Inconel 718合金喷丸层γ"相的析出及应力松弛

Incnel 718合金喷丸后分别在700℃和740℃进行时效处理,采用应力分析仪研究喷丸层的应力分布及应力松弛规律,并通过X射线衍射(XRD)定量分析喷丸层及基体中γ"相的析出动力学.喷丸处理在Inconel 718合金表层形成残余压应力场,表面压应力约为-530MPa,最大压应力距表面约为0.1mm,约-620MPa.喷丸后的时效过程中,表面残余压应力逐渐发生松弛,应力松弛的动力学过程满足Zener-Wert-Avrami关系.700℃和740℃时效时,Inconel 718合金喷丸层及基体中γ"相的析出动力学过程明显不同,喷丸处理促进了γ"相的析出.     

Inconel 718合金喷丸层γ″相的析出及应力松弛

Inconel718合金喷丸后分别在 70 0℃和 740℃进行时效处理 ,采用应力分析仪研究喷丸层的应力分布及应力松弛规律 ,并通过X射线衍射 (XRD)定量分析喷丸层及基体中γ″相的析出动力学。喷丸处理在Inconel 718合金表层形成残余压应力场 ,表面压应力约为 -5 3 0MPa,最大压应力距表面约为 0 1mm ,约 -62 0MPa。喷丸后的时效过程中 ,表面残余压应力逐渐发生松弛 ,应力松弛的动力学过程满足Zener Wert Avrami关系。 70 0℃和 740℃时效时 ,Inconel718合金喷丸层及基体中γ″相的析出动力学过程明显不同 ,喷丸处理促进了γ″相的析出。     

喷丸处理7075铝合金循环载荷下表面残余应力的松弛规律

采用喷丸工艺引入表层残余应力,分析了循环载荷下7075铝合金试样的应力松弛规律,研究了喷丸工艺引入的初始残余应力状态、表层显微硬度及表面粗糙度对试样抗疲劳性能和残余应力松弛的影响.结果表明,喷丸引入的表层残余应力是提高试样抗疲劳性能的主要因素,但表层冷作程度及表面缺口效应对喷丸试样的低周、高周抗疲劳极限和残余应力松弛有很大影响.循环应力水平接近高周疲劳极限时,残余应力无明显松弛;应力水平接近低周疲劳极限时,残余应力发生早期大幅松弛,且残余应力峰外移.     

Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制

Inconel 718高温合金表面制备的铝化物涂层的组织结构及其形成机理,是提高该高温合金抗高温氧化和耐腐蚀性能的关键。采用化学气相沉积法在高温合金Inconel 718表面制备了铝化物涂层,通过结合使用材料热力学模拟软件JMatPro、X射线衍射仪、X射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,详细研究了铝化物涂层的微观组织结构。研究结果表明：在1 050 ℃温度条件下,经过1.5 h反应,Inconel 718表面生成了双层结构的铝化物涂层,其外层厚度为14.1 μm,主要由β-NiAl相组成,内层厚度为5.9 μm,由σ相和Laves相组成;外层的β-NiAl相形成是由Inconel 718高温合金中的Ni元素外扩散至表面后,与环境中的卤化铝反应而生成的;大量的Ni元素外扩散导致高温合金中的γ-Ni相减少,当高温合金中Ni元素的含量（原子分数）减少至49%时γ-Ni相中开始析出Laves相,当Ni元素的含量减少至40%时σ相也开始析出,当Ni元素的含量最终降至9%时Inconel 718高温合金完全转变成由σ相和Laves相组成的铝化物内层。研究结果深入揭示了涂层形成的机理,为优化铝化物涂层制备工艺提供了重要的理论基础。同时,对于Inconel 718高温合金的高温稳定性和腐蚀性能的提升具有实际应用价值。     

热挤压和热处理对Mg_(95)Y_4Zn_1合金显微组织及力学性能的影响

采用热挤压、固溶和时效对Mg_(95)Y_4Zn_1合金进行处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子万能试验机研究合金的显微组织及力学性能。结果表明,铸态合金由α-Mg基体、网状18R-LPSO相和块状M_(24)Y_5相组成,在α-Mg相内存在大量堆垛层错。热挤压后,网状第二相破碎,18R相呈带状沿挤压方向排列,同时α-Mg基体内析出少量14H-LPSO层片。经固溶处理,14H层片的尺寸和数量显著增多。时效处理后,在α-Mg相内部析出大量的β'共格沉淀。与铸态合金相比,挤压态合金的强度显著升高。由于β'沉淀相的析出,时效态合金的强度达到最高,其抗拉强度和屈服强度分别为372 MPa和248 MPa。     

