EFFECT OF SILICON ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF YTTRIUM MODIFIED Ni_3Al BASE ALLOY IC6

1.IntroductionAdirectionallysolidifiedNi3AIbasealloyIC6hasbeenrecentlydevelopedinBIAMasahigh-temperaturestructuralmaterialusedforadvancedjet--enginebladesandvanesoperatinginthetemperaturerangeof1000mll50oC[1].Thealloynotonlyhashighyieldstrengthandfairlygoodductilityfromroomtemperatureto1100"C,butalsohashighcreepresistanceinthetemperaturerangeof760--1100"C.Itsoxidationresistancehasbeensubstantiallyimprovedbytheadditionofproperamountsofsiliconandyttrium[2--4].Siliconmaybeusedasrefiningaddit…     

22Cr-25Ni奥氏体耐热钢高温时效的组织及性能

通过对新型22Cr-25Ni奥氏体耐热钢经650 ℃、700 ℃高温时效不同时间后进行硬度、室温拉伸、冲击试验,并利用光学显微镜、扫描电镜观察了其显微组织和室温冲击断口,研究了22Cr-25Ni钢时效后力学性能变化情况。结果表明,22Cr-25Ni钢经高温时效后,硬度、室温拉伸强度得到强化,在时效1000 h后达到最大值之后趋于稳定,22Cr-25Ni钢同时具有明显的时效脆性倾向,冲击吸收能量下降幅度较大,650 ℃时效100 h后冲击吸收能量由时效前的198 J下降到111 J,700 ℃时效100 h后冲击吸收能量仅为47 J,随着时效时间继续增加,当时效3000 h后冲击吸收能量减少到20 J,随后趋于稳定。22Cr-25Ni钢在高温时效后的力学性能变化主要是由CrNbN(Z相)、M₂₃C₆、MX这3种析出相的共同作用造成的。     

核反应堆用FeCrAl合金板材的试制及其组织性能研究

在对Fe13Cr5AlxNb合金熔炼、锻造、轧制等制备工艺研究的基础上,利用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜以及电子背散射衍射研究了合金板材的微观组织演化特征。研究了不同热处理温度（800、850、900、1 000 ℃）下合金板材中第二相的析出特点及对其力学性能的影响规律。结果表明,合金板材在800 ℃保温5~25 h后,其室温力学性能稳定;合金板材在800~1 000 ℃、20 h高温时效后,在800~850 ℃时,其强度稍有降低,而在900~1 000 ℃时,其强度随温度的升高而提升。同时,对不同Nb含量的合金板材常温和高温力学性能进行了测试,Nb质量分数为1.0%~1.5%时,合金板材具有良好的力学性能。     

二级时效温度对7B04-T74铝合金薄板组织及性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜组织分析手段和室温拉伸、电导率、剥落腐蚀、疲劳极限性能测试方法,研究了二级时效温度对7B04-T74合金2 mm厚薄板组织与性能的影响。结果表明:二级时效温度由165 ℃逐渐升高至175 ℃时,7B04-T74合金晶粒组织特征没有明显变化,晶内析出相数量减少且尺寸增加,晶界析出相粗大且断续分布;7B04-T74态铝合金薄板的室温拉伸抗拉强度、屈服强度明显降低,其伸长率无明显变化,电导率明显提升,剥落腐蚀级别无明显变化趋势。通过对比不同二级时效温度下7B04铝合金的组织与性能测试结果可知,7B04合金2 mm厚薄板由退火状态到T74状态的最优二级时效温度为173 ℃。     

时效工艺对纳米结构2297铝锂合金力学性能与微观组织的影响

采用535 ℃×2 h固溶制度,将热锻态2297铝锂合金固溶水淬后冷轧,冷轧压下量为95%,然后将轧制样品在不同温度(120~190 ℃)和时间(0~80 h)范围内进行时效处理。采用拉伸、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试方法,分析时效温度和时间对铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:时效前的大塑性变形能获得纳米结构组织,能促进T₁相均匀细小地析出,缩短合金达到峰时效的时间,最终成功制备了高强高塑性铝锂合金。在120~140 ℃温区内时效时,时效温度越高,达到峰时效的时间越短、强度越高。140 ℃达到峰时效时间缩短为40 h,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为525 MPa、478 MPa和7.7%,主要强化相为细小的T₁相。在170~190 ℃温区内时效时,时效温度越高,达到峰时效的时间越短,但抗拉强度与屈服强度迅速下降。170 ℃时效8 h达到峰时效状态,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别是503 MPa、462 MPa和5.0%,主要强化相仍为T₁相,但已经明显粗化。     

