Mg-Mn-RE合金铸态及热处理后显微组织研究

研究了Mg-Mn-RE合金铸态及不同热处理工艺下的显微组织。结果表明:Mg-Mn-RE合金铸态下晶粒内部分布着大量细小的合金相颗粒,而且在晶界附近形成了无沉淀相析出区;520℃保温,不同冷却方式下硬度值变化趋势相同;520℃保温7 h,不同冷却方式下合金的晶粒大小差别不大,物相构成没有发生变化,水冷时孪晶数量比空冷时多,且合金相颗粒没有完全分解、固溶。     

FeCrNiMnZr_x高熵合金组织与力学性能研究

Fe_(27)Mn_(27)Ni_(28)Cr_(18)高熵合金具有优异的耐腐蚀性和抗辐照性,但其屈服强度较低。为提高合金的强度,采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrNiMnZr_x(x=0,0.02,0.03,0.07)高熵合金,并对其组织及力学性能进行表征分析。研究结果表明:FeCrNiMn合金的铸态组织由富Ni、Mn的FCC基体和富Cr的片状BCC相组成。当添加相对含量x=0.02的Zr元素时,FeCrNiMnZr_(0.02)合金中富Cr的BCC相呈短细条状或花边状,有少量小片状或短条状的Ni_(11)Zr_9化合物析出,合金强度和硬度同时升高,具有最佳的综合力学性能。随着Zr添加量的进一步增加,合金中富Cr的BCC相逐渐减少,而枝晶间析出的Ni_(11)Zr_9化合物量逐渐增多,形态也变为长链条状乃至完全网状,合金的屈服强度和硬度升高,但断后延伸率大幅下降。断口分析发现,随Zr含量增加,合金的断裂机制由以韧窝为主的韧性断裂逐渐转变为以解理台阶为主的脆性断裂。     

退火温度对共晶和单相Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金显微组织及硬度的影响

采用电弧熔炼法制备了4个铸态为FCC+B2共晶组织和B2单相的Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金,分析了其相变点,并研究了600,800,1000℃下真空退火10 d对这些合金显微组织及硬度的影响.研究表明:AlCoCrFeNi2.1和Al0.75 Co1.25 CrFeNi合金的共晶反应温度分别为1344℃和1359℃.600～1000℃退火10 d对AlCoCrFeNi2.1高熵合金的显微组织无明显影响;而随着退火温度的增加,Al0.75Co1.25CrFeNi合金中共晶组织的两相层片间距增加.随着Al含量的增加,AlxCo2-xCrFeNi合金的B2相稳定性增加,合金的固相线温度明显升高,显微硬度也明显增加.铸态为B2单相的AlCoCrFeNi合金加热到605.7℃以上会转变为组织细小的FCC+B2+σ三相;继续加热到906.8℃以上,σ相消失,FCC相呈大块状分布.而Al1.75Co0.25CrF-eNi合金需要加热到982.4℃以上才会分解为两种不同成分的B2相.实验发现:退火温度越高,合金的显微硬度越低,这些合金在800℃以下都具有较高的硬度.     

固溶冷却方式对K325合金组织特征的影响规律

采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和差热分析(DTA)等研究了K325合金的铸态组织、凝固行为,以及固溶处理后不同冷却方式对合金组织的影响。结果表明:K325合金铸态组织呈典型枝晶结构,枝晶间分布有条、块状富Nb和Ti的MC型碳化物,其面积分数约0.65%;合金凝固顺序为:L→L+γ→L+γ+MC→γ+MC。采用水冷冷却方式,碳化物主要分布于晶内,其数量和尺寸最小;采用空气冷却,碳化物仍主要分布于晶内,但碳化物数量和尺寸略有提高;采用随炉冷却,二次碳化物沿晶界连续析出,且数量和尺寸显著增加,同时在晶内形成八面体状的MC型碳化物。K325合金固溶处理后采用水冷冷却较为合理。     

热处理对Mg-Y-Gd-Nd-Zr显微组织及力学性能的影响

以快速凝固Mg-Y-Gd-Nd-Zr镁合金为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪等研究了热处理工艺对镁合金组织和性能的影响.结果表明,铸态镁合金内部存在严重的成分偏析,Mg12Nd和Mg24(Y,Gd)5共晶相在晶界处聚集.在525℃固溶处理温度下,随着固溶处理时间(6,8,10 h)延长,合金中非平衡共晶相发生溶解,晶粒不断长大.在525℃/8 h工艺时,Mg5Y第二相分布均匀且合金晶平均尺寸最为理想,成分偏析基本消除.525℃/8h+250℃/16 h热处理后合金晶粒内部析出细小弥散的β析出相,能够阻碍晶粒长大改善镁合金组织及力学性能,因此该工艺是Mg-Y-Gd-Nd-Zr铸态合金最优热处理方案.     

