛状细小再结晶组织。累积应变为2.64时,双向锻造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为355.7 MPa,295 MPa和16.6%,三向铸造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为341.6 MPa,270.7 MPa和25.1%。     

Al-Mg-(Sc)合金退火组织和性能

通过金相组织观察、硬度测量、力学性能测试及剥落腐蚀实验,研究了微量Sc对Al-Mg合金显微组织、再结晶温度、力学性能和抗剥落腐蚀性能的影响.研究结果表明添加微量Sc后,合金的铸态组织显著细化;合金在130 ℃稳定化退火中硬度基本不下降,在230 ℃和330 ℃退火时的硬度下降幅度比未添加Sc的合金在130 ℃退火时的硬度下降幅度小;添加微量Sc后,合金的再结晶起始温度提高到约325 ℃,而且没有明确的再结晶终了温度,而不含Sc合金的再结晶起始温度为150 ℃;添加微量Sc后合金从150 ℃一直到480 ℃仍然含有大量的变形组织;高温退火后含Sc合金强度较高,在480 ℃退火后,含Sc合金比不含Sc合金的强度高近70 MPa;而且含Sc合金的抗腐蚀能力大幅度提高.     

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。     

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.     

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~-。     

冷轧复合工艺对4004/3003/4004铝合金复合带组织和性能的影响

为得到最优的冷轧复合工艺参数,提高铝合金复合带的性能,并为产业化应用提供理论参考,以4004/3003/4004层状复合铝合金为对象,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、马弗炉和万能拉伸机等仪器设备,分析冷轧复合工艺对4004/3003/4004铝合金复合带显微组织、抗下垂性能及力学性能的影响。结果表明：冷轧复合技术可以获得更均匀的复合带包覆率,且冷轧第一道次加工率为35%可使芯层和皮层材料牢固结合。冷轧复合带的抗下垂性能随着成品前道次加工率的增加先增加后降低,而随着中间退火温度变化呈相反的变化趋势,当退火温度为420℃时,复合带抗下垂性能最差。当中间退火温度为270-370℃时,冷轧复合带材的力学性能急剧下降,退火温度为370℃时复合带材的力学性能开始稳定,此时抗拉强度和屈服强度分别为120 MPa和58 MPa,伸长率为34%,当退火温度升至420℃时,复合带材的综合力学性能较优。中间退火温度对芯材的显微组织演变具有重要影响,随着中间退火温度的增加,3003芯材的晶粒先后发生再结晶和晶粒长大,芯材的晶粒较大时复合带的抗下垂性能较好,故生产中为了获得良好的抗下垂性能可以适当提高芯材晶粒尺...     

卷取温度对高Ti高强钢组织及性能的影响

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等仪器研究卷取温度对高Ti微合金热轧高强钢显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着卷取温度的升高,抗拉强度不断减小,屈服强度先增加再减小,伸长率不断增大。当350℃卷取时,试验钢拥有良好的综合力学性能,即抗拉强度为1 253 MPa,屈服强度为1 099 MPa,伸长率为13%,-20℃冲击功为102 J。这是因为该卷取温度略低于M_s点,试验钢显微组织由大量板条贝氏体(细小且交织)、少量马氏体和针状铁素体组成,这种显微组织能有效阻碍位错运动,从而提高强度。同时大角度晶界能够阻碍裂纹扩展,再加上板间的薄膜M/A,保证了材料的塑性和韧性。     

挤压对Mg-Zn-Sn-Al合金力学性能和腐蚀行为的影响

研究了铸态和挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的微观组织、力学性能和在质量分数3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明:铸态合金的平均晶粒尺寸为183μm;而挤压后合金的平均晶粒尺寸降低为9μm.挤压态与铸态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金相比,抗拉强度由209 MPa提高到354 MPa,屈服强度由157 MPa提高到216 MPa,伸长率达到19.6%且呈现明显的韧性断裂特征.静态浸泡腐蚀和电化学实验表明,挤压态合金的耐蚀性明显低于相应的铸态合金.     

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℃.     