双级时效制度对6156铝合金组织和性能的影响

采用拉伸力学性能测试、电导率测定、晶间腐蚀实验及透射电镜分析等手段研究双级时效处理条件下6156铝合金的力学性能、电导率、晶间腐蚀和显微组织结构,采用正交实验优化双级时效工艺。结果表明:在本研究范围内,6156铝合金双级时效的四因素中第一级时效制度对合金的力学性能和电导率影响不大,第二级时效温度和时间是影响合金最终性能的主要因素。对于6156铝合金,最佳双级时效工艺为(175℃,6 h)+(210℃,5 h),相对于T6态,合金强度稍有降低,电导率上升,腐蚀类型也由晶间腐蚀转变为点蚀,腐蚀深度明显变浅。电镜观察结果表明:双级时效处理后,晶内析出大量的Q′相,晶界析出相球化且析出相之间的间距增大,呈断续分布,无沉淀析出带(PFZ)变宽,这种微观结构能有效提高6156合金的电导率和腐蚀性能,同时使合金具有较高的强度。     

固溶时效对Al-4.6Cu-0.9Li合金组织与拉伸性能的影响

通过组织分析和常温拉伸性能测试,研究了固溶时效对Al-4. 6Cu-0. 9Li合金组织与拉伸性能的影响。结果表明,经520℃固溶处理0. 5 h后,试验合金冷轧板材中Al₇Cu₄Li和Al₂CuLi相均固溶充分,仅剩下少量难溶的Al7Cu2Fe相;时效前引入预变形后可明显缩短试验合金到达峰值态的时间,且大幅提高时效态合金的强度值;主要归因于时效前的预变形处理引入的大量位错为大量细小弥散分布的T₁相快速析出提供了非均匀形核区域。此外,由于预变形量为6%时,合金中的主要强化相为T₁和θ’相共同析出,不同类型析出相对多系滑移的有效阻碍使合金达到了强塑性的综合性能提高。      

固溶时效温度对锻后QAL10-4-4铝青铜组织与性能的影响

以热锻后QAL10-4-4铝青铜合金为研究对象,经过不同固溶、时效温度处理后,对其进行显微分析,常温力学性能及硬度测试。结果表明:铝青铜合金的最佳固溶温度为850 ℃,此时在α相及k相的基础上析出少量β′相,合金获得较高的强度和硬度。在此基础上进行650 ℃×2 h时效处理,由于β′马氏体分解析出的细小颗粒状k相导致的析出强化和合金析出的更细的α相相互作用,合金的抗拉强度726 MPa,屈服强度491 MPa,硬度209 HBW,伸长率22.7%,较原始组织性能均有明显提升,可以获得较好的强韧性配合。     

固溶和时效温度对IMI834钛合金板材组织和性能的影响

研究了不同固溶时效温度对IMI834合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:IMI834合金板材经低温热处理的组织和轧态没有明显差别,室温强度也与轧态基本保持不变;合金在α+β两相区热处理后得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,室温强度略有增加,塑性的变化规律与强度相反,初生α相含量的减少对板材的室温强度没有明显的影响。随着时效温度的提高,板材的室温强度降低,塑性有所降低。板材的600 ℃高温力学性能变化规律与室温相似,但断面收缩率较室温好。本试验得到的较优的热处理制度为1035 ℃×1 h, AC+(700~750) ℃×4 h, AC。     

固溶-时效对新型高强高淬透性热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能的影响

采用力学性能测试、金相观察（OM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微分析（TEM）研究了固溶-时效工艺对Al-6. 6Zn-1. 8Mg-0. 24Cu-0. 23Mn-0. 21Zr（wt%,7046A）合金挤压板带显微组织与力学性能的影响。结果表明:合金适宜的固溶-时效工艺为470℃×1 h固溶随后120℃×24 h人工时效。在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为570 MPa、532 MPa和10. 9%。T6态合金的物相组成为Al基固溶体、含Mn和Zr的初晶相以及3～5 nm的η’（MgZn₂）析出相,与此同时,晶界上析出η（MgZn₂）平衡相。合金的强化机制为固溶强化、亚结构强化和时效强化。      

