热暴露对Ti60合金性能及断裂行为的影响

采用光学显微镜和扫描电镜观察分析了Ti60合金热暴露前后拉伸试样的显微组织、断裂方式及其断口形貌.结果表明:Ti60合金塑性对试样表面富氧层较为敏感,带有富氧层的试样塑性较低;热暴露前后试样断裂方式发生变化,未经热暴露的试样,断裂起源于试样中心部位,断面凹凸不平,为典型的韧窝型断裂;毛坯热暴露断口上呈现出大量的解理小平面,也可以观察到韧窝形貌,为混合型断口;试样热暴露后,裂纹起源于试样表面,在微观断口上除了断裂小平面外,还有大量的撕裂棱,表现为断裂沿着α片层界面扩展的特征;在高温长时间暴露过程中,氧除了污染试样表面,还会溶解在基体中形成脆性富氧层,这是影响Ti60合金热稳定性能的重要原因.     

Ti-600合金热暴露前后室温拉伸性能及变形机制研究

研究了Ti-600合金镦制饼材600℃热暴露前后室温拉伸性能与组织的变化,并分析了其室温拉伸变形机制。研究结果表明,600℃热暴露100 h后,毛坯热暴露试样的强度较热暴露前的固溶时效试样(STA)提高了3%左右,延伸率的保持率为81.1%;试样热暴露试样的强度稍有降低,延伸率的保持率仅为55.6%。600℃热暴露100 h前后,Ti-600合金镦制饼材的组织变化不明显,热暴露后其原始β晶粒尺寸较之前的稍有长大。STA状态下晶界与板条较平直,热暴露后少数板条弯曲,并且板条较短较细小。试样热暴露试样组织内的α相与β板条比毛坯热暴露试样的粗大。经分析,Ti-600合金热暴露前后室温拉伸变形时主要的变形机制是位错穿越α束滑移以及位错柱面滑移。     

热暴露对TC11/Ti-22Al-25Nb双合金盘力学性能的影响

对电子束焊+近等温成形的TC11/Ti-22Al-25Nb双合金模拟盘在热暴露后进行拉伸、持久试验,并通过SEM和TEM观察断口形貌及组织。结果表明:热暴露后的试样在室温拉伸时,均断裂在焊缝位置。经550℃热暴露后室温拉伸试样的断裂属于延性断裂,600℃热暴露后室温拉伸试样的断裂属于脆性解理断裂,裂纹源均起始于试样的表面。随着热暴露温度的升高和时间的延长,室温拉伸强度总体提高,塑性下降,持久时间也降低,元素在焊接连接区域的分布更加均匀,成分曲线表现得更加平缓,但在Ti-22Al-25Nb侧检测出较高含量的O元素,说明该侧合金易被氧化。     

稀土元素Y对Ti-600合金热稳定性的影响

研究了添加与未添加稀土元素Y的合金固溶时效(STA)处理后以及高温长时暴露(600℃/100 h)后毛坯热暴露的室温拉伸性能,结合显微组织等的分析,探讨了Y对合金热稳定性能的影响。结果表明:稀土元素Y的添加可使合金室温塑性提高,STA时室温延伸率提高25%,600℃热暴露100 h后则提高51.9%。热暴露后,添加稀土合金的塑性损失率明显低于不加稀土合金。合金中,稀土元素Y主要以稀土氧化物Y2O3的形式弥散析出。通过细化组织、降低铝当量、改变合金中的位错组态,改善合金的室温塑性,提高合金的热稳定性。     

热诱导孔洞对FGH97高温合金性能的影响

利用金相设备和力学性能测试装置检测含不同孔隙率的FGH 97高温合金的组织及力学性能，分析不同孔隙率对FGH97高温合金力学性能的影响。结果表明:随着孔隙率的增加，FGH97高温合金的室温屈服强度和抗拉强度降低，延伸率下降；Charpy冲击功随着孔隙率增加而显著下降；FGH97高温合金的拉伸和冲击断裂机制为微孔聚集型断裂，拉伸和冲击断口呈现大量韧窝特征；热诱导孔洞会促进裂纹的萌生和扩展。     

超细晶Cu-Cr-Zr合金的高温拉伸性能及断裂机制

研究了2种变形处理方式下的超细晶Cu-Cr-Zr合金从室温到600℃的拉伸性能、断口微观组织特征及其断裂机制.结果表明:经4道次等径弯曲通道挤压(ECAP)+时效+4道次ECAP变形处理的合金(No.1试样)的抗拉强度随拉伸温度的升高而降低,室温时,合金抗拉强度为577.17 MPa,延伸率为14.6%;在300℃开始发生动态再结晶软化,抗拉强度迅速减小,到600℃时抗拉强度仅为59.12 MPa.经过8道次ECAP+时效变形处理的合金(No.2试样),室温抗拉强度为636.71 MPa,延伸率为12.1%;从400℃开始析出相对晶界的钉扎作用开始逐渐减弱,抗拉强度大幅降低,600℃时的抗拉强度为65.20 MPa.No.2试样比No.1试样具有更好的室温性能和热稳定性.2种方式处理下合金延伸率随拉伸温度的升高而升高,在高温下都表现出超塑性.高温拉伸断口微观形貌为大量密集、深入的韧窝,其高温断裂机制为微孔聚集的韧性断裂.     

