MoCrFeMnNi高熵合金退火后的组织和性能

高熵合金因具有高强度、耐腐蚀、耐高温氧化等优异的性能而备受关注.采用铝热反应法制备MoCrFeMnNi高熵合金,用XRD、SEM、EDS、显微硬度和压缩实验研究了铸态及700 ℃/12 h、800 ℃/6 h、1 000 ℃/3 h退火后合金的组织和性能变化.结果表明:铝热法制备的MoCrFeMnNi高熵合金为典型的枝晶形貌,晶体结构主要由BCC相、FCC相以及少量的σ相构成,其中枝晶区域为BCC结构,富含Mo和Cr元素;枝晶间区域为FCC结构,富含Ni元素.随着退火温度的上升,枝晶间逐渐析出纳米级σ相,使得合金硬度上升,在800 ℃/6 h退火处理后达到667 HV,抗压强度达到1 050 MPa;1 000 ℃/3 h退火后,σ相团聚成球状和针状并在高温下部分溶解,σ相的减少使得合金硬度下降,抗压强度与铸态时相当,塑性显著提升.     

激光熔覆AlFeCrNiTiCu_x系高熵合金涂层

采用激光熔覆工艺在Q235基体上制备AlFeCrNiTiCu_x系高熵合金并进行了组织结构和性能的分析。结果表明:所制备的AlFeCrNiTiCu_x系高熵合金涂层均具有简单的面心立方(face center cubic,FCC)+体心立方(body center cubic,BCC)混合结构。激光熔覆冷却速度极快,有利于抑制晶粒的长大,在涂层中获得了微米级别的等轴状树枝晶结构。随着Cu含量的加入,促进了FCC相的形成,抑制了BCC相的形成,也降低了涂层硬度。由于混合熵的提高,金属间化合物相的生成随着Cu的加入受到抑制。由于Cu和其他合金元素正的混合焓,涂层熔凝过程中,Cu受到排挤易在晶间偏析获得富Cu的FCC组织。     

超低温温度场中Cu-Zr-Cr合金显微结构转变规律

研究超低温温度场中Cu Zr Cr合金基体组织(α固溶体)形成孪晶结构并析出弥散的Cu3Zr和Cr2Zr金属间化合物及基体组织微细化的过程。孪晶可以在93K低温下形成和扩展。析出Cu3Zr和Cr2Zr强化相,细化了基体组织。试验表明:以上组织结构的变化,提高了合金抗高温塑性变形能力,减轻了高温焊接时粘焊现象的发生,电极的耐磨性明显提高。     

喷射成形制备La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金

采用喷射沉积成形方法制备了La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金. 结果表明,沉积态La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金比以往报道的采用甩带法制备的同成分非晶合金具有更大的约化玻璃转变温度和更宽的过冷液相区. 非晶的晶化实验表明,晶化初期多种晶相同时结晶析出. 483K退火时,在非晶基体中析出Al和AlNi. 503K退火时进一步析出La和未知相. La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金在573K退火没有新相产生,合金晶化态组织由Al、AlNi、La和未知相组成.     

机械合金化法制备Cu-Ti-Zr基非晶合金

采用机械合金化法成功制备Cu40Ti60-xZr(x=0,10,30,50)非晶合金.研究Cu-Ti-Zr合金粉末由晶态向非晶态转变过程中的组织结构变化,探讨非晶合金的形成机制,以及非晶合金的热稳定性和晶化产物.结果表明,非晶合金直接从初始元素得到,在反应过程中没有金属间化合物出现,非晶化过程可以由间隙扩散模型来解释.Cu40TixZry非晶粉末的DSC分析表明,随着Ti含量的降低和Zr含量的升高,非晶粉末的晶化温度Tx逐渐升高,对非晶粉末在相应的Tx温度附近退火15min后发现,Cu40Ti30Zr30合金没有析出相,Cu40Ti1Zr50析出了Zr2Cu,Cu4Ti和少量的一些未知相.     