热处理对反向挤压AZ80镁合金组织与性能的影响

采用光学和扫描电子显微观察、X射线衍射及拉伸试验研究了反向挤压AZ80镁合金不同热处理状态下的显微组织及性能．结果表明：反向挤压AZ80镁合金热处理后析出的β－Mg17Al12相（β相）在不同热处理状态下形貌不同．经T6热处理后,口相在晶界处呈层片状析出,与挤压态相比,合金的强度稍有降低,但延伸率明显提高;经T5热处理后,卢相在晶界处仍呈层片状,而在晶内呈颗粒状,与挤压态相比,合金的强度明显提高,但延伸率降低．     

退火态AlCoCrFeNi高熵合金的组织演化规律及力学性能研究

为了研究热处理对高熵合金组织和力学性能的影响,文中使用真空电弧熔炼制备了铸态AlCoCrFeNi高熵合金并加以800℃和1050℃退火处理,检测分析了合金的组织和压缩性能.研究结果表明:铸态合金组织为等轴晶形貌,等轴晶内部分为富含Ni和Al元素的树枝晶与富含Cr与Fe元素树枝晶间区域;800℃退火后合金呈现树枝晶形态,...     

固溶处理对Mg-Gd-Y-Zn合金微观组织及硬度的影响

为研究不同固溶温度和时间对Mg-Gd-Y-Zn合金微观组织及时效对其硬度的影响,通过不同的固溶方式对铸态Mg-Gd-Y-Zn合金进行均匀化热处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和高温激光共聚焦显微镜等方法,对Mg-Gd-Y-Zn合金进行了微观组织分析,利用维氏硬度计测量Mg-Gd-Y-Zn合金的硬度。研究结果表明:随着固溶时间的增加,晶界处块状长周期有序结构相增多,晶粒内部针状长周期有序结构相数量随固溶时间延长而增加,晶界偏析减少。固溶处理10h后,晶内针状长周期有序结构相逐渐减少、消失。该合金在560℃/10h的固溶条件下,晶内针状长周期有序结构相最多,晶界处的条状长周期结构相也较多,该合金在200℃/60h时达到峰值时效,峰值硬度为114HV,晶内针状LPSO结构相较多,穿过晶界生长到相邻晶粒内部,显著提高合金性能。     

含稀土Er的Al-Zn-Mg合金的组织与性能

为了探讨稀土Er对热处理可强化(沉淀强化)的铝合金系作用,采用铸锭冶金法制备了6种含Er量不同的Al-Zn-Mg合金进行了深入分析.通过硬度测试、拉伸力学性能测试、金相观察、X射线衍射和扫描电镜观察,研究了稀土元素Er对Al-Zn-Mg合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明,稀土元素Er可以显著地细化Al-Zn-Mg合金的铸态晶粒,减小其枝晶网胞,当Er的添加量达到w(Er)=0.7％时,枝晶网胞几乎完全消失,晶粒变得非常细小且分布均匀;对于合金的冷轧态组织以及时效态晶粒也有同样的细化效果;添加Er后,Al-Zn-Mg合金在冷轧态及时效态下的屈服强度(σ0.2)及抗拉强度(σh)都得到了显著的提高,但塑性有所降低;稀土元素Er添加到Al-Zn-Mg合金中,主要与Al相互作用形成了Al3Er相.合金显微组织的细化及合金的强化都与该相的形成和析出有关.     

时效态Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金的组织与疲劳性能

为了研究时效处理对Al-7.2Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.08Zr-0.12Sc合金的组织与疲劳性能的影响,利用透射电子显微镜对合金的显微组织进行了观察分析,并针对不同时效状态的合金进行了低周疲劳实验.结果表明,经过150℃×6 h时效处理后,合金晶内析出相较少,晶界无析出相;经过150℃×36 h时效处理后,合金晶内析出相较为细小,并呈弥散分布,同时晶界析出断续分布的平衡相,并存在晶界无析出带;经过150℃×48 h时效处理后,合金的析出相均已长大,且晶界无析出带发生宽化.经过150℃×36 h时效处理后的合金,表现出了较高的循环变形抗力与较长的低周疲劳寿命;不同时效状态合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次之间,以及循环应力幅与塑性应变幅之间均呈线性关系.     

