钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示:使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织(铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织).依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.     

W对Fe3Al基合金高温力学性能的改善

在Ｆｅ３Ａｌ基合金中，加入少量Ｗ能显著改善合金的室温和高温强度，改善抗蠕变性能，但使合金室温塑性略微降低，Ｗ的加入能细化合金组织，同时在超过溶解度时形成Ｍ６Ｃ型碳化物，在Ｆｅ２８Ａｌ－５Ｃｒ合金中，Ｗ的原子分数溶解度在０．８％～１．０％左右，Ｍｏ或Ｎｂ与Ｗ同时加入会降低Ｗ在合金中的溶解度。     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

Al-Mg系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响

铝镁合金是轻量化材料应用领域中一种重要的金属材料,属于中高强度铝合金,具有较高的塑性、良好的耐蚀性以及优良的焊接性等优势,目前在航空航天、交通运输和军工制造等领域具有广阔的应用前景。笔者综述了铝镁合金力学性能特点以及用途,介绍了Al-Mg系合金中的强化机制,重点阐述了Al-Mg系合金中主合金化元素Mg及其含量对合金微观组织和力学性能的影响规律及机理,详细论述了Mn、Zr、Ti、Sc、Er、Y等微合金化元素的作用以及对Al-Mg系合金微观组织和力学性能的影响规律。最后,结合Al-Mg系合金当前研究现状,提出了今后值得研究的方向。     

Fe3Al基合金力学性能和显微组织的关系研究

显微组织对Ｆｅ３Ａｌ基合金的室温和高温力学性能以及抗蠕变性能有较大影响。研究表明，减少横向晶并不是提高Ｆｅ３Ａｌ合金室温塑性的最有效途径。通过加大形变量，细化显微组织可以明显改善合金的室温力学性能，但会使其高温性能下降。     

Nb对Fe3Al基合金力学性能的改善作用

Ｎｂ对改善Ｆｅ２Ａｌ的高温力学性能有十分重要的作用。在Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ－０．５Ｍｏ－０．０５Ｚｒ－０．０５Ｂ－０．１Ｃｅ合金中，Ｎｂ的溶解度在０．５ａｔ％左右，Ｎｂ含量超过０．５％时，基体中有富Ｎｂ的第二相颗粒形成。Ｎｂ的加入提高了合金的室温和高温强度，改善了抗蠕变性能，但在一定程度上降低了室温塑性。     

ZL109激光表面改性处理--激光表面合金化

采用１０ｋＷ的连续横流ＣＯ２激光器在铸造Ａｌ－Ｓｉ合金基底上制备了厚度为２．０～２．５ｍｍ的镍合金化改性层．利用ＳＥＭ、ＸＲＤ、ＴＥＭ及ＥＤＸ等分析方法测试了其微观组织和结构．结果表明：合金化涂层是由α－Ａｌ、Ａｌ３Ｎｉ２、Ｎｉ３Ａｌ、ＡｌＮｉ等Ａｌ／Ｎｉ相以及少量Ｓｉ相组成,涂层与基底之间界面两侧存在明显的成分变化,合金化改性层的平均显微硬度为１７９～２３３ＨＶ０．１,比基底Ａｌ－Ｓｉ合金提高了８４ＨＶ０．１以上．耐磨性对比试验的结果表明,镍合金化涂层的表面磨损情况大大改善,相对耐磨性提高了４倍以上．     

Ti微合金化450～550 MPa级耐候钢组织性能研究

设计了屈服强度达450～550 MPa级高强耐候钢化学成分,在实验室进行冶炼和热轧试验,测试和观察了试验钢的力学性能和显微组织,分析了 Ti含量对Ti微合金化耐候钢性能的影响.结果表明,试验钢的金相组织主要为在多边形铁素体基体上分布少量的珠光体;Ti微合金化耐候钢具有足够的强度和塑性,随着w(Ti)从0.025%增加到0.07%,试验钢的屈服强度从360 MPa增加到550 MPa;采用传统控轧控冷工艺可生产出屈服强度达450～550 MPa级高强耐候钢.     

Mg-1.3Mn-xCe-xZn镁合金显微组织和力学性能的研究

以Mg-1.3Mn合金为基合金,添加质量分数为1.0%或者2.0%的Ce以及质量分数为2.0%~6.0%的Zn,进行多元合金化,研究Ce,Zn对Mg-1.3Mn合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明：在Mg-1.3Mn合金中,一定量Ce,Zn的加入不但能明显地细化晶粒,而且能提高实验合金的抗拉强度和硬度.Mg-1.3Mn-1.0Ce-xZn合金的室温拉伸断裂机理随着Zn含量的增加也将发生改变.     

放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织及力学性能

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备出TiAl基合金,并研究了制备工艺、显微组织与室温力学性能三者的关系.结果表明,采用放电等离子烧结方法可制备出致密度高、组织均匀的TiAl基合金.烧结温度对合金的显微组织影响显著,且其室温力学性能与显微组织密切相关,显微组织越细小,室温强度和塑性越高.当烧结温度为1100℃时,制备出的TiAl-V-Cr合金显微组织类型为细小双态组织,具有35.2%的压缩率和3321MPa的断裂强度,显示出较好的室温压缩性能.     

Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能. 随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.     

微量元素铋对厚断面球铁组织及性能的影响

通过添加不同质量分数的微量Bi和调整残余稀土量,研究其对厚断面球铁组织、抗拉强度、伸长率、硬度和-40 ℃低温冲击韧度的影响.结果表明,对于180 mm × 180 mm × 200 mm试块,添加0.012%Bi可以明显消除其碎块石墨;而对于250 mm × 250 mm × 300 mm试块,加Bi只能在一定程度上抑制碎块石墨产生,随着Bi量的增加,其抑制作用呈先增强后减弱的趋势,加入Bi的质量分数最佳值为0.010%~0.012%,此时抗拉强度达337 MPa,伸长率为10.4%,-40 ℃低温冲击功可达到10.5 J.适当降低残余稀土量,调整wRE /wBi加=1.3~1.5,可以进一步抑制碎块石墨和改善综合力学性能.     

