Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd镁合金微观组织及裂纹演变行为

利用XRD、SEM、TEM、EDS等测试方法对Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd镁合金微观组织结构进行表征与分析,并采用原位拉伸试验研究了合金显微组织对裂纹萌生及扩展行为的影响。结果表明:试验合金组织中主要包括α-Mg基体,β-Mg_(17)Al_(12),α+β共晶相,Al_(11)Nd_3针状相和Al_2Nd颗粒相。Al_2Nd存在孪晶结构,孪晶面为{11 1},Al_(11)Nd_3存在连续的凹凸界面结构。合金室温原位拉伸试验结果表明:裂纹主要在粗大的β-Mg_(17)Al_(12)相内部萌生,裂纹扩展方式包括沿晶扩展和穿晶扩展。裂纹穿晶扩展主要归因于沿晶界分布的Al_(11)Nd_3、Al_2Nd相与周围组织界面结合能力较强,Al_(11)Nd_3凹凸界面对基体与共晶组织的啮合作用显著。     

Cu对高压凝固Mg-9Al-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了常压及2 GPa级高压作用下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金微观组织和力学性能。结果表明:常压下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金铸态组织由等轴晶α-Mg、连成网状分布在枝晶间"骨骼状"的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相和枝晶间富铝而形成的白色层片状中间相β-Mg_(17)Al_(12)以及极少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸为192μm。在2 GPa高压凝固后,微观组织由等轴晶α-Mg、呈颗粒状或长岛状断续分布在枝晶间的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相以及少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸仅为23μm,Al在基体中的固溶量高达5.81%;该合金的室温压断最大抗力为475 MPa,断面膨胀率为31%,比常压下的铸造合金分别提高53%和38%。其凝固组织细化、颗粒状或岛状共晶相β-Mg_(17)Al_(12)的弥散强化以及Al在基体中的固溶强化是其强度提升的主要机制,而组织细化和晶间第二相形态的改变是其塑性提升的主要原因。     

多晶Be室温拉伸变形和断裂行为

通过SEM原位拉伸实验观察室温下多晶Be的变形、裂纹萌生和扩展过程,利用电子背散射衍射(EBSD)标定断裂解理面,结合OM分析孪晶变形,研究多晶Be室温拉伸变形和断裂行为及其机理.结果表明,室温拉伸应力条件下,多晶Be的滑移和孪晶变形均难以发生.滑移带仅在少数取向有利的晶粒中出现,最终孪晶变形晶粒约占晶粒总数的5%.变形过程中存在(0001)基面和{1010}柱面之间的交滑移.多晶Be的微裂纹起源于晶界一侧,发生穿晶扩展后,在另一侧晶界终止,裂纹萌生符合Stroh位错塞积生裂纹理论.因晶界对裂纹强烈的阻碍作用,多晶Be的裂纹长大依靠不同微裂纹之间的汇合,汇合路径有解理台阶和撕裂2种.多晶Be断裂基本解理面为(0001)基面和{1010}柱面,两者均是多晶Be解理萌生和扩展的主要路径.未观察到因孪晶变形诱发的微裂纹.     

挤压铸造准晶增强AZ91D镁基复合材料组织与性能（英文）

为了改善AZ91D镁合金的性能,采用挤压铸造法制备了Mg-Zn-Y准晶中间合金增强AZ91D镁基复合材料,研究了准晶中间合金含量对复合材料组织和性能的影响。结果表明挤压铸造工艺可以有效细化晶粒,复合材料的显微组织主要由α-Mg基体、晶界上分布的β-Mg_(17)Al_(12)相以及Mg_3Zn_6Y准晶颗粒组成,准晶颗粒和α-Mg基体之间形成稳定结合。当准晶中间合金含量为5%时,抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3 MPa和9.2%。复合材料的强化机制为细晶强化和准晶颗粒强化。     

氢对纯Nb形变与断裂微观过程影响的研究

本文用带有拉伸装置的扫描电镜和金相显微镜,研究了纯Nb在室温电解充氢后形变和断裂的动态微观行为。结果表明,Nb的氢化物都在{100}晶面析出,较多的正交针状氢化物能构成魏氏组织。固溶氢的α基体在拉伸变形时,有明显的滑移线和晶界凸起,裂纹萌生在形变带或晶界处。含氢化物的基体在拉伸时表现出完全的脆性,呈穿晶解理断裂。解理面上有各种脆性断裂特征的花样和两种氢化物,裂纹多从氢化物处萌生。     

IN SITU STUDY OF EFFECT OF HYDROGEN ON DEFORMATION AND FRACTURE BEHAVIOUR IN Nb

本文用带有拉伸装置的扫描电镜和金相显微镜,研究了纯Nb在室温电解充氢后形变和断裂的动态微观行为。结果表明,Nb的氢化物都在{100}晶面析出,较多的正交针状氢化物能构成魏氏组织。固溶氢的α基体在拉伸变形时,有明显的滑移线和晶界凸起,裂纹萌生在形变带或晶界处。含氢化物的基体在拉伸时表现出完全的脆性,呈穿晶解理断裂。解理面上有各种脆性断裂特征的花样和两种氢化物,裂纹多从氢化物处萌生。     

