热处理对AlFeCoCrNiTi_(0.2)高熵合金组织与性能的影响北大核心

采用真空吸铸制备了AlFeCoCrNiTi_(0.2)高熵合金,并分别在600、800和1100℃进行退火处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、万能力学试验机等对不同热处理温度下的合金微观组织结构及力学性能进行了研究。结果表明:铸态和热处理态的AlFeCoCrNiTi_(0.2)高熵合金均为体心立方结构,热处理后由BCC1析出BCC2相形成双相组织(原生相BCC1+析出相BCC2);600℃热处理时的合金硬度为672 HV、弹性模量655.7 GPa、压入深度283.4 nm,压缩塑性28%,断裂强度达到1.75 GPa。而800和1100℃的合金硬度降低,主要是由于BCC相分解形成双相BCC(BCC1+BCC2)固溶体结构,两相间的明显分离使合金强度降低。     

电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金晶粒细化剂的质量评价

采用电磁搅拌连续铸挤技术生产Al-5Ti-1B合金晶粒细化剂,研究了Al-5Ti-1B合金的化学成分、显微组织和晶粒细化效果,并与美国KBA、荷兰KBM、英国LSM 公司生产的Al-5Ti-1B合金进行了比较,对电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金的质量进行了评价．结果表明：电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金中Ti和B元素含量分别为5．08,和1．02,．Fe ,Si及V杂质元素含量分别为0．11,,0．087,和0．011,;T iA l3相呈块状,平均尺寸为15．7μm ,而T iB2粒子呈颗粒状均匀分布于α-A l基体,平均尺寸为0．74μm ;添加0．2,的A l-5 T i-1B合金,可使纯铝晶粒平均尺寸从2800μm细化到68μm ．比较结果表明：电磁搅拌连续铸挤A l-5 T i-1B合金的元素含量更稳定、杂质元素含量更低,T iA l3相和T iB2粒子更细小均匀,对铝晶粒的细化能力更强．     

纳米压痕条件下单晶锗的尺寸效应研究

采用准静态法对单晶锗(111)晶面进行了纳米压痕实验,对单晶锗(111)晶面的位移-载荷曲线及硬度-压深曲线进行了分析。结果表明,在压入深度为471.36nm时,单晶锗(111)晶面的加载曲线上出现突进点,随着压入深度的进一步增加,突进点逐渐增多。该点对应为单晶锗(111)晶面由塑性变形向脆性断裂转变的临界点。单晶锗卸载曲线上出现突退点,突退点对应为单晶锗由弹性变形向塑性变形转变的临界点。单晶锗(111)晶面的硬度和弹性模量均呈现出随压入深度的增加而减小的趋势,表现出明显的尺寸效应。基于Nix-Gao模型对单晶锗(111)晶面的硬度与压深关系进行曲线拟合,得到无尺寸效应时的纳米硬度为8.399GPa,微观特征长度为131.907nm,尺寸效应因子为0.168。     

纳米压痕条件下单晶锗的尺寸效应

采用准静态法对单晶锗(111)晶面进行了纳米压痕实验,对单晶锗(111)晶面的位移-载荷曲线及硬度-压深曲线进行了分析。结果表明,在压入深度为471.36nm时,单晶锗(111)晶面的加载曲线上出现突进点,随着压入深度的进一步增加,突进点逐渐增多。该点对应为单晶锗(111)晶面由塑性变形向脆性断裂转变的临界点。单晶锗卸载曲线上出现突退点,突退点对应为单晶锗由弹性变形向塑性变形转变的临界点。单晶锗(111)晶面的硬度和弹性模量均呈现出随压入深度的增加而减小的趋势,表现出明显的尺寸效应。基于Nix-Gao模型对单晶锗(111)晶面的硬度与压深关系进行曲线拟合,得到无尺寸效应时的纳米硬度为8.399GPa,微观特征长度为131.907nm,尺寸效应因子为0.168。     