Inconel 718合金中δ相溶解动力学及对缺口敏感性的影响

通过X-射线衍射及高温持久试验Inconel718中δ相在不同温度下溶解的动力学过程，以及δ相含量对缺口敏感性的影响。结果表明，在980，1000和1020℃保温过程中，δ相含量逐渐降低，1020℃保温2h后δ相可完全溶入基体，980℃保温30min,1000℃保温2h后δ相趋于平衡含量3%和0.6%。保温开始阶段，δ相的溶解速度较快且近似为常数，随着时间延长，溶解速度降低，δ相含量在0.62%-2.98%，合金无缺口敏感性，含量低于0.43%时导致缺口敏感，1000℃固溶合金的高温持久性能最佳。     

水射流喷丸强化的试验研究

为获得水射流喷丸强化对材料表面力学特性和疲劳寿命的影响规律,选择喷丸压力、移动速度和靶距为影响因素,应用水射流对2A11铝合金和45钢进行喷丸试验;采用显微硬度计和X射线应力分析仪分别测定喷丸表面显微硬度和表面残余应力,利用扫描电子显微镜进行疲劳断口形貌观察,应用能谱仪进行内部疲劳源区夹杂物成分分析,获得水射流喷丸强化增益效果及疲劳裂纹萌生机制,指出水射流喷丸可以提高两种材料的表面显微硬度、表面残余压应力和疲劳寿命,并存在最大表面显微硬度靶距和最大表面残余压应力靶距,在试验条件下,2A11铝合金和45钢喷丸疲劳试样比未喷丸疲劳试样的疲劳寿命分别最大提高1.74倍和2.67倍,且水射流喷丸疲劳裂纹萌生位置的机制与传统喷丸相同。     

Zr-Al 合金的时效过程与析出相研究

研究了含微量锆的铝合金时效过程中微观组织、析出相结构和合金性能的变化。结果表明:时效过程中先后析出与基体共格的χ相和非共格的Al₃Zr, χ相尺寸小, 时效硬化效果不明显, Al₃Zr 析出相是Zr-Al 合金的主要强化相。Al₃Zr 在合金中呈细小、弥散分布, 其析出与固溶处理“冻结”的空位有关。     

变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响

采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明：合金在220℃/14h到达峰值时效,其硬度约为143.2Hv,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s_-1^{条件下合金抗压强度可}高达682MPa;在100℃及应变速率为1500 s_-1^{条件下抗压强度为}635MPa;在400℃及应变速率为3000 s_-1^{条件下抗压强度为}583MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。     

热挤压和热处理对Mg95Y4Zn1合金显微组织和力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了热挤压、固溶和时效处理对Mg95Y4Zn1合金显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,铸态合金由α-Mg基体、网状18R-LPSO相和块状M24Y5相组成,在α-Mg相内存在大量堆垛层错。热挤压后,网状第二相破碎,18R相呈带状沿挤压方向排列,同时α-Mg基体内析出少量14H-LPSO层片。经固溶处理,14H层片的尺寸和数量显著增多。时效处理后,在α-Mg相内部析出大量的β"共格沉淀。与铸态合金相比,挤压态合金的强度显著升高。由于β"沉淀相的析出,时效态合金的强度达到最高,其抗拉强度和屈服强度分别为372 MPa和248 MPa。     

Si含量对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织与力学性能的影响

通过室温拉伸、高温拉伸,研究了固溶时效态Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能随Si含量的变化关系; 利用扫描电镜、透射电镜和高分辨投射电镜观察不同Si含量合金峰时效态下的微观组织特征变化。研究结果表明: 合金中Si含量增多,会导致Al-Cu-Mg-Ag合金拉伸强度尤其是高温拉伸强度下降; Si含量从0.03%增加到0.20%,合金固溶时效后残余大尺寸第二相粒子(AlFeMnSi)数量增多,合金延伸率明显下降; 当Si含量大于0.10%时,合金基体中开始有β″(MgSi)相析出,影响时效初期析出过程中Mg-Ag团簇的形成,抑制了Ω相的析出,θ'相密度随之增加。     

