Ti-5Al-10Cr合金棒材的时效响应研究

对固溶处理的近β型Ti-5Al-10Cr合金进行了不同温度和时间的时效处理,观察了时效处理后合金的显微组织,分析了合金的相组成,并对硬度及拉伸性能进行了测试分析。结果表明,随着时效温度的提高,析出α相的体积分数先增多后减少,合金的抗拉强度与α相体积分数有着同样的变化趋势;合金在低温长时间时效或高温时效时,会析出Ti Cr2相,时效温度较低时该相对合金硬度有一定贡献,随着时效温度升高,该析出相长大,对硬度的贡献下降。     

Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金的析出与再结晶的交互行为

通过对施加30%~70%的冷变形量的Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金时效过程中的显微硬度及导电率规律分析和透射电镜观察,发现固溶合金时效前冷变形可加速时效初期第二相析出,导电率得以快速上升。如合金经过30%形变400℃时效1 h后导电率可达43%IACS,而固溶后直接时效为40.7%IACS。经过冷轧-时效后,沿位错分布着许多细小的析出相,使位错在时效过程中运动困难,同时合金内形成了高密度的位错,析出相弥散细小分布在基体中,故可以获得较高的显微硬度,如经30%形变于400℃时效2 h其显微硬度可达HV223,而未加形变直接时效合金的显微硬度为HV202。形变析出与再结晶过程中再结晶时间tR和时效析出时间tP取决于形变量和时效制度,在一定的形变量和较高的时效温度的条件下,合金内晶粒易发生再结晶。合金70%变形500℃时效2 h,由于基体中产生高密度的位错,会降低再结晶激活能QR,故在显微组织中发现了亚晶粒,从而降低了合金的强化效果,此时其显微硬度为HV206。该合金在450℃时效处理时组织转变主要有两种:一是第二相弥散分布在铜基体中;另一种是析出与再结晶交互作用而产生的不连续析出。     

合金元素Ni对Fe-Cu合金析出过程的影响

以添加Ni前后的Fe-Cu合金和Fe-Cu-Ni合金为研究对象,采用金相显微镜(OM)观察了Fe-Cu合金与Fe-Cu-Ni合金时效过程中的显微组织形貌变化,借助硬度测试分析了两种合金在等温时效过程中的硬度变化规律,并利用透射电子显微技术(TEM)进行了两种合金的析出相精细结构观察与衍射分析,在此基础上,通过实验与理论分析相结合的方法,探索了Ni元素的添加对含铜钢的显微组织、硬度及析出相形貌、尺寸的影响。显微形貌及硬度测试显示,Ni元素的加入提高了钢的淬透性,从而促进了淬火马氏体的形成,合金的强化效果显著增强,硬度与不添加Ni元素的实验钢相比有明显提高;析出相观察发现,含铜钢中Ni元素的加入加快了形核的进程,提高了析出相颗粒的形核的速率,促进富Cu相的析出,从而细化了析出相的尺寸;透射电子衍射分析表明,Cu在时效过程中会发生结构演化,逐渐形成了bcc结构的富Cu亚稳相。     

长期时效对GH4586A合金组织及拉伸性能的影响

研究了GH4586A合金在750℃、800℃长期时效过程中室温拉伸性能与组织变化的关系.利用扫描电镜对合金显微组织进行了观察;利用透射电镜对析出相进行了鉴定;通过物理化学相分析方法定量分析了长期时效过程中合金中相的质量分数.结果表明,该合金在750～800℃时效有μ相和σ相析出,并且随时间延长数量增加;在750～800℃长期时效过程中M23C6碳化物析出.M23C6主要在晶界析出且其析出量受时效温度及时间的影响;合金在750℃、1 500 h之内使用,强度和塑性可以匹配,超过1 500 h后由于μ相和σ相析出量明显增多,塑性迅速下降,合金不能作为转动件使用.     

Al-5.2Cu-0.4Mg-1.02Ag合金板材组织性能的研究

通过显微硬度测试、力学性能测试、透射电镜分析等于段研究了Al-5.2Cu-0.4Mg-1.02Ag合金板材存欠时效、峰时效、过时效的力学性能和显微组织.结果表明:合金主要强化相足Ω相和θ'相,它们之间存在竞相析出与长大的关系.欠时效时出现大量细小的Ω相和少量的θ'相,尺寸约为15 nm;峰时效时Ω相长大且θ"相增多,Ω相的体积分数达到最大值,尺寸约为40～60 nm,θ'相的尺寸约为40 nm;过时效Ω相体积分数有所减少而θ'相体积分数有所增加,θ'相尺寸约为70～100 nm,且有部分θ'相转变为θ相.峰时效时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值,断后延伸率随时效时间的延长有下降的趋势.     