选区电子束熔炼Ti-6Al-4V钛合金的绝热剪切各向异性

使用分离式霍普金森压杆对选区电子束熔炼的Ti-6Al-4V合金棒材进行动态加载,通过动态加载曲线对比、X射线衍射及金相观察,分析了晶界和hcp-α相取向对纵/径向试样绝热剪切行为的影响。结果表明,纵向试样的临界应变和绝热剪切形成能均比径向试样的小,即绝热剪切敏感性比径向试样的高,因此试样在纵/径方向上存在绝热剪切各向异性。在同一加载方向下,晶界与hcp-α相取向对材料流变应力的影响相反,而且hcp-α相取向的作用更强。当hcp-α相的c轴平行于加载方向时(纵向试样),材料的流变应力更大、变形做功更多、热软化效应更强,因此纵向试样更易发生绝热剪切。     

β型γ-TiAl合金的制备及其反常屈服行为研究

β型γ-TiAl合金具有良好的高温变形能力,为TiAl合金的发展开辟了新的发展方向.采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备了β型γ-TiAl合金,即Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金,研究了该合金的铸态组织、相组成及力学性能.结果表明,Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金的铸态组织为近层片组织结构,主要由γ-TiAl相、α2-Ti3Al相及β(B2)相组成.室温条件下,该合金的屈服强度为393MPa,700℃时合金的屈服强度为562MPa,当测试温度升高到800℃时,合金的屈服强度为420MPa.该合金表现出了明显的反常屈服行为.     

稀土镧在银中作用的研究

用纯度分别为９９．９９％的银和９９．５％镧的真空条件下熔化和精炼，制备出含１．０％镧的争合金。铸锭经过热轧开坯、冷拉拔及再结晶退火等工序，制取各种试样。通过观察钛态及退火态金相组织和电子探针扫描图像，并进行合金性能试验和自然时效软化试验，结果发现：稀土镧可以显地细化银合金的铸态组织和变形退火组织，稀土化合物成块状分散在基体中，显地提高了银镧合金的再结晶温度和热稳定性。稀土镧可以有效地抑制冷变形     

激光选区熔化与传统加工IN718合金的组织与性能比较研究

本文对比研究了选区激光熔化(SLM)和轧制退火IN718合金的显微组织和力学性能。结果表明：由于快速冷凝造成的不平衡凝固使得SLM合金样品具有成分偏析、晶粒细小和晶内存在大量凝固胞的组织特点;且因为外延生长,出现建造方向平行于<100>晶向的强织构;经比较,轧制退火的合金样品组织均匀,晶粒尺寸是SLM样品的3 倍,晶界和晶内分别观察到少量的laves和d相,无成分偏析和亚结构存在,由于大量退火孪晶存在而使晶粒取向分布较随机。两种样品经拉伸性能试验发现,SLM样品的屈服强度和抗拉强度分别是轧制退火态的4.6和1.3倍,而延伸率有所下降,是轧制退火态的34.4%。分析认为SLM样品中晶粒细小和丰富的凝固胞亚结构是强度高的主要原因,延伸率较比传统加工样品的延伸率大幅降低应归结为打印缺陷如孔隙和残余应力的存在。     

不同厚度Ta-2.5wt%W合金箔材退火行为的研究

通过显微硬度测试、金相显微镜和透射电镜观察, 研究了Ta-2.5wt%W合金不同状态下的性能与组织的变化。结果表明: Ta-2.5wt%W合金冷轧态硬度可达240左右, 同一厚度Ta-2.5wt%W合金在退火过程中, 其硬度均随退火温度的升高而不断降低。厚度为0.068 mm的Ta-2.5wt%W合金在1 200 ℃退火时开始发生再结晶, 而在1 360 ℃退火时, 发生完全再结晶且晶粒粗大。几种不同厚度Ta-2.5wt%W合金在退火过程中, 随着试样厚度的不断变薄, 其开始再结晶温度依次降低。不同厚度Ta-2.5wt%W合金经同一温度退火后, 其回复再结晶程度也随试样厚度的变薄而有所加剧。     