AlCoCrCuFe高熵合金的组织结构与摩擦磨损性能

高熵合金突破传统合金设计思想,依靠近等摩尔比、不低于5种组元混合形成具有远低于平衡相所预测的相数和简单的固溶体结构,从而有可能冲破传统金属材料的性能极限。为了研究多主元合金元素的物相形成机理与显微组织结构对宏观摩擦磨损性能的影响,采用非自耗电弧熔炼技术制备了等摩尔比的Al Co Cr Cu Fe多主元高熵合金。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了Al Co Cr Cu Fe合金的物相结构、显微组织与摩擦磨损性能。研究发现:Al Co Cr Cu Fe高熵合金的显微组织为典型的树枝晶,由简单的BCC相和FCC相构成,且BCC相和FCC相的各衍射峰均普遍较宽。在干摩擦条件下,Al Co Cr Cu Fe/GCr15摩擦副的摩擦系数随摩擦时间增大呈先升高后降低再稳定的过程,其磨损机制由剥层磨损向氧化磨损转变,其平均摩擦系数为0.55,质量损失率为1.44%。结果表明:晶间为Cu元素富集区域;枝晶区域为调幅分解的网格层状结构;枝晶边界附近有纳米颗粒析出。Cu元素晶间富集主要是由于Cu与其他元素的混合焓、结合能力、互溶性、熔点等差异较大引起的;枝晶区域的调幅分解层状结构则主要是因为原子尺寸因素产生的共格应力与弹性交互作用抑制了组织长大;枝晶边界附近的纳米颗粒析出则由迟滞扩散效应、金属遗传性与工艺过程所决定。BCC相和FCC相衍射峰变宽是由于各组元原子半径差较大、各元素等摩尔比存在且混合焓不同、合金内部有较大残余应力以及晶粒尺寸小范围广所致。     

TC21两相钛合金片层组织的静态球化行为

对锻态TC21合金在两相区内进行热处理,研究了其片状组织的静态球化行为。结果表明：两相区内随着固溶温度的升高,α相球化率增加的同时其体积含量迅速减少,固溶时间的延长有利于组织的均匀化,但对提高球化率的作用不大;固溶后随着冷却速度的降低α相的球化率增加,TC21合金经925℃保温2h慢冷后α相的球化率达到95％以上。对α相静态球化的原因分析表明：晶界α相自身的形成特点是其球化的根本原因,其与晶内初生α片交接处的存在对晶界α相的球化有一定贡献;晶内α片的球化是一个片状组织粗化的过程,依靠片层界面缺陷处的溶质原子迁移进行。     

3004铝锰合金铸态组织及性能研究

采用SEM,EDS,TEM等试验方法研究了3004铝锰合金的铸态组织及性能.结果表明:细晶铝锭用于熔炼3004铝锰合金时,其铸态综合力学性能与Al-5Ti- 1B中间合金、Al-10Ti中间合金细化的试样差别不大.3004铝锰合金在未均匀化时,其析出相为粗大的骨骼状共晶组织;均匀化后析出相在一定程度上球化,且晶内析出细...     

铸态和烧结态AlCoCrFeNi高熵合金模拟海水腐蚀性能研究

为了研究铸态和烧结态AlCoCrFeNi高熵合金在模拟海水介质下的电化学腐蚀性能,采用真空电弧熔炼和放电等离子烧结工艺制备AlCoCrFeNi高熵合金,分别采用X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)分析其相结构和微观组织,采用电化学工作站对其进行电化学试验测试。研究结果表明:AlCoCrFeNi铸态合金组织呈现等轴晶形貌,物相为单一BCC结构;烧结态合金组织呈球形形貌,在900℃的烧结温度下,除了BCC相,还出现极少量的B2相以及FCC相。烧结态和铸态自腐蚀电位分别为-0.535 4V和-0.667 6V,自腐蚀电流密度分别为2.914 9×10~(-5) A·cm~(-2)和2.150 4×10~(-5) A·cm~(-2),铸态合金的钝化区比烧结态宽。2种合金均只出现一个容抗弧,且铸态合金的容抗弧半径远大于烧结态合金,表明铸态合金的耐蚀性优于当前烧结温度下的烧结态合金。     

稀土La和Ce对ZL201合金组织影响的实验研究

研究了稀土La和Ce的加入量和不同的热处理工艺对ZL201合金组织的影响.实验结果表明,随着稀土La和Ce质量分数的增加,合金的晶粒尺寸得到了明显的细化,黑色片状析出相T(Al12CuMn2)逐渐减少,在晶界上出现了均匀分布的一些不连续的共晶组织.当稀土加入量为0.5%时合金变质效果达到最佳.随着稀土质量分数的进一步增加,合金会发生过变质,晶粒变得粗大.经0.5%稀土变质的合金经T5′处理后,晶界的连续性分布被打断,晶间显现骨骼状的金属间化合物,晶粒内弥散析出质点状强化相.经T5处理比T5′处理后结果更加明显,晶粒内部析出更多、更明显的黑色细小的弥散硬质点相,合金强化相θ′细化也比较明显.     