热处理对Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、XHB-3000型布氏硬度计和万能电子拉伸实验机等研究了Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金的最佳热处理工艺和热处理对合金显微组织及性能的影响。结果表明:合金的最佳固溶工艺为485℃×16 h+505℃×16 h,时效工艺为225℃×12 h。铸态合金主要由初生相α-Mg基体和大量处于晶界处网络状的Mg5Gd、Mg24Y5、Mg2Ca相组成。经固溶时效后,相种类没有变化,但晶界变得清晰,第二相的形貌显著改变,呈颗粒状和短棒状均匀分布在基体上,组织得到明显改善,合金的力学性能显著提高,时效态合金的抗拉强度、屈服强度及硬度均显著优于铸态合金,分别由原来的217 MPa、185 MPa和92 HB增加到265 MPa、228 MPa和121 HB,这主要归功于时效沉淀强化的作用。     

新型高强韧铝锂合金的显微组织和性能

通过室温拉伸试验、热稳定化试验、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等方法对人工时效状态下新型高强韧铝锂合金厚板室温拉伸性能、热稳定性、断口形貌以及微观组织进行了研究。结果表明,合金进行室温拉伸试验时,厚板T/2厚度位置处的强度和伸长率均高于T/4厚度位置,这是由于板材进行轧制变形时,T/2厚度位置处变形量较大,位错密度更高,后续时效处理时会析出更多的强化相;稳定化时间一定时,随稳定化温度的升高,合金强度先增加,稳定化温度超过175℃后,强度逐渐降低,合金的热稳定性主要取决于稳定化处理后析出相的变化,稳定化温度低于150℃时,T₁相具有较好的耐热性,析出相的尺寸和数量变化较小,稳定化温度进一步升高后,T₁相数量逐渐减少。     

时效处理对5A06铝合金压铸件组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了时效处理对5A06铝合金压铸件组织与性能的影响。结果表明:随着时效温度升高,合金压铸件的抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,伸长率先降低后升高,最佳时效温度为240℃;在240℃时效过程中,合金压铸件的综合力学性能随着时效时间的延长呈现先上升后趋于平稳的趋势,最佳时效工艺为240℃×4 h,此时合金力学性能得到明显改善,抗拉强度提高了10.43%,伸长率略微降低,其强化机理主要为时效过程中进一步析出的β(Al₈Mg₅)相的第二相强化。时效处理后合金压铸件的断裂方式依旧为准解理断裂。     

高温时效对00Cr13Ni6Mo2不锈钢组织及性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射、光学显微镜和透射电镜等研究了一种13Cr超级马氏体不锈钢(00Cr13Ni6Mo2)的高温力学性能和高温时效后的力学性能、物相组成及显微组织。结果表明:00Cr13Ni6Mo2钢在高温下可保持较高的屈服强度,但当超过Af(奥氏体转变完成点)温度后,屈服强度迅速下降;600℃时效后,马氏体基体中的位错密度明显降低,同时产生了一定量的逆变奥氏体,导致时效100 h后其屈服强度从824 MPa降至682 MPa(下降17.2%),而抗拉强度和伸长率变化不大;800℃时效过程中,试验钢的组织完全奥氏体化,在降温过程中组织转变为淬火马氏体,故其具有典型的淬火马氏体性能特征,时效100 h后抗拉强度从858 MPa升至1031 MPa(提高20.2%),同时伸长率从22.5%降至15.0%。     

长时服役后T92钢管的微观组织及力学性能变化

通过扫描电镜、透射电镜等技术定量研究了T92耐热钢服役80 000 h后的微观组织结构和力学性能,并与未服役的同批次材料进行了对比。结果表明,在服役80 000 h后,T92钢管材的马氏体板条上析出了大量的M₂₃C₆相和Laves相,在板条内部析出MX相,马氏体板条宽度明显增加,但仍然保持着典型的马氏体板条形貌。T92钢室温和610 ℃高温抗拉强度、屈服强度均较未服役样品的低,但室温条件下性能相差较小,而高温条件下的下降幅度较大,且屈服强度接近标准要求的下限。析出相强化和板条强化是T92耐热钢在长时服役后仍具有较高性能的原因。     