DZ125高温合金断裂特征

对DZ125定向凝固高温合金的室温、高温拉伸,高温低周、高周疲劳,以及疲劳/蠕变交互断裂特征进行了研究。结果表明:DZ125合金室温、高温拉伸断口具有类解理断裂、韧窝断裂和沿枝晶断裂的混合特征,断裂机制为中心微孔聚集型断裂;高温低周疲劳断裂断口与主应力方向垂直;高温高周疲劳断裂断口疲劳裂纹扩展第一阶段表现为类解理小平面和平行锯齿状断裂特征。低周/蠕变交互断裂特征与相同条件下低周疲劳断口主要存在3方面差异:疲劳扩展区面积明显减小;断口上的撕裂棱线较多且相互连接;断口上氧化严重,特别是在疲劳扩展区,存在明显的致密氧化层。     

铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金的室温力学性能

对具有柱状晶组织的铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金纵向和横向试样进行了室温拉伸、室温压缩和三点弯曲试验,并对拉伸试样断口进行了分析。结果表明:铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金力学性能存在强烈的各向异性。横向试样的拉伸性能和弯曲性能远远优于纵向试样,但压缩屈服强度低。合金的力学性能取决于加载轴与片层界面的角度,而不是柱状晶轴的方向。横向拉伸试样的拉应力与片层界面平行,α2/γ片层相界面对裂纹的阻碍作用对提高拉伸性能起到了重要作用。纵向压缩试样的压应力与片层界面垂直,使片层间的微裂纹闭合不扩展,压缩屈服强度较横向试样高。     

电子束选区熔化Ti-6Al-4V显微组织与疲劳性能研究

采用电子束选区熔化成型技术制备了Ti-6Al-4V合金试样,研究了成型态与热等静压态的显微组织、拉伸及高周疲劳性能。结果表明,成型态的组织为沿沉积方向生长的柱状晶;柱状晶内部以魏氏组织为主,也有α/β片层组织存在。成型态材料的拉伸强度并未受到少量气孔及未熔合缺陷的影响,其强度和延伸率达到了ASTM标准。热等静压消除了材料内部缺陷,但显微组织发生粗化,材料抗拉强度下降约5%,但延伸率提高了约35%。热等静压后Ti-6Al-4V合金的高周疲劳性能得到显著改善,在1×10₇寿命,R=0.1的测试条件下,疲劳极限达到600MPa。根据断口信息分析了典型试样的裂纹萌生与扩展行为,大多数试样的裂纹源位于表面,材料拉伸性能分散性较大是疲劳寿命分散性大的主要原因之一。     

电子束选区熔化Ti-6Al-4V合金的显微组织与疲劳性能

采用电子束选区熔化成型技术制备了Ti-6Al-4V合金试样,研究了成型态与热等静压态合金试样的显微组织、拉伸及高周疲劳性能。结果表明,成型态的组织为沿沉积方向生长的柱状晶;柱状晶内部以魏氏组织为主,也有α/β片层组织存在。成型态材料的抗拉强度并未受到少量气孔及未熔合缺陷的影响,其强度和延伸率达到了ASTM标准。热等静压消除了材料内部缺陷,但显微组织发生粗化,材料抗拉强度下降约5%,但延伸率提高了约35%。热等静压后Ti-6Al-4V合金的高周疲劳性能得到显著改善,在1×10~7寿命,R=0.1的测试条件下,疲劳极限达到600 MPa。根据断口信息分析了典型试样的裂纹萌生与扩展行为,大多数试样的裂纹源位于表面,材料拉伸性能分散性较大是疲劳寿命不稳定的主要原因之一。     

TG6钛合金的热稳定性及其在高温下的部分恢复

Thermal Stability of TG6 Titanium Alloy and Its Partial Resumption at High Temperature     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

V-5Cr-5Ti合金的拉伸性能及其强化机理

对真空熔炼V-5Cr-5Ti合金开展了均匀化退火、热锻开坯、冷轧变形和热处理实验,利用万能试验机、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了V-5Cr-5Ti合金中析出相对力学性能影响,估算了V-5Cr-5Ti合金中析出相强化的效果。结果表明：铸态V-5Cr-5Ti合金存在以片层状析出相为特征的树枝状析出相,合金均匀化退火后析出相由片层状转化为针状,由树枝状转化成团聚状。析出相在变形过程中破碎成短条状或球状颗粒。铸态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为505.0 MPa、415.0 MPa和8.2%,断裂机制为脆性的解理断裂。均匀化热处理后断裂机制转变为沿晶断裂和准解离断裂共存的混合型断裂。80%冷变形＋热处理后合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为487.3 MPa、382.7 MPa和26.2%,由于晶粒及析出相形态的变化,合金塑性得到大幅改善。锻造和冷轧后合金断裂机制为韧性的微孔型断裂。析出相以Orowan强化机制增强V-5Cr-5Ti合金,以80%冷轧1000 ℃/1 h退火状态合金为例,由析出相强化获得的屈服强度增量约为50.1 MPa。     