硬面合金中碳氮析出物的研究

硬面合金是利用研制的氮合金自保护硬面药芯焊丝在低碳钢板上堆焊得到.Nb和Ti作为最有效的碳氮合金化元素被加入到硬面合金中.用光学显微镜、扫描电镜、电子探针研究了硬面合金中碳氮析出物形态和组成,并进行了热力学分析,讨论了碳氮析出物对组织的影响.结果表明:硬面合金中的碳氮析出物为分布在晶界和位错上的MX(M＝合金元素,X＝C、N)复合型碳氮化物,焊态和热处理条件下具有不同的数量和尺寸.初生碳氮析出物在焊缝凝固过程中形成,并具有较大尺寸;细小的二次碳氮析出物能在堆焊热处理后大量弥散析出,对基体产生明显硬化作用.硬面合金中的碳氮析出沿位错和晶界弥散分布,抑制了富Cr析出相的形成并改善耐晶界腐蚀性能.     

时效时间对新型高强铸造Al-Cu-Mn合金性能和微观组织的影响

本文研究了Al-Cu-Mn铸造铝合金在（540±5）°C保温14h固溶处理后,在175℃下时效时间对其强度、塑性和微观组织结构的影响。研究结果表明：Al-Cu-Mn铸造合金获得较高的拉伸强度（σb﹥455Mpa）和较好的延伸率（δ﹥8%）的时效时间范围是3～8小时,其中5小时时效的拉伸强度σb达到最高480MPa,对应的延伸率为8.2%。时效时间对试样的拉伸强度影响不大,其原因在于强化方式主要以时效沉淀相θ′和二次T相的弥散强化为主。材料的延伸率随着时效时间的延长而下降,时间大于10小时后,延伸率明显下降（<5.0%）,其原因在于时效时间过长,导致了晶界沉淀相从链条状分布变为粗大块状,晶界无析出带过宽,二次T相偏聚严重,晶内出现明显的空白区域,以及晶界呈网状割裂基体等微观组织结构。这些因素的综合作用使得Al-Cu-Mn试样的塑性下降。     

CoCrFeNiCu_2Sn_x高熵合金的微观组织与性能

利用铜模浇铸的方法制备了CoCrFeNiCu2Snx(摩尔比:x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金,研究了Sn的含量对合金组织结构和性能的影响。利用XRD、SEM和EDS分析了高熵合金的相结构、微观组织和成分分布,测试了高熵合金的显微硬度和压缩性能。结果表明,当x=0.2,0.4和0.6时,CoCrFeNiCu2Snx合金的组织形貌没有发生明显的改变,但在合金中形成了一种Sn含量较高、新的FCC3结构相,合金由FCC1、FCC2和FCC3三种面心立方的相构成;当x=0.8和1.0时,合金的形貌依然为枝晶状,但FCC2结构相几乎完全转变为富Sn的FCC3结构相,合金中只有FCC1和FCC3两种结构相。合金的屈服强度和显微硬度随着Sn元素含量的增加而提高,当x=1.0时,合金的屈服强度和显微硬度均达到最高值,分别为1102MPa和391HV。     

AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金的组织性能

为了研究AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金的组织性能,利用等离子弧堆焊方法制备了AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金,并测试了其硬度、耐磨性与热膨胀性能.结果表明,高熵合金组织为枝晶和枝晶间组织.当Mo含量较低时,高熵合金主要组织为单一BCC结构.随着Mo含量的增加,其组织逐渐转变为BCC+FCC结构.当Mo含量为1. 5 mol时,高熵合金重新转变成简单BCC结构.随着Mo含量的增加,高熵合金的硬度和磨损量总体上呈现先升高后降低的趋势.当Mo含量为1. 5 mol时,高熵合金的硬度和磨损量达到最大.     

Mg-Zn-Y合金中准晶相的形成与结构表征

通过合金成分设计 ,采用常规铸造工艺制备出含有一定体积分数准晶相的镁合金 ,其成分为Mg95Zn4.3 Y0 .7(原子比 ) .用楔形模具浇注 ,观察冷却速度对合金的显微组织以及准晶相形成的影响 .结果表明 ,随着冷却速度的增加 ,合金组织得到了一定的细化 ,在不同的冷却速度范围内合金组织包括初生α-Mg相和 2 0面体准晶相 .2 0面体准晶相的成分为Mg3 YZn6,在凝固后期 ,2 0面体准晶相在初生α-Mg相的晶界处与富镁相形成两相共晶组织