钨合金力学行为的计算机数值模拟─—宏观力学性能

在微观力学行为分析的基础上，对90W合金宏观力学性能及其与微观结构因素（粘结相力学参数）之间的关系进行了计算机数值模拟研究．结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切相关．随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率降低．当粘结相屈服强度800MPa时，合金抗拉强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服度为800MPa时达到最大值．随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率均呈近似线性规律增加．合金延伸率对粘结相应变硬化模量极为敏感．     

钨合金变形微观力学行为的计算机数值模拟

提出了钨合金的组织结构模型，在此基础上通过有限元法对钨合金闰伸变形时组织结构中的应力分布及其变化规律进行了计算机数值模拟研究，结果表明：钨合金拉伸变形时拉伸方向最大正应力和最大Ｍｉｓｅｓ应力区域在钨颗粒相中，同时钨颗业还将受到垂直于拉伸方向的压应力；最大剪切应力分布在粘结相中，随拉伸变形增加，粘结相最先进人塑性状态，由于粘结相的塑性变形、钨合金中应力不断重组，应力逐渐在钨颗粒中集中。     

铝、锌及热处理对Mg-Al-Mn合金组织及力学性能的影响

为了改善Mg-Al-Mn合金的常温性能,作者在挤压铸造条件下研究了铝、锌含量及固溶时效处理对AM60B合金的组织及力学性能的影响。实验结果表明,材料的抗拉强度随铝含量的增加而提高,屈服强度变化不大,但延伸率急剧下降;随着锌含量的增加,抗拉强度、延伸率均呈下降趋势,屈服强度略有提高。固溶时效使γ-Mg17Al12相呈粒状和片状存在于原晶界、并弥散分布于晶内,抗拉强度得到提高,延伸率得到改善,但合金的屈服强度变化不大。     

钨合金力学性能的温度响应

研究90WNiFe(90钨合金)在25～900 ℃的力学性能及断口形貌,得到了温度对90钨合金微观组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,断口形貌由钨颗粒解理断裂和粘结相的韧性撕裂为主逐渐向钨颗粒与粘结相界面分离为主转变,钨合金的抗拉强度主要受断口断裂模式的影响;延伸率随温度的升高出现先上升后下降的变化规律,在350 ℃出现峰值,延伸率的变化是合金断口断裂模式的变化和粘结相与钨颗粒塑性变形共同作用的结果.     

三级均匀化对含Ce铝合金微观组织的影响

为了研究微量稀土元素Ce对7020铝合金微观组织与性能的影响,对含Ce的7020铝合金进行三级均匀化热处理、固溶强化与双级时效处理;采用金相显微镜观察合金铸态与均匀化后的显微组织变化,采用电子显微探针分析合金显微图像,采用波谱仪分析合金各相的元素组成,采用显微硬度计测试时效处理后的合金硬度,采用电子万能试验机测试抗拉强度、屈服强度与延伸率等力学性能指标。结果表明,添加质量分数为0.12%的Ce后,铝合金晶粒显著细化,合金可以在时效处理时间为23 h时获得较大的合金强度与较好的硬化效果,在15 h时可获得强度、硬度与延伸率等综合性能均较理想的铝合金。     

钨含量和颗粒形状对钨合金力学性能的影响

采用MTS810材料疲劳实验系统,开展了不同粒径91钨合金材料的准静态单轴拉伸实验研究,获得了材料的应力应变曲线和静态力学性能参数。在此基础上,建立了能够反映钨合金材料宏微观特征的计算模型,数值计算了不同颗粒形状、不同钨含量合金材料在准静态拉伸载荷作用下的力学性能。得到了其整体的应力应变曲线以及钨合金屈服强度与钨合金微观参量之间的关系。并分析了钨合金材料的内部应力和应变场。结果表明:计算结果和实验结果吻合较好,随着钨含量的增加,钨合金的屈服强度增加,但其延伸率均降低;随着长径比的增加,钨合金的屈服强度有所增加,且随着长径比的增加,屈服强度的增加变得缓慢。为进一步钨合金材料性能的研究提供了重要的指导作用。     