B和Gd复合微合金化对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射分析对添加微量B和稀土元素Gd的AZ91镁合金的显微组织及相组成进行了研究,并对其室温力学性能进行了测试。结果表明,AZ91镁合金中添加Gd后,Gd与Al形成杆状或块状的Al_2Gd化合物相。含Gd的质量分数为1.0%时,铸态合金的拉伸强度为207.8 MPa,相对未加Gd时提升了27.9%。AZ91镁合金复合添加B和Gd后,合金组织发生明显的变化,在减少Gd含量的基础上添加B,可达到用微量B代替部分Gd对AZ91的强化效果。对比单一添加Gd的铸态AZ91镁合金,在达到相同力学性能的情况下,(B+Gd)复合微合金化的AZ91镁合金的Gd添加量质量分数降低了19%,从而降低了成本。     

钪铒微合金化对7A52合金焊缝组织与性能的影响

采用传统ER5183焊丝及单独和复合添加Sc,Er的自制5183焊丝对7A52铝合金进行钨电极惰性气体保护焊,并对焊接接头的力学性能和焊缝显微组织进行了研究.结果表明,拉伸断裂均在焊缝中心处,焊缝处是焊接接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区.在ER5183焊丝中添加微量元素Sc和Er可有效细化焊缝处的组织,提高合金焊接接头的强度,其中单独添加Sc的焊丝效果最好,单独添加Er的焊丝效果次之.焊接接头的抗拉强度可达3324MPa,是母材强度的725%.     

正火温度对微合金化铸钢组织和性能的影响

系统研究了正火温度对铁路用微合金化铸钢ZG18MnNbVTiRe的组织和性能的影响.结果表明,随正火温度的提高,材料的抗拉强度和屈服强度提高,而塑性和冲击韧性相应降低;ZG18MnNbVTiRe具有较宽的正火区,有利于保证产品性能和质量.正火处理后,ZG18MnNbVTiRe的力学性能变化规律与其组织的变化是相对应的.     

Ce/Ca对AZ91D镁合金组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜和XRD分析了分别加入0．7wt％Ce和0．7wt％Ca后AZ91D镁合金的显微组织和相成分，测试了合金的室温拉伸力学性能和硬度。结果表明，加入0．7wt％Ce后，合金组织中生成杆状化合物Al4Ce相，而加入0．7wt％Ca后，合金组织中无新相生成，Ca主要固溶于β相中；合金组织中的Al4Ce相是在晶间共晶反应时形成的，而Ca原子容易偏聚在生长枝晶前沿，阻碍枝晶的自由生长，从而细化合金铸态组织；0．7wt％Ce和0．7wt％Ca的加入均能提高合金的室温综合力学性能，且Ce的提高程度要高于Ca的提高程度。     

V、Ta微合金化12Cr低活性F/M钢的优化设计

采用Thermo-Calc热力学模拟计算与实验相结合的方法,优化设计了一种V、Ta微合金化的低活性F/M钢12Cr3WVTa,经1 050℃水淬及780℃回火后对其显微组织及析出相进行光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察以及能谱分析.实验钢淬火回火后显微组织由回火马氏体和少量δ铁素体相组成,析出相主要为M23C6和MX相(M=V,Ta;X=C,N),其中M23C6主要分布于回火马氏体板条界和相界,而MX弥散析出于回火马氏体板条内以及δ铁素体内.实验钢室温和高温(600℃)拉伸力学性能良好,600℃下材料抗拉强度为507 MPa,屈服强度为402 MPa,满足超临界水冷堆用包壳管的拉伸性能要求.     

多元合金化处理对高锰钢组织和性能的影响

在普通高锰钢中分别添加Cr-V-Ti-RE,Cr-V-Ti,Cr-RE和V-Ti-Nb-RE对其进行合金化处理.采用金相显微镜、扫描电镜、力学性能检测、冲击磨料磨损试验等手段,研究不同合金化处理对高锰钢显微组织和力学性能的影响.研究结果表明,合金化处理能细化高锰钢晶粒1~2级,改善夹杂物的大小、形态及分布,并且使高锰钢的硬度、冲击韧性和耐磨性有较大幅度提高.其中经Cr-V-Ti-RE合金化处理的试样综合性能最优,其硬度为217HBS,冲击韧性为155J/cm2,与未经合金化处理的试样相比,分别提高了12.4%,32.5%,并且其耐磨性提高了13.9%~45.4%.在中、低冲击功下,高锰钢的磨损机制以凿坑变形和显微切削为主;在高冲击功下,磨损机制主要为疲劳剥落.     

Ni,Si,Mn和Ti对高强度铜合金力学性能和导电性能的影响

利用合金化方法，并借助金相、SEM等测试分析手段研究了Ni／Si，Mn／NiSi和Ti对纯铜显微组织、力学性能和导电性能的影响．结果表明，Ti，Ni和Si均有提高合金组织稳定性的作用，但Mn，Ni和Si的加入不能有效地阻碍合金组织在高温下的长大．Ti，Ni和Si的加入还大幅度提高了合金强度．含w(Ni)=6％和w(Si)=1．42％的铜合金的抗拉强度达到了907MPa，同时，合金的导电性也保持在较高水平，达到了强度和导电性的良好匹配．然而：Mn，Ni和si的加入没有明显的强化作用．反而使导电性大幅降低。