高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag(2139)合金时效析出行为研究

利用差示扫描量热法(DSC)研究了2139铝合金在时效过程中的相变行为和析出序列,并测试了合金不同状态下的硬度及电导率,利用透射电镜(TEM)研究了合金的微观组织特征.结果表明:2139合金在时效过程中,随着温度的升高,DSC曲线上出现3个放热峰,其峰值温度分别为171,230和276℃,分别对应着合金中的3个析出过程,即Cu原子的偏聚形成GP,Ω相在{111}<,Al>面上的析出和θ/θ相在{001}<,Al>的析出过程.合金的时效析出序列为:α<,sss>→GPzone,Mg-Ag cluster→Ω相→θ'相→θ相.在时效初期,由于固溶原子脱溶而降低了晶格畸变程度,从而使得电导率略有降低,而后随着时效温度的升高,析出相的数量和种类也越来越多,电导率逐渐升高;合金的硬度随着时效温度的升高而升高,但当温度达到330℃时,由于析出相发生粗化和长大而导致硬度降低.     

铝锂合金高强化成分设计

总结了铝锂合金高强化成分设计的发展过程,综合了课题组主合金元素Cu、Li含量,微合金元素Mg、Ag、Zn及稀土(RE)元素等对Al-Cu-Li系铝锂合金力学性能及析出相影响规律的研究结果。铝锂合金中Cu/Li比例较低时有利于时效时δ′相(Al3Li)析出,但不利于强度的提高;而Cu/Li比增加则有利于时效时T1相(Al2CuLi)及θ′相(Al2Cu)析出,从而有效提高铝锂合金的强度。微合金化元素Mg能有效促进T1相形核析出,加速铝锂合金时效响应速度,提高T1相析出密度,进而提高铝锂合金强度;Mg+Ag及Mg+Zn复合添加能进一步促进T1相析出,提高T1相分布密度;Mg+Ag+Zn三元复合微合金化具有最好的促进T1相形核析出及提高铝锂合金强度的效果。在高Cu/Li比铝锂合金中添加微量RE元素将导致时效时含Cu强化相T1相及θ′相减少,降低铝锂合金强度。铝锂合金高强化成分设计的思路应是在Mg、Mg+Ag、Mg+Zn或Mg+Ag+Zn微合金化基础上,提高Cu+Li总量并保持较高Cu/Li比。     

7050Al/Gr复合材料的组织及力学性能

为获得一种力学性能和阻尼性能俱佳的材料,在7050Al合金基体中加入4％（体积分数）的石墨（Gr）作为增阻体,用包套挤压的方法制备7050Al/Gr复合材料,研究石墨的加入对7050A1合金组织和力学性能的影响。结果表明加入石墨后,时效过程中沉淀相析出长大速率加快,峰时效时间提前约4h,峰时效强度和硬度都有所降低。7050A1／Gr复合材料峰时效强度（吼）和硬度（HB）分别为521MPa和152,而7050Al合金峰时效强度和硬度分别为558MPa和158。     

热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式影响合金的力学性能,合金经960℃固溶,500℃时效4 h后维氏硬度达到峰值374,屈服强度和抗拉强度分别达到874,982 MPa.     

合金元素对Mg-Gd系合金组织及时效硬化行为的影响

利用扫描背散射电子像(SEM-BSE)和透射电子显微像(TEM)观察,研究了MgGd3,MgGd3Nd0.3和MgGd3Nd0.3Zn0.33种合金的铸态、固溶态显微组织结构,同时利用显微硬度仪研究了3种固溶态合金在200℃下的时效硬化行为。结果表明:3种合金经过520℃固溶处理后,均能使富稀土的初生相有效地固溶,形成可时效强化的过饱和固溶体合金。其200"C时效后峰值硬度的实现都源于基体中微细β’析出相的形成和弥散分布,而随后硬度随时效时间的变化趋势却有所不同。添加稀土元素Nd,有助于加快合金的时效响应。Nd和Gd共存时的析出强化使MgGd3Nd0.3合金在0～120 h时效阶段具有高于其他两种合金的硬度。过渡族元素Zn的添加,虽然使MgGd3Nd0.3Zn0.3的硬度相比MgGd3Nd0.3略低,但能够在长时间时效中保持硬度不明显下降。基于透射电镜观察,着重分析对比了在200"C 85 h时效条件下的3种合金的显微结构特征,讨论了添加Nd和Zn元素对析出相尺寸、形貌和分布特征的影响。     