非晶软磁合金Fe73.5 Cu1Nb3Si13.5 B9的退火处理与性能研究

研究了非晶软磁合金Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9在753～953K温度间等温退火后的纳米晶化行为和性能.实验证明,Cu和Nb等元素的加入有助于提高晶化温度、稳定非晶组织.同时采用差热分析和X衍射仪分析该合金的晶化相,退火后在非晶基体上析出单一的bcc结构的α Fe(Si)固溶体,在813～873K温度范围内可获得由非晶和纳米晶组成的双相组织,平均晶粒尺寸可达8～11nm.该合金在813K退火1h后可获得优良的软磁性能,即矫顽力为0.0703A/m,饱和磁化强度为105.9451Am2/kg,实现了延性和磁脆性的最佳配合.     

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。     

晶化分数对Zr基块体非晶基复相材料力学性能的影响

采用脉冲电流预处理外加等温退火,制备得到了具有不同晶化分数的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶基复相材料,并通过x射线衍射法和差示扫描量热法分析材料析出的物相及其晶化分数,通过显微硬度、单轴压缩实验和扫描电子显微镜（SEM）研究材料的力学性能演变．结果表明：经处理后的合金首先析出准晶相,然后析出Be2Zr,Zr2Cu和FCC等物相;在晶化初期,合金的断裂强度和塑性应变量随晶化分数的增加而增加,当晶化分数为8．2％时,塑性变形量达6．3％．当晶化分数进一步增加时,断裂强度和塑性变形量均快速降低．扫描电子显微镜观察分析结果表明,随晶化分数的增加,合金的断裂模式则由剪切断裂转变为劈裂和解理脆性断裂．实验结果表明通过控制退火时间等参数可优化块体非晶基复相材料的力学性能．     

粉末冶金制备Ti-Cu二元合金和力学性能的研究

以纯钛(Ti)粉和铜(Cu)粉为原料,采用粉末冶金法,真空烧结制备Ti-Cu(质量分数)二元合金。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对样品的相组成、成分、微观组织形貌等进行表征,用硬度仪测试材料的宏观及微观硬度。研究结果表明:Ti、Cu粉末在850-1200℃真空烧结后,合金中存在αTi、CuTi_2、CuTi_3三相;随Cu含量的增加,Ti-Cu合金的相对密度及硬度都是先升高后降低,当含铜量为5%的合金相对密度达到89.2%,洛氏硬度达到49HRA,合金的致密度较好;Ti-Cu共析相的显微硬度为370HV,随着CuTi_2、CuTi_3相的析出,合金硬度下降。     

Cu质量分数对Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织和性能的影响

利用硬度测试、室温拉伸实验、晶间腐蚀实验、电化学腐蚀实验、SEM和TEM等方法,研究Cu质量分数对Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织与性能的影响。研究结果表明:随着Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金中Cu质量分数由0.01%逐渐增加至1.12%,其达到峰值时效所需时间逐渐减少,且峰值时效(T6态)硬度明显增加;随着Cu质量分数的增加,峰时效状态合金的抗拉强度由357.7 MPa逐渐增加至452.2 MPa,抗拉强度提升94.5 MPa,这是因为随着Cu质量分数增加,晶内析出相数量逐渐增多且尺寸逐渐减小,使得沉淀强化效果逐渐增强;Cu质量分数增加使粗大相AlFeMnSi的数量逐渐增加,腐蚀电流密度显著增大,合金的断后伸长率和抗晶间腐蚀性能呈下降趋势。     