固溶处理对高氮不锈钢微观组织及力学性能的影响

高氮不锈钢具有优异的综合性能。通过增加铬、锰含量在氮分压为80 000 Pa下成功冶炼出氮质量分数为0.54%的Cr-Mn-Mo系高氮不锈钢;试样钢热轧后分别经800、900、1000、1100、1200 ℃保温1、2、3、4、5 h固溶处理后正交分析,研究在不同温度和保温时间下的组织、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、断面收缩率和强塑积,旨在找到试验钢最佳的热处理温度和时间。结果表明,未经固溶处理和经800、900 ℃固溶处理后的试样中有Cr₂N析出,1200 ℃固溶处理后试样中析出铁素体,1000、1100 ℃固溶处理的材料为纯奥氏体组织,且在1000 ℃下保温4 h的试样塑性最好并有较高的强度,其断面收缩率和断后延伸率分别可以达到67.5%和69.5%。未经热处理的试样强度最高,并且断面收缩率和断后延伸率仍然保持在42%和49.9%。在1000 ℃下保温1 h的试样综合力学性能最好,强塑积可达到58.59 GPa%。     

Annealing and Test Temperature Dependence of Tensile Properties of UNS N04400 Alloy

Effects of annealing and test temperatures on the tensile behavior of UNS N04400 alloy have been examined. The specimens were annealed at 800, 1000, and 1200 °C for 4 h under vacuum in a muffle furnace. Stress-strain curves of the specimens were obtained in the temperature range 25-300 °C using a universal testing machine fitted with a thermostatic chamber. The results indicate that the yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS), and percentage elongation of the specimens decrease with increase of annealing temperature. By increasing the test temperature, the YS and UTS decrease, whereas the percentage elongation initially decreases with increase of test temperature from 25 to 100 °C and then increases with further increasing the temperature up to 300 °C. The changes in the tensile properties of the alloy are associated with the post-annealing microstructure and modes of fracture.     

Effect of swaging on microstructure and mechanical properties of liquid-phase sintered 93W-4.9(Ni,Co)-2.1Fe alloy

The effect of swaging on the microstructure and mechanical properties of 93W-4.9Ni-2.1Fe alloy was investigated. The alloy was prepared by liquid-phase sintering under hydrogen atmosphere followed by vacuum heat treatment and swaging at 600 °C with different area reductions (ranging from 15.0% to 84.8%). The as-swaged alloy with area reduction 84.8% exhibits the highest ultimate tensile strength (about 1490 MPa) and the lowest elongation (about 2.5%), which has been attributed to higher fraction of tungsten cleavage. For the as-sintered alloys, the fracture modes are a combination of the ductile rupture of W-Ni-Fe-Co matrix, transgranular cleavage of the tungsten particles, W-W interfacial segregation and W-M interfacial debonding, whereas transgranular cleavage of the tungsten particles is the main characteristic in the as-swaged alloy. Transmission electron microscopy images indicate that tungsten grains and W-Ni-Fe-Co matrix phase are composed of high-density dislocations. Based on the results, when running the swaging of 93W-4.9(Ni, Co)-2.1Fe alloy at 600 °C, the strengthening mechanism can be mainly due to the working-hardening.     

铸态镍钛形状记忆合金的断裂行为及显微组织(英文)

通过真空自耗电极熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金。为了研究其断裂力学性能,进行铸态镍钛形状记忆合金的拉伸和压缩实验。为了更好地理解镍钛形状记忆合金的组织演变及断裂行为,分析铸态镍钛形状记忆合金及其断裂样品的显微组织。在拉伸加载下,镍钛形状记忆合金在750°C时具有较高的塑性,表现为韧性断裂,但在室温和-100°C时表现出较差的塑性,具有解理断裂和穿晶断裂的特征。在-100°C的压缩加载下,铸态镍钛形状记忆合金发生剪切断裂,剪切断裂面法线与压缩轴呈45°,具有解理断裂的特征,裂纹经由穿晶断裂而扩展。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

Aging precipitation behavior and its influence on mechanical properties of Mn18Cr18N austenitic stainless steel

The aging precipitation behavior in Mn18Cr18N austenitic stainless steel was investigated at temperatures from 600 °C to 900 °C. During isothermal aging treatment, the primary precipitate was Cr₂N with a = 0.478 nm and c = 0.444 nm, and it preferentially nucleates along initial grain boundaries and gradually grows towards the interior of grains in discontinuous cellular way. Meanwhile, a small amount of granular face-centred cubic M₂₃C₆ with a = 1.066 nm also were observed, which mainly form along grain boundaries. The effect of these precipitates on mechanical properties of the alloy was studied. It was found that precipitates result in degeneration of the matrix hardness. Meanwhile, the SEM morphologies of aged tensile sample show that the brittle fracture predominates during deformation, i.e. the fracture mode transforms from intergranular fracture to transgranular fracture with the increasing of aging time. Compared with the solution-treated sample, the strength of the aged tensile samples slightly decreases and plasticity remarkably deteriorates.