基于纳米压痕的煤系泥岩细观力学及断裂性能试验研究

以口孜东煤矿煤系泥岩为对象,开展了纳米压痕试验,基于弹性接触理论以及能量原理,研究了泥岩岩样的细观力学性质及断裂力学特征,探讨了泥岩内部不同矿物成分之间的细观力学行为差异。研究结果表明：相同的最大压痕载荷条件下,泥岩表面压痕点深度变化不一,压痕点弹性模量约在2～114GPa范围内,而硬度在0～16GPa范围内变化,体现了泥岩的不均质性;基于弹性模量概率分布曲线,近似获得了泥岩三种主要的矿物成分,包括黏土类矿物(～7.83GPa)、绿泥石类矿物(～41.67GPa)以及石英矿物(～97.29GPa);黏土类矿物、绿泥石类矿物及石英矿物的断裂韧度分别约为0.09、0.91和1.95MPa·m^1/2,而黏土类矿物断裂韧度所占比例较高(～70.0%),该矿物对泥岩宏观断裂力学性质起决定性作用。     

制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉体特性的影响

以等离子旋转电极雾化法(PREP)、无坩埚电极感应熔化气体雾化法(EIGA)、等离子体火炬雾化法(PA)三种方法制备的Ti-6Al-4V粉末为原料,采用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪(LPS)、X射线衍射分析仪(XRD)等方法,对粉末的形貌、微观组织结构、粒度及分布及物相组成进行了表征分析,同时对制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉末粉体特性的影响进行了研究.研究结果表明:PREP制备的粉末表面最为光洁,呈规则球形;EIGA制备的粉末多呈近球形,表面粘附卫星球较多;PA制备的粉末形貌为近规则球形,表面粘附少量小颗粒卫星球.三种Ti-6Al-4V粉末的粒度均呈单峰正态分布,其中EIGA粉末粒度分布较宽,而PREP和PA两种粉末呈窄粒径分布.三种粉末内部组织结构一致,主要由针状马氏体α′相构成.     

Charakterisierung einer β-erstarrenden γ-TiAl-Basislegierung

Conventional high Nb bearing γ-TiAl based alloys exhibit relatively strong tendency to segregations because of their peritectic solidification path. This leads to local inhomogeneities of the microstructure which is combined by non-reproducible mechanical properties. The β-solidified Ti-43Al-4Nb-1Mo-0.1B alloy (composition in atomic percent) shows a more homogeneous and fine microstructure in the cast and extruded state. With several heat treatments different modifications of the microstructure were adjusted and a reduction of the mean grain size was achieved. In tensile tests at room temperature, 700°C and 800°C the alloy Ti-43Al-4Nb-1Mo-0.1B shows higher strength and elongations than conventional high Nb containing titanium aluminides.     

动态加载时β钛合金马氏体相变研究

为了研究应变速率对β钛合金马氏体相变的影响, 采用分离式霍普金森压杆对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe β钛合金进行了不同应变速率下(400~1 600 s^-1)的动态变形, 采用光学显微镜、电子背散射衍射和透射电镜研究了动态变形后的微观组织。结果表明, 提高冲击功和应变速率可以提高Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe β钛合金的屈服强度, 当应变速率为1 600 s^-1时, 屈服强度可达1 250 MPa。在动态冲击过程中, β晶粒中出现大量板条状α'马氏体, 马氏体的面积分数随应变速率的增加而增大, 说明应变速率对β钛合金的马氏体相变起着重要作用。应变速率会加速马氏体相变, 是因为随着应变速率增加, 马氏体的形核位置更多, 马氏体形成的吉布斯自由能降低。     