双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响

采用拉伸试验机、扫描电镜、金相显微镜等仪器,研究了双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响。结果表明:初始态2A12铝合金经495 ℃×12 h均匀化退火处理后,组织趋于均匀,析出较多弥散T相。双级时效对镦粗变形铝合金抗拉强度的提升相比单级时效有更明显的作用,且双级时效的二级时效温度和时间是提高强度的主导因素,二级时效温度不宜超过200 ℃,保温时间不宜超过6.5 h,否则会导致材料过烧,强度下降。因此2A12铝合金最佳热处理工艺为495 ℃×1 h固溶+100 ℃×2 h+180 ℃×6.5 h时效,经该工艺处理后,晶粒细化,第二相强化作用增强,材料综合性能优异。     

喷射成形含锰Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

为提高Al-Zn-Mg-Cu合金的强度,利用喷射成形的方法制备了含锰Al-Zn-Mg-Cu合金锭,并利用X射线衍射（XRD）、光镜（OP）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和示差扫描热分析（DSC）研究了其微观组织特征。结果表明：喷射沉积坯主要由晶粒尺寸为5～25μm的细小等轴晶粒、MgZn2和Al6Mn相组成。纳米级的MgZn2颗粒弥散分布于基体,而平均尺寸为5μm的Al6Mn一次相颗粒沿晶界析出。沉积合金中也发现了少量的CuAl2,Al3Zr和共晶组织。沉积坯中缩孔疏松的体积分数约为12%。DSC分析结果说明大部分溶质原子在喷射成形过程中析出,在450℃以下的加热过程中没有明显的热反应发生。随着退火温度的升高,基体晶粒和Al6Mn颗粒单调长大,但Al6Mn颗粒的长大速率显著低于基体晶粒的长大速率。当退火温度高于375℃时,基体晶粒迅速长大。     

热处理工艺对Mg-6Zn-2.5Cu镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学试验机等研究了铸造Mg-6Zn-2.5Cu合金在铸态、固溶和时效处理下的显微组织和力学性能。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg和(α-Mg+MgZn2+Mg2Cu+CuZnMg)共晶相组成。在455℃固溶12~36 h时,随着时间增加,固溶效果逐渐增强,且在20 h时合金获得了较理想的显微组织及218 MPa的抗拉强度和8.68%的伸长率。随后在180℃时效6~72 h后,合金的拉伸性能随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时后,合金的抗拉强度和硬度达到峰值,分别为249.5 MPa和64.6 HV0.1,比铸态的分别提高了66.5 MPa和26.29%,伸长率在时效12 h时后达到了峰值6.72%。铸态合金的断裂方式以沿晶断裂为主,时效处理后合金的断裂方式为准解理断裂。     

预孪生纯镁及AZ80镁合金退火过程力学性能演变及其机制

对同一加工工艺得到的挤压态纯镁和AZ80镁合金分别进行6%预压缩,之后对无预压缩和预压缩试样在180 ℃退火20 h,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜及压缩试验机等对其组织和强度进行了观察和测定,以研究预孪生纯镁及AZ80镁合金退火过程的性能演变及其机制。结果表明:6%预压缩纯镁经180 ℃退火20 h后,屈服强度较未退火试样降低,不存在退火硬化效应。无预压缩AZ80镁合金直接退火处理后,屈服强度与退火处理前几乎不变;而6%预压缩AZ80镁合金经180 ℃退火20 h后,因组织中有较多的白色第二相颗粒在孪晶和孪晶界析出,阻碍位错的运动和孪晶扩展,屈服强度较退火前提高了20 MPa,出现了明显的退火强化效应。     

粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu系合金的热处理工艺

通过XRD衍射分析、光学和透射电镜观察以及力学性能测试,研究了固溶和时效处理对粉末热挤压法制备的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金组织性能的影响.结果表明:挤压态合金中析出大量MgZn_2相;合金适宜的T6热处理制度为460℃×2.5h水冷+120℃×24h空冷;在此条件下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为731MPa、670MPa和6.2%;晶粒细化是合金T6组织与铸锭挤压Al-Zn-Mg-Cu合金回归再时效(RRA)组织类似的主要原因.