Ni-20Cr-18W基高温合金热轧组织演变和力学性能

采用力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)研究了热轧态固溶强化型Ni-20Cr-18W基变形高温合金的室温拉伸行为、微观组织演变及断口形貌,结合X射线衍射(XRD)确定了合金的相结构。结果表明,合金热轧态组织由再结晶后的细小等轴晶粒构成,晶粒尺寸为20~30μm,可达ASTM 7级,组织中可见大量退火孪晶,M6C型碳化物颗粒主要弥散分布在晶界上。热轧态合金由于组织细化使抗拉强度升高,断裂方式以穿晶断裂为主,碳化物颗粒成为导致拉伸断裂的裂纹源,使合金塑性下降。合金的室温拉伸断口呈韧性等轴韧窝,韧窝中心为M6C型碳化物颗粒。     

Ca含量对Mg-5Al-10Zn-xCa镁合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-10Zn-xCa(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5,质量分数,%)镁合金。通过X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-10Zn-xCa合金主要由α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、MgZn_2和Al_2Ca相组成。当Ca含量从0.25%增加到1.25%时,β-Mg_(17)Al_(12)相由粗大的网状转变为细小的网状分布于晶界上,基体晶粒显著细化,此时合金的室温抗拉强度达到最大值157 MPa,较未加Ca时提高了49.5%;Ca含量继续增加至1.5%,晶粒及β-Mg_(17)Al_(12)相又发生粗化,抗拉强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

Inconel 740H合金原位高温拉伸微裂纹萌生扩展研究

利用自主研发的SEM原位高温拉伸台,研究了750℃高温条件下镍基高温合金Inconel 740H单轴拉伸变形过程中微观组织演变规律及微裂纹萌生与扩展机制。结果表明,在室温和高温条件下,Inconel 740H合金变形过程中晶界是主要的裂纹萌生源,但是在室温时微裂纹也会在晶内萌生。通过对原位变形机制的分析表明,750℃高温不仅降低了滑移系的开启能量,使更多的滑移系容易开动,而且弱化了晶界强度,使晶界具有弯曲和滑移的变形特性,从而增强了合金的塑性协调变形能力,但是却降低了合金的屈服强度和抗拉强度,高温同时也使合金晶界的相对强度弱化,导致微裂纹更易从晶界处萌生并扩展。     

2197(Al-Li)-T851合金的疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

研究了2197-T851合金的疲劳裂纹萌生与扩展特性。结果表明,2197铝锂合金的疲劳裂纹萌生与应力水平有关,在较低应力下,主要萌生在第二相粒子、第二相粒子/基体界面以及表面缺陷处,而在较高应力水平下,还出现沿滑移带和晶界处萌生。裂纹的扩展优先沿有利滑移面,在晶粒间的扩展以沿{111}面的穿晶扩展为主,也有沿小角度晶界扩展的情况,合金具有很好的平面滑移性。裂纹在晶粒内的扩展并非沿一个滑移系的直线扩展而是频繁发生偏折,却始终沿{111}面,可剪切共格相δ’粒子造成晶内扩展路径曲折。     

制备工艺对GH4169合金组织结构与蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究制备工艺对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:在热连轧期间,合金发生孪晶变形和位错滑移;与等温锻造相比,热连轧合金中的高密度位错具有形变强化的作用,可提高合金的蠕变抗力.在蠕变期间,等温锻造合金仅发生孪晶变形,而热连轧合金的变形机制是孪晶和位错滑移,其中,合金在热连轧期间形成的高密度位错可诱发蠕变位错发生单取向或多取向滑移,可减缓应力集中,抑制或延缓裂纹在晶界处萌生是使该合金具有较长蠕变寿命的主要原因.蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界扩展、发生解理断裂是2种工艺制备合金的蠕变断裂机制.     

微量镱和过渡元素对Al-Zn-Mg-Cu超强合金晶界特征和性能的影响

通过电子背散射衍射实验对复合添加稀土元素Yb和过渡族元素Zr或Cr的Al-Zn-Mg-Cu超高强合金的晶粒尺寸、晶界类型、晶界特性进行研究,分析了微合金化后的晶界特性对合金力学性能和局部腐蚀(晶间腐蚀和剥落腐蚀)的影响。结果表明:与复合添加Yb和Cr相比,复合添加Yb和Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金具有最佳的再结晶抑制效果;高温固溶-时效处理后,合金晶粒尺寸由40μm显著细化到2.3μm,再结晶程度从98%下降到3%,Σ27晶界所占比例大幅提高,小角度晶界所占比例由8%提高到51%;亚晶界上的析出相与晶内的析出相近似,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著提高,使得合金拉伸断裂时,沿晶断裂分数大幅降低,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著提高。     