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。     

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。     

Effect of pre-recovery on microstructure and properties of rolled Al-12.18Zn-3.31Mg-1.43Cu-0.20Zr-0.04Sr aluminum alloy

The independently designed and manufactured ultra-high-strength aluminum alloy Al-12.18 Zn-3.31 Mg-1.43 Cu-0.20 Zr-0.04 Sr was investigated via scanning electron microscopy observations, X-ray diffraction analysis, hardness tests, electrical conductivity tests, tensile tests, intergranular corrosion tests, and exfoliation corrosion tests. The effect of pre-recovery on the microstructure and mechanical properties of this aluminum alloy was also studied. The results show that the pre-recovery heat treatment releases deformation energy, inhibits recrystallization, and decreases the dislocation density. Although the pre-recovery heat treatment has little effect on the hardness, electrical conductivity, and elongation of this aluminum alloy, it can dramatically improve the alloy's tensile strength(the maximum tensile strength increased from 785.0 MPa to 809.2 MPa). Moreover, the tensile properties of this aluminum alloy have a certain degree of isotropy, and the pre-recovery heat treatment does not affect this property. In addition, the rolled aluminum alloy exhibits good corrosion resistance, but the effect of the pre-recovery heat treatment on the alloy's resistance to intergranular and exfoliation corrosion is negligible.     

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。     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.     

时效处理对7085铝合金锻件组织和腐蚀性能的影响

采用慢应变速率拉伸试验、剥落腐蚀试验、极化曲线及透射电镜等分析方法,研究时效处理对7085铝合金锻件腐蚀性能的影响.研究结果表明:与T6时效合金相比,合金经T74时效的抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀性能提高但强度显著降低;经RRA时效处理,合金保持了较高强度的同时,应力腐蚀性能敏感性降低,抗剥落腐蚀性能提高;在腐蚀溶液中,极化曲线测试也表现出同样的趋势:合金经过RRA时效处理,形成粗大且不连续的晶界析出相是提高腐蚀性能的主要原因.     

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.     

应力作用下2124合金蠕变时效的组织与性能

通过硬度测试、拉伸测试和透射电镜分析等方法,研究应力分别为0 MPa和200 MPa对Al-Cu-Mg系2124合金185℃时效后的硬度、强度以及伸长率的影响,阐述应力对2124合金时效后组织与力学性能的影响.研究结果表明:在常规时效和蠕变时效2种时效状态下,200 MPa应力作用下的蠕变时效使2124合金的S'析出相分布变得不均匀,合金的强度提高,而塑性降低;在0 MPa应力作用下,合金峰时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为411.6 MPa,270.8 MPa,20.20％;在200 MPa应力作用下,合金峰值时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为441.1 MPa,321.0 MPa和16.24％,后者的抗拉强度和屈服强度比前的高,但塑性低.     

Cr和Mn元素强化的α钛合金的制备及其组织性能

在前人已经优化评估的Ti-Al-Cr-Mn四元热力学数据库的基础上,设计了一种新型α钛合金Ti-6Al-3Cr-1Mn,并利用分瓣式水冷铜坩埚成功制得了该合金。该合金在770℃下经轧机轧制成6mm厚的板材,然后于750℃保温90min进行真空退火热处理,出炉后置于空气中冷却。通过组织观察,发现无论是铸锭还是退火后的板材,室温下均为α型钛合金,与设计相符。室温力学性能试验表明,Ti-6Al-3Cr-1Mn合金的力学性能良好,平均屈服强度为894.9MPa,抗拉强度为926.7MPa,断后延伸率为15.2%。Ti-6Al-3Cr-1Mn合金与典型的α型钛合金TA15相比,室温强度相当,但塑性更好,成本更低。Ti-6Al-3Cr-1Mn合金的自腐蚀电位为-0.21V,自腐蚀电流密度为7.7×10-7 A·cm-2,耐腐蚀性能良好。     

Effects of Fe content on the microstructure and properties of CuNi10FeMn1 alloy tubes fabricated by HCCM horizontal continuous casting

Heating-cooling combined mold (HCCM) horizontal continuous casting technology developed by our research group was used to produce high axial columnar-grained CuNi10FeMn1 alloy tubes with different Fe contents. The effects of Fe content (1.08wt%–2.01wt%) on the microstructure, segregation, and flushing corrosion resistance in simulated flowing seawater as well as the mechanical properties of the alloy tubes were investigated. The results show that when the Fe content is increased from 1.08wt% to 2.01wt%, the segregation degree of Ni and Fe elements increases, and the segregation coefficient of Ni and Fe elements falls from 0.92 to 0.70 and from 0.92 to 0.63, respectively. With increasing Fe content, the corrosion rate of the alloy decreases initially and then increases. When the Fe content is 1.83wt%, the corrosion rate approaches the minimum and dense, less-defect corrosion films, which contain rich Ni and Fe elements, form on the surface of the alloy; these films effectively protect the α-matrix and reduce the corrosion rate. When the Fe content is increased from 1.08wt% to 2.01wt%, the tensile strength of the alloy tube increases from 204 MPa to 236 MPa, while the elongation to failure changes slightly about 46%, indicating the excellent workability of the CuNi10FeMn1 alloy tubes.