3D打印SLM工艺用球形钛合金粉制备工艺及性能研究

以不规则形态TC4钛合金粉末为原料,采用感应等离子球化技术制备出3D打印选区激光熔化工艺(SLM)用细粒径球形钛合金粉,通过扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪对粉末形貌、粒度进行表征分析。结果表明:原料粒度、送粉速率以及等离子功率等对球化后钛合金粉末颗粒的球化率及表面状态有重要影响,在其他工艺参数不变的前提下,送粉速率过小、等离子功率过大,球形钛合金粉末表面状态欠佳;送粉速率过大、等离子功率过小,球形钛合金粉末球形率欠佳。根据影响规律,选定最优工艺参数,等离子功率14kW,对制备的球形钛合金粉基本性能进行表征,其中球形钛合金粉粒径主要分布在20~50μm,占比达95.62%,Fe、O等总杂质含量为0.51%,松装密度、振实密度、流动性分别为2.40g/cm³、2.68g/cm³、38s/50g,产品性能达到SLM工艺要求。     

Mn对铸造多元Zn-38Al-2.2Cu合金组织及磨损性能的影响

高铝锌基合金在耐磨零件方面应用广泛,本文利用SEM、NIKONPIPHOT300金相显微镜、万能试验机、M-2000摩损试验机等试验手段,研究Mn元素添加量对铸造多元Zn-38Al-2.2Cu合金组织及性能的影响。结果表明,当Mn含量为0.2%晶粒明显细化,当Mn含量大于0.6%,出现大量枝状晶。随Mn含量的增加,合金的塑性,韧性逐渐降低。低载100N下作用下合金磨损量随Mn元素含量的增加而逐渐降低,重载900N下合金的磨损量呈现先减小后增大的趋势,Mn含量为0.6%时,合金具有较高的抗拉强度、硬度和较好的重载耐磨性能。     

铸态Ti-20Zr-20Al钛合金动态压缩力学性能与断裂机制研究

采用X射线衍射仪、金相显微镜、分离式霍普金森杆和扫描电镜等手段研究了Ti-20Zr-20Al钛合金在动态压缩条件下的微观结构、力学性能和断裂机制。结果表明,Ti-20Zr-20Al铸态合金由Zr基体相和TiAl/Ti₃Al针状相组成; 随着应变率增加,合金的抗压强度增加,失效应变显著增加; Ti-20Zr-20Al合金的断裂机制为解理断裂; 随着应变率增加,试验压缩断裂后碎片总数增大,平均粒径减小。采用DID模型模拟的材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型与实验结果的偏差较大。     

Al-5Ti-B细化剂对A356合金微观组织的影响

制定合理的熔炼工艺熔配A356合金,并在浇注前加入不同含量的Al-5Ti-B细化剂对合金液进行细化处理,研究细化剂对A356合金组织和性能的影响.研究结果表明:加入Al-5Ti-B能使A356合金中的初生α-Al相显著细化,该相由粗大的树枝晶变为细小、无定向的枝晶;由于晶粒变小晶界增多,硅相变得更为分散地分布在枝晶和晶粒间隙内,导致粗大的针片状共晶硅减少且长度变短,使应力集中程度降低.当细化剂加入量在1.0%时细化效果最好,二次枝晶间距为22.98μm,铸态下其硬度为62.4HB,而不经过细化处理的A356合金,其硬度仅为52.0HB,相比提高了12.4%.     

PCBN刀具材料的性能及切削20CrMnTi合金钢试验研究

以CBN为原料、TiCN和Al为结合剂, 在1550 ℃、5.5 GPa高温高压条件下合成了不同CBN含量的PCBN刀具材料。对PCBN刀具材料进行了显微结构观察、力学性能(磨耗比、硬度)以及高速精密切削20CrMnTi合金钢的切削性能检测。结果表明, PCBN刀具材料的结合剂均匀分布在CBN颗粒周围, 致密性良好;PCBN刀具材料的硬度、磨耗比与CBN含