新型Al-Ti-B-RE中间合金的合成及其细化性能的研究（英文）

为优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用熔配法工艺合成新型Al-Ti-B-RE中间合金晶粒细化剂,合成反应基于热力学和动力学分析是可能的、存在的、自发向右进行,在适当的工艺条件下,在基体中可生成均匀弥散分布的第二相Al_3Ti、TiB_2、Ti_2Al_(20)RE等粒子。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和力学拉伸试验等分析方法对所合成材料的微观组织、细化效果及力学性能进行了表征。细化试验表明:自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化工业纯铝时,其平均晶粒尺寸小于150μm到达细晶粒度级别。拉伸试验表明:工业纯铝中加入0.2%自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂后有更优的机械性能,与未细化工业纯铝相比,抗拉强度提高了28.39 MPa,延伸率增加了29.97%,其性能明显优于某国产的Al-5Ti-1B丝中间合金细化剂。     

T型通道挤压变形Mg-1.5Mn-0.3Ce合金的超塑性和组织演变

采用T型通道挤压(TCP)对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金(质量分数,%)进行了4道次热挤压变形,其平均晶粒尺寸由原始轧制态的35μm细化至2μm;TEM观察表明,经TCP变形后细小的第二相粒子Mg_(12)Ce弥散分布于晶内及晶界处.变形合金在573—673 K及1×10~(-1)—4×10~(-4)S~(-1)应变速率范围内显示良好的超塑性变形;在温度为673 K及3×10~(-3)s~(-1)条件下,得到最大的断裂延伸率为604%,应变速率敏感系数m为0.36.超塑性变形后断裂区域显微组织观察表明,Mg 1.5Mn-0.3Ce合金超塑性变形的主要机制为晶界滑移,在较高温度、较低应变速率条件下超塑性变形时出现晶内滑移现象,作为超塑性变形的协调机制促进晶界滑移,随应变速率的降低或温度的升高晶内滑移越明显.     

多道次固相合成AZ91D-Nd合金的组织演变规律及力学性能

采用多道次固相合成AZ91D镁合金屑和Mg-Nd中间合金屑,研究了固相合成过程中β-Mg_(17)Al_(12)相和中间合金屑的破碎机理及分散均匀性。结果表明:在多道次固相合成过程中,中间合金屑逐渐破碎,Nd元素溶入晶粒内部,形成固溶强化;以球团状颗粒在晶界处均匀分布,形成第二相粒子强化;粗大的β-Mg_(17)Al_(12)相被破碎,削弱了对基体的割裂影响;破碎的β-Mg_(17)Al_(12)相和中间合金颗粒促进了动态再结晶的发生,形成细晶强化,力学性能明显提高。AZ91D-Nd镁合金的抗拉强度达到323MPa,比铸态时提高了29.2%,伸长率达到7.2%,与铸态的相当。     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅰ.滑移特征

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅰ. SLIP CHARACTERISTICS

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

不同时效温度对GH4169合金钢组织及力学性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜及力学性能测试方法,研究热连轧GH4169合金钢在不同时效温度下力学性能及微观组织的变化规律,揭示其变形机制。结果表明,时效处理可细化试验钢组织,晶粒细化至4⁶μm,同时析出γ'和γ'等弥散相;随着测试温度的升高,合金钢的抗拉强度和屈服强度降低,伸长率提高,其主要变形机制是位错控制的双向滑移和孪晶的多向变形,且随着形变的增加,合金钢晶界处因积塞萌生的裂纹数目随之增加直至断裂。     

超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为

对于微合金化处理的42CrMoVNb钢，通过快速循环热处理的方法获得最小2μm的超细奥氏体晶粒，采用缺口拉伸延迟断裂实验研究了超细晶粒试样的延迟断裂行为。结果表明，随着晶粒细化，42CrMoVNb钢的强度和缺口拉伸延迟断裂抗力逐渐提高；但当晶粒细化到2μm时，强度和延迟断裂抗力均不再提高，在高温回火态，当晶粒尺寸在20—4μm范围时，断裂机制主要为穿晶断裂；但当晶粒进一步细化到2μm时，断裂机制转变为沿晶断裂，在低温回火态，不同晶粒尺寸的试样均主要为沿晶断裂，从降低应力集中和夹杂元素晶界偏聚等角度对超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为进行了探讨。     

Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

研究了Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金显微组织及力学性能的影响.通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现,Al3Ti3B中间合金能显著减小AZ91D合金的二次枝晶臂间距与晶粒尺寸,在加入0.3%Al3Ti3B时晶粒尺寸就由原来的约260 μm减小至约100μm.伴随着合金晶粒尺寸的减小,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都明显提高,这主要是由于晶粒细化后能阻碍裂纹扩展的有效晶界增多,晶界强化作用显著;同时,Al3Ti3B中间合金的加入促使溶质均匀分布,使共晶体(α Mg17Al12)形貌发生改变,共晶体尺寸减小,这有利于裂纹切过脆性的共晶体传播,提高合金的变形协调能力.