铜钛合金形变时效过程中强化机理的研究

Cu—2.4 wt%Ti 合金是一种新型弹性材料,在固溶、形变、时效过程中,其强度与塑性均明显提高.目前国内外对这种特性的机理研究文章不多,本文用微观畸变与相析出理论解释了这一特性,对该合金经860℃固溶、50%形变、450℃时效不同时间的强化机制进行了研究.用 SEM 观察了不同条件下的显微组织的形貌及析出相的分布;用 XRD 应力测定法(方差法)测定了衍射线的宽化度,计算出不同状态下的微观畸变量(微观应力的表征)与嵌镶块大小.对结果进行了讨论.     

高温环境下超声滚压工艺参数与涂层表面性能的相关性北大核心

在45#钢基体表面等离子喷涂得到Fe基WC涂层,将喷涂后的试样进行磨削加工,探究不同加工参数下超声滚压对Fe基WC涂层表面性能的变化。利用正交试验研究在不同的超声滚压(USRP)加工参数下,强化处理后Fe基WC涂层粗糙度的变化,明确各加工参数对表面粗糙度影响的显著性。采用三维白光干涉形貌仪、SEM等手段分析Fe基WC涂层的表面粗糙度、截面组织形貌、显微硬度和残余应力。结果表明,工艺参数对粗糙度影响的程度顺序为:温度>主轴转速>静压力>下压量。在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.5 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,高温超声滚压(HT+USRP)处理后Fe基WC涂层表面粗糙度Ra由原本磨削的1.298μm和常温超声滚压(NT+USRP)的0.658μm降至0.211μm;在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.4 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,涂层表面发生塑性变形,晶粒细化,显微硬度由原本磨削后未超声滚压(Untreated)的588.3 HV和NT+USRP的712.5 HV升至1058.8 HV。NT+USRP后的残余压应力为-359.7 MPa,HT+USRP后降至-308.2 MPa,但HT+USRP后试样的残余压应力层深度能达到800μm。HT+USRP工艺明显改善了Fe基WC涂层表面性能质量,其中温度对工艺的影响最为显著。     

不同峰时效处理后Al-Cu-Mg-Ag合金的显微组织和晶间腐蚀性能

通过维氏硬度试验、拉伸试验、晶间腐蚀试验、极化曲线试验以及透射电镜和扫描电镜观察,研究了不同峰时效状态(165℃/16 h、180℃/6 h和190℃/2 h)下Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能、显微组织和晶间腐蚀性能的差异。研究结果表明:3种峰时效状态下,180℃/6 h时效状态合金的Ω相和θ′相总数量密度最高,其抗拉强度和屈服强度分别为513.6 MPa和463.4 MPa。当时效温度达到190℃时,θ′相迅速粗化从而抑制Ω相的析出,降低了Ω相的数量密度。另外,不同峰时效状态的无沉淀析出带(PFZ)宽度从大到小依次为:180℃/6 h190℃/2 h165℃/16 h。由于在晶间腐蚀过程中,PFZ作为阳极优先被腐蚀,因此180℃/6 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最差,而165℃/16 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最好。     

退火处理对AM80镁合金组织性能的影响

利用X射线衍射(XRD)、光学电子显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度测试及拉伸实验等方法研究了不同退火工艺对AM80镁合金组织及性能的影响。结果表明,退火处理前后AM80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成。退火处理后,第二相主要以层片状析出。随着退火温度的升高,第二相完全析出的时间变短,随着退火时间的延长,第二相析出数量增多,直至完全析出。退火处理后,合金硬度、强度及延伸率大部分比铸态高。430℃退火6h后合金硬度为80.11HB,抗拉强度为167.02MPa,延伸率为2.68%,此退火工艺为最佳工艺。退火处理前后合金均为脆性断裂。     

不同峰时效处理后Al-Cu-Mg-Ag合金的显微组织和晶间腐蚀性能

通过维氏硬度试验、拉伸试验、晶间腐蚀试验、极化曲线试验以及透射电镜和扫描电镜观察,研究了不同峰时效状态(165 ℃/16 h、180 ℃/6 h和190 ℃/2 h)下Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能、显微组织和晶间腐蚀性能的差异。研究结果表明: 3种峰时效状态下,180 ℃/6 h时效状态合金的Ω相和θ'相总数量密度最高,其抗拉强度和屈服强度分别为513.6 MPa和463.4 MPa。当时效温度达到190 ℃时,θ'相迅速粗化从而抑制Ω相的析出,降低了Ω相的数量密度。另外,不同峰时效状态的无沉淀析出带(PFZ)宽度从大到小依次为: 180 ℃/6 h>190 ℃/2 h>165 ℃/16 h。由于在晶间腐蚀过程中,PFZ作为阳极优先被腐蚀,因此180 ℃/6 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最差,而165 ℃/16 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最好。     