DP590冷轧板热处理的组织和性能

为了加速国内双相钢的开发和应用,采用CAS-300Ⅱ模拟退火实验机,通过模拟退火实验,研究了加热速率、临界区退火温度、过时效温度、过时效时间对DP590双相钢组织性能的影响.结果表明,加热速率在5~60℃/s内增加时,屈服强度、抗拉强度均增加,延伸率、强塑积均减小;临界区退火温度在780~850℃内增加时,屈服强度、抗拉强度先减小后增加,延伸率、强塑积均增加;过时效温度在260~400℃内增加时,屈服强度增加,抗拉强度减小,延伸率整体呈增加趋势,屈强比增加;在280℃进行过时效,过时效时间在240~480s内增加时,屈服强度、抗拉强度均减小,延伸率、强塑积先减小后增加.     

淬火水温对2219铝合金锻环组织和力学性能的影响

采用室温拉伸测试、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜等测试分析方法,研究淬火水温(20～80℃)对2219铝合金锻环组织和拉伸性能的影响.研究结果表明:随着淬火水温提高,锻环的抗拉强度、屈服强度和延伸率先升高后降低.当淬火水温超过60℃时,锻环延伸率各向异性倾向显著增加,其主要原因是形成粗大晶界析出相.当淬火水温为40℃时,锻环具有较好的强度和延伸率,其轴向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为418 MPa、300 MPa和9.3%,径向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为420 MPa、300 MPa和9.8%,切向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为447 MPa、329 MPa和12.6%.     

挤压态Mg-9Li-3Al-xSr镁合金的微观组织与力学性能

采用SEM、EDS、XRD、TEM和力学性能测试等手段研究了挤压态Mg-9Li-3Al-xSr(LA93-xSr,x=0,1.5,2.5,3.5wt%)镁合金的微观组织与力学性能,探讨了Sr含量对挤压态合金的微观组织及力学性能的影响规律。结果表明:LA93-xSr镁合金包括α-Mg(hcp)和β-Li(bcc)两种基体相。Sr含量对挤压态合金的晶粒大小没有明显影响。随着Sr元素的加入,合金中形成Al4Sr新相,主要分布于α/β相界面,并沿挤压轴向呈流线分布。合金的强度随着Sr含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Sr含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当Sr含量为2.5wt%时,挤压态Mg-9Li-3Al-2.5Sr(LAJ932)合金的抗拉强度达到最大值235.2MPa,屈服强度达到220.6MPa,延伸率为19.4%,合金呈现出良好的力学性能。挤压过程中,α-Mg相中发生形变诱发的晶粒细化,β-Li相中发生常规动态再结晶。     

Zn对5083合金显微组织和力学性能的影响

研究了5083合金添加1.5%~5%Zn(质量分数)对合金显微组织和力学性能的影响.通过SEM和EDS对铸态、均匀化处理后和轧制态合金的微观组织进行了表征并测试轧制态合金的拉伸性能.结果表明:铸态合金随Zn含量的增加偏析程度增加,金属间化合物主要为富Mg和富Zn相.均匀化处理后的合金具有良好的轧制性能,均匀化处理后合金金属间化合物量明显减少,部分未溶金属间化合物是Mg_2Si和Al_3Fe相.轧制显著降低晶粒尺寸,轧制试样的晶粒尺寸约150 nm.随着Zn含量增加轧制态合金的屈服强度和抗拉强度增加,延伸率有所下降.     