固溶热处理对一种第三代镍基单晶高温合金组织及高温持久性能的影响

研究了固溶热处理对一种Re含量为6.5%(质量分数)的第三代单晶高温合金组织及持久性能的影响,实验结果表明:合金铸态下存在明显的凝固偏析,枝晶间区域存在大量的(γ+γ′)共晶组织。固溶过程中,共晶组织在1 335℃以上开始快速溶解,但难熔元素,尤其是Re元素的偏析需要在1 360℃以上才能有明显改善;经过1 365℃固溶后疏松含量增加至0.21%(体积分数),接近铸态下疏松含量的5.2倍。铸态及经1 360℃和1 365℃固溶热处理后合金的持久性能测试结果显示:固溶热处理显著改善了合金的持久性能,且固溶温度越高,持久性能越高。在高温持久加载过程中,铸态合金的裂纹主要沿枝晶间分布,在(γ+γ′)共晶组织处萌生;当固溶温度较低时,且枝晶干处析出了较多的TCP(topologically close-packed)相,未能充分降低Re元素的偏析可能是导致枝晶干处TCP相大量析出的主要原因;当固溶温度较高时,TCP相析出量较少。     

GH220合金的基本组织

GH220合金正常热处理组织有γ基体。γ′、MC、M_6C和M_3B_2相。第一阶段晶粒长大温度1150℃—1170℃,第二阶段为1210℃。碳化物相M_6C最大析出峰在1000℃左右,并发现不同成分的二种M_6C相。 正常热处理得不到大小二种γ′,等温弯晶热处理能得到大小γ′和弯曲晶界组织。 长期时效,低W、Mo、Al、Ti(17.61％)合金析出M_(23)C_6相。当W+Mo大于12％(如12.31％)正常热处理会析出少量μ相;等于12％时,时效后才出现μ相。 合金中加入微量元素Mg可改变碳化物形状,使之细化。     

Cu对Al-Zn-Mg-Xcu合金组织、 断裂及淬透性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及室温拉伸、末端淬火等测试方法,研究了Cu对Al-7.6Zn-1.6Mg-XCu合金组织、断裂和淬透性的影响.研究表明:随着Cu质量分数的增加,合金的强度先增加后减小,合金的强度在Cu质量分数为1.70%时出现峰值;合金的力学性能各向异性随Cu质量分数的增加,先减小再增大,Cu质量分数为1.45%时,合金的力学性能各向异性最小;随着Cu质量分数的升高,合金横向断裂模式从以穿晶断裂为主向沿晶断裂转变.与合金纵向延伸率变化幅度比较,Cu质量分数对合金横向延伸率影响更加显著.随着Cu质量分数的升高和淬火速率降低,合金时效后平衡相的周围出现明显的无沉淀析出带,导致合金硬度下降明显,淬透性也大大降低.     

退火温度对铝热法制备的TiCrFeMnNi高熵合金组织与硬度的影响

采用铝热法制备TiCrFeMnNi高熵合金,通过XRD、SEM、EPMA和硬度测试研究了铸态以及700、800、1 000℃退火后其组织和性能的变化.结果表明:铝热法制得的TiCrFeMnNi高熵合金为树枝晶结构,相组成包括体心立方相,面心立方相和σ相.铸态TiCrFeMnNi高熵合金的硬度可达615 HV.与铸态相比,随着退火温度的升高,σ析出相不断溶解,1 000℃退火后几乎完全溶解,硬度先明显上升后略有下降,分别为810、767、778 HV.     

Al-1.98Li-1.78Cu-1.30Mg-0.10Zr合金微观组织、拉伸性能和断裂行为的研究

文中报道了对Al-1.98Li-1.78Cu-1.30Mg-0.10Zr合金组织、机械性能和断裂行为进行的研究。结果表明,合金在170℃/2h 190℃时效时有硬度双峰,屈服强度和抗拉强度也有类似的双峰,这主要是由δ′(Al_3Li)和S′(Al_2CrMg)的析出引起的。合金的强化相为δ′,S′和T_1(Al_2CuLi)。在欠时效阶段,析出的主要是δ′和少量沿位错析出的S′。在峰时效阶段,除析出δ′外,还有S′和T_1在基体中均匀析出,并且有晶间PFZ存在。拉伸试样的断裂以沿晶为主,但有少量由粗大第二相粒子诱发的韧窝存在于断裂表面上。     

Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu合金铸锭及其均匀化的微结构研究

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等技术研究Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu(7085型)合金铸锭及其均匀化的微结构。研究结果表明:该铝合金铸锭中主要结晶相为分布在晶界的网状Mg(Zn,Al,Cu)2相,晶内有少量微米量级球状和纳米量级条状的Al2Cu结晶相,此外,还有纳米量级Al2Cu和Fe-rich析出相;在均匀化过程中,Al3Zr粒子析出,Mg(Zn,Al,Cu)2相溶解消失,且部分转化成Al2CuMg相;当均匀化温度升高到470℃时,除Fe-rich相和Al3Zr粒子外,其他第二相都溶入基体;于400℃/12h+470℃/12h双级均匀化比于470℃/12h单级均匀化更有利于提高Al3Zr粒子析出的数量和改善其分布均匀性。     

Cu含量对AZ61镁合金显微组织和力学性能的影响

通过真空感应熔炼技术制备出不同Cu含量的AZ61镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法研究了Cu元素对合金组织和力学性能的影响。结果表明:Cu元素以三元AlCuMg相存在于合金中,主要分布在晶界处及枝晶间;添加Cu元素后能够细化合金铸态组织,并使β-Mg17Al12相数量减少、尺寸变细;随着Cu含量增加,挤压态合金强度先上升后下降,而延伸率只有当Cu含量达到1%时才开始显著下降。其中AZ61-1Cu具有最佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为230 MPa、321 MPa和9.7%;当Cu含量为1.5%时,粗大的AlCuMg相割裂了合金基体,使合金力学性能下降。     

脉冲放电制备链枝状非晶态Ni-P合金粉体的晶化行为

在镍盐溶液中利用脉冲放电技术制备出Ni-P合金粉体,并用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及差热分析(DTA)等手段研究非晶粉体的晶化行为和组织结构特征.结果表明:Ni-P合金粉体形貌为链枝状,径向可达500nm左右,长度可达数微米.制备的合金粉体为非晶态结构,在280℃以下热处理时没有改变非晶态结构:在300℃开始晶化,析出亚稳相Ni5P2和Ni12P5;在320℃开始析出稳定相Ni和Ni3P;温度升高到400℃时,亚稳相消失.采用Kissinger公式计算出该合金粉体的晶化激活能为291.76kJ.mol-1.     

块体非晶Cu_(45)Zr_(39.5)Ti_(9.5)Al_6非等温晶化行为

在Cu45Zr45.5Ti9.5合金中加入少量金属元素Al,用铜模喷铸的方法成功制备出块体非晶合金Cu45Zr39.5Ti9.5Al6。利用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)分析块体非晶合金在连续加热条件下的非等温晶化行为。结合Ozawa法算出的激活值表明块体非晶合金的抵抗晶化能力较强。在4种加热速率:10℃/min、15℃/min、20℃/min和25℃/min的非等温晶化处理后,析出相主要是Cu8Zr3和Cu10Zr7,晶粒均匀的分布在基体上。     

非晶态Fe_5Co_(70)Si_(15)B_(10)合金晶化过程的研究

用x光衍射和磁分析研究了非晶态Fe_5Co_(70)Si_(15)B_(10)合金在晶化过程中相結构的变化。当加热到490℃左右时,有两个晶态亚稳相MS-I_1和MS-I_2从非晶态基体中析出。MS-I_1和MS-I_2分別具有体心立方和六角晶体結构,与母金属合金中存在的两相結构相同。在晶态相所析出的温度,磁化强度随温度升高而急剧增加。随后是一个緩慢上升区。到560—590℃区間,磁化强度再次随溫度升高而較快地增加。在此阶段,残留的非晶态基体轉变为晶态相,亚稳态MS-I_1和MS-I_2部分地分解为金属合金和金属与类金属的化合物。最后,当温度再进一步升高时,这些化合物的晶粒长大;具有立方結构的MS-I_1相繼續分解,析出化合物后的立方合金相的点陣常数增加,标志析出物是富含鈷和硅的化合物。伴随整个相結构的变化,試样的硬度值也有显著变化。