RRA热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和抗剥落腐蚀性能的影响

通过力学性能、剥落腐蚀性能测试,研究回归再时效(RRA)热处理对合金力学性能、剥落腐蚀性能的影响,通过透射电镜观察分析微观组织与合金性能之间的关系。实验研究结果表明:T6态下,合金的强度较高,但其抗剥落腐蚀性能较差;经过RRA热处理后,合金的抗剥落腐蚀性能提高,峰值强度较T6态没有下降;经过RRA处理(100℃/24 h预时效+170℃/120 min回归+100℃/24 h再时效)后,合金的晶内析出相较为粗大,但其强度较高,抗拉强度、屈服强度分别是623 MPa、554 MPa,合金的晶界析出相η相粗大且不连续分布,对应了较好的抗剥落腐蚀性能,显示了较好的综合性能。     

6005A铝合金的淬火敏感性及微观组织特征

运用JMatpro7.0模拟软件,通过末端淬火(Jominy end-quench)试验,结合透射电子显微镜(TEM),研究了6005A合金的淬火特性及微观组织特征.结果表明:JMatpro7.0模拟软件揭示6005A合金的淬火敏感区间为280～400℃,临界冷却速率应大于5℃/s;合金时效态的硬度随着距淬火末端距离D的增加而降低,6005A合金的淬透深度为35 mm;末端淬火过程中,淬火析出相β相优先在晶界析出,其次在弥散体α-(AlMnFeCrSi)相上析出.慢速淬火过程中,时效态硬度下降的原因如下:(1)时效过程中,晶内强化析出相β″相减少,棒状β′相的面积分数增加;(2)慢速淬火过程中,不均匀弥散体α-(AlMnFeCrSi)相上析出片状β相,在后续时效过程中β相长大,吸收周围的溶质原子,使得合金的过饱和固溶体的程度下降;(3)慢速淬火下,晶界附近的空位浓度减少,晶界无沉淀析出带(PFZ)宽化.     

热处理对铸态Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织性能的影响。结果表明，固溶处理时，随着固溶时间延长，合金枝晶逐渐溶解、晶粒逐步球化，适宜的固溶处理制度为510℃×8 h,此时合金组织分布均匀，析出少量细小的二次颗粒相，延伸率较高；合金适宜的时效处理制度为200℃×16 h,此时偏聚在晶界处的合金相析出迁移，晶界清晰，组织均匀度高，合金屈服强度达到136.3 MPa,较铸态提升16.5%。510℃固溶8 h+200℃时效16 h处理后，组织均匀度和弥散程度进一步提升，抗拉强度和硬度分别达到178.2 MPa和59.6HB,相对铸态合金分别提升了21.6%和23.4%。     

固溶和时效处理对铸造Mg-7.5Gd-3Y-0.5Zr合金动态冲击行为的影响

本研究采用金相观察、扫描电镜观察、能谱分析、X射线衍射、硬度测试以及分离式霍普金森压杆等手段,探究了经固溶和时效处理后Mg-7.5Gd-3Y-0.5Zr合金在室温条件下的动态冲击行为。结果表明：固溶态和时效态合金均表现出优异的抗冲击性能,固溶态合金在应变速率为3649s-1时合金抗压强度最高为507MPa;时效处理的合金,在4079s-1高应变速率下表现出了574.5MPa超高的抗压强度。固溶态合金随着应变速率的增加,动态析出相明显增多,合金性能明显提升,动态析出粒子与方块状富稀土粒子协调作用阻碍了位错运动,使合金保持优良的抗冲击性能。较固溶态合金而言,时效态合金动态析出相体积分数减少,随着应变速率的增大,动态析出也呈现减少的趋势,在高应变速率4079s-1时未观察到动态析出粒子。因此,时效态样品在变形过程中,纳米析出相是影响合金性能的主要因素,随着应变速率的增加,纳米析出相作用更加突出。