第二相对析出强化铜合金大变形量多道次连续拉拔变形组织和性能的影响

本文以典型析出强化型Cu-0.88Cr合金为研究对象,通过大变形量多道次连续拉拔变形试验,对比研究了Cu-0.88Cr合金和纯铜拉拔过程中的抗拉强度和延伸率变化规律,揭示了第二相对铜合金组织和性能的影响。结果表明:Cu-0.88Cr合金的抗拉强度随着变形量的增大呈现先升高后降低的趋势,当应变为0.7时,抗拉强度达到最大值475MPa。纯铜抗拉强度随变形量的增加先增大后基本保持不变。当应变为4.9时抗拉强度与纯铜接近。微观组织观察表明:未变形时,第二相与铜基体界面关系为共格界面。随着变形量的增大,第二相与基体的界面关系由共格界面向非共格界面发生转变,从而导致Cu-0.88Cr合金的抗拉强度在应变大于0.7时呈下降趋势。Cu-0.88Cr合金变形过程中延伸率低于纯铜,且在开始变形后随变形量增加变化不大,分析表明第二相存在降低了延伸率,但第二相与铜基体界面关系的转变对延伸率影响不明显。     

Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能

通过调整Mg—Zn—Al系合金中Al和Zn的含量及比例,研究了其组织和力学性能变化规律．Mg—Zn—Al系合金组织由α-Mg基体和β相(Mg17Al12)、MgZn相、T相(Mg32(Al,Zn)49)组成．AZ51合金具有最高的常温抗拉强度,但屈服强度较低：AZ95和AZ55合金同时具有较好的常温抗拉强度和屈服强度．合金元素较少的合金高温强度低,合金元素多的合金强度高,AZ95合金具有良好的高温抗拉强度和屈服强度．常温和高温下,Mg—Al—Zn合金的塑性均随合金元素的增加而降低．     

Ti元素对7072铝合金显微组织与性能的影响

通过透射电镜、扫描电镜、拉伸试验和电化学测试等方法,系统研究了Ti元素的添加对模拟钎焊态7072铝合金热传输材料的显微组织、不同条件下力学性能与电化学性能的影响规律.透射电镜分析表明,Ti元素的添加对晶粒尺寸的影响微弱,且对析出相的析出有抑制作用.力学试验结果表明,Ti元素对钎焊态合金的高温力学性能有很大的影响.常温下含Ti合金的拉伸力学性能与无Ti合金相近.但在150℃测试时,屈服强度可提高5.5 MPa,抗拉强度和延伸率基本不变.在200℃测试时,抗拉强度可提高近10 MPa,屈服强度和延伸率略有下降.电化学试验结果表明,添加Ti元素能提高钎焊态7072铝合金的抗腐蚀性能,可使7072铝合金在0.5% NaCl溶液、3.5% NaCl溶液和1M NaCl+0.3M H2O2溶液中的腐蚀电位分别正移8.3 mV、11 mV和8.5 mV.     

Fe-Al基金属间化合物的电渣重熔工艺

通过适当的非真空冶炼＋电渣重熔工艺,制备了含Ｃｒ的Ｆｅ３Ａ１基金属间化合物合金． 实验发现,选择适当的热输入工艺参数,电渣重熔过程极大地降低了Ｆｅ３Ａ１基金属间化合物合 金中的Ｓ,Ｏ,Ｈ,Ｐ等杂质元素的含量,改善了析出相的大小与分布．铸锭具有良好的热加工性能, 经锻造和中温热机械处理后,纵向室温延伸率分别超过８％和１０％,屈服强度超过４００ＭＰａ,断 裂强度达到 ７００ ＭＰａ,力学性能与同类真空冶炼大体积材料的性能相当．     

热镀锌工艺对无Si含P的TRIP钢力学性能影响

利用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射和拉伸试验等方法,分析测试了热镀锌工艺对无Si含P的TRIP钢力学性能和微观组织的影响.结果表明:实验用钢可获得780 MPa以上的抗拉强度和24%以上的断后延伸率.在热镀锌工艺中,两相区加热温度和贝氏体等温温度对钢的力学性能影响较小,而贝氏体等温时间的影响最为显著.当贝氏体等温时间由20 s增加到60 s时,实验用钢的屈服强度上升了65 MPa,抗拉强度下降了45 MPa,延伸率大幅度增加,从23.01%增加到27.56%,出现最佳的综合力学性能.无Si含P热镀锌TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体组成,随着贝氏体等温时间的减少,钢中残余奥氏体含量和稳定性降低,相应地,马氏体含量明显增加,实验用钢从典型的TRIP钢力学特征慢慢转变为与双相钢相似的力学特征.     