A study on precipitation kinetics of sigma phase in a hot-rolled super duplex stainless steel during isothermal aging based on the Johnson–Mehl–Avrami model

Isothermal aging treatment of 2507 super duplex stainless steel (SDSS2507) was conducted at 850°C after solution treatment at 1150°C. The characteristics of sigma (σ) precipitation kinetics in SDSS2507 were discussed and an improved JMA (Johnson–Mehl–Avrami) model had been developed. The results show that, the precipitation mechanism of σ phase in hot-rolled SDSS2507 was quite different to other ordinary DSSs. It can be found that σ phase precipitated via two mechanisms in this experiment. (1) The eutectoid decomposition δ?→?σ?+?γ₂. It dominated the precipitation kinetics of σ phase in aging 0–25?min, and at this time the volume fraction of σ phase increased rapidly. (2) After 25?min, the precipitation of σ phase absolutely relied on the transformation of γ?→?σ which is controlled by the diffusion of Mo and Ni in γ. In this period, the precipitation rate of σ phase was significantly decreased. In this case, the separate modeling on the basis of each transformation mechanism was adopted and then an improved JMA model was developed for the precipitation kinetics of σ phase in the whole aging process. As a result, a good agreement between the experimental data and this developed JMA model can be obtained.     

热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢的力学性能与耐蚀性的影响

 研究了热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢力学性能与耐蚀性的影响,并观察了钢中的强化相。结果表明,随着时效温度的升高和保温时间的延长钢的强度逐渐下降,塑性及冲击吸收功逐渐升高,这是由于逆转变奥氏体体积分数随温度升高而增加所造成的;随着时效温度升高钢的耐点腐蚀性能逐渐下降,在580和600 ℃时耐蚀性最差,在480 ℃时效钢的耐点腐蚀性能最佳且具有最高的强度,钢中主要的强化相是具有面心立方结构的富铜相。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190~1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5~7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV^712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190~1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

中温时效对022Cr21Ni2Mn5N钢析出行为及冲击韧性的影响

采用Thermo-Calc软件对022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢的近平衡态析出相进行了计算分析。采用光学显微镜、透射电镜、物理化学相分析方法对经中温时效处理后试验钢第二相的析出温度、种类、数量和位置进行了观察和研究,并分析了第二相析出行为对钢的冲击韧性的影响机理。结果表明:022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢在600~700℃中温时效时的析出相主要为六方结构的Cr_2N相和面心立方结构的M_(23)C_6相,未见σ相析出。中温时效时,受制于该钢较低的C含量,M_(23)C_6相析出位置仅局限于相界、晶界处。该钢较高的N含量促进钢中Cr_2N相析出,并在相界、晶界和铁素体晶内均有发现。时效初期M_(23)C_6和Cr_2N均具有较高的析出速度,时效时间继续延长析出量增长放缓。时效处理时间和温度直接影响钢的冲击性能:时效初期第二相的快速析出导致钢的冲击功急剧下降;时效足够长时间,第二相析出量达到饱和,钢的冲击功趋于稳定值;并且600℃长时时效时,钢的冲击功值达到最小。     

低温时效对QBe2.0铍青铜组织与性能的影响

通过硬度测试、室温拉伸实验、电导率测试合金性能,以及借助OM、XRD、TEM等手段分析合金组织特征,研究QBe2.0合金在280 ℃下时效的组织与性能,结果表明:随着时效时间的延长,合金的硬度、屈服强度与抗拉强度持续上升,于8 h达到峰时效状态,主要强化相为以调幅组织的形式存在于基体中的γ’相;时效初期,基体中析出共格γ”相,引起严重的晶格畸变,使合金在时效过程中电导率先降低后升高;时效16 h后合金发生过时效,金相组织显示此时发生了较为严重的晶界反应,XRD图谱显示此时析出了少量平衡相γ,两者的共同作用使合金的力学性能下降.