一种活塞环用钴基高温合金的冷加工研究

研究了冷加工变形对一种活塞环用钴基高温合金硬度、抗拉强度、延伸率及微观组织的影响。结果表明：固溶状态的钴基高温合金拉伸曲线为典型的金属拉伸曲线,而冷变形状态的合金无明显的屈服阶段;随着冷形变量的增加,合金的强度、硬度逐渐增加,而塑性明显降低;合金组织中出现了大量的层错和孪晶,其硬化机理为孪晶强化。     

固溶后冷轧变形量对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

对固溶后的2195铝锂合金挤压板材进行5%～25%的冷轧变形，并对变形后的板材进行了人工时效处理，通过组织分析和拉伸实验，研究了固溶后冷轧对2195铝锂合金挤压板材组织和性能的影响.结果表明：当冷轧变形量增加到20%时，板材厚度方向局部纤维状组织之间呈45°剪切带；当冷轧变形量继续增大到25%时，剪切带出现在板材整个厚度方向上.冷轧板材经过时效处理(155℃保温28 h)后，屈服强度、抗拉强度和延伸率随冷轧变形量的增加均先升高后降低.冷轧变形量为10%时，试样时效后的屈服强度、抗拉强度和延伸率达最大值，分别为575,604 MPa和13.7%.时效试样的屈强比先由未冷轧变形的90.8%增加到20%冷轧变形量的97.4%,再略降至25%冷轧变形量的97.1%.综合分析组织和力学性能，认为2195铝锂合金挤压板材固溶后的冷轧变形量应控制在10%左右.     

富铈混合稀土对压铸AZ81合金组织和性能的影响

为开发铸造性能优越、成本低廉、中温性能略有改善,并能满足摩托车曲轴箱服役环境的新型镁合金提供材料基础,通过往AZ81合金中添加富铈混合稀土,考查稀土对压铸镁合金AZ81组织和性能影响.结果表明:少量加入稀土能起晶粒细化和固溶强化作用;随加入量增大,稀土以晶界和穿晶条状脆性相存在,对合金强度的损伤作用大于强化作用.因此,压铸AZ81的常温和150℃抗拉强度和屈服强度随稀土加入量的增加先略有提高,然后持续降低;室温延伸率随稀土加入量增加而连续下降,对150℃温度下的延伸率无明显影响;但富铈混合稀土的加入显著提高合金的蠕变抗力.     

热损伤后材料力学性能的小冲孔试验分析

基于小冲孔试验技术建立栽荷-位移曲线中弹塑性转变温度、最大载荷、断裂位移与材料屈服强度、抗拉强度、断后延伸率之间的关联,从而分析不同热损伤条件下304不锈钢以及Q345R钢的力学性能变化。结果表明:相比于新材料,不同损伤参数下材料力学性能发生明显变化并可以使用小冲孔试验进行合理分析。随着损伤时间的延长,2种材料的屈服强度和抗拉强度均会出现一定程度下降,而在热损伤12 h后304不锈钢的抗拉强度基本不变。损伤时间达到48 h时,损伤温度的提高将会导致材料屈服强度和抗拉强度的明显下降。304不锈钢的断后延伸率随着损伤温度的升高逐步增加,而Q345R钢的断后延伸率则存在一定的分散性。     

热处理工艺对Cu-Ag和Cu-Ag-Zr合金性能的影响

采用中频熔炼-铁模铸造-热轧-冷轧-热处理工艺,制备了Cu-Ag和Cu-Ag-Zr 2种合金.应用正交实验的方法,研究了不同热处理工艺对合金的力学性能和导电性能的影响.研究结果表明:Cu-Ag合金经优化工艺处理后,其抗拉强度和屈服强度分别为276 MPa和123 MPa,延伸率和电导率分别为45.6％和91.1％;将微量Zr添加到Cu—Ag合金中,经优化工艺处理后,抗拉强度和屈服强度分别增加了33 MPa和71 MPa,延伸率和电导率分别为26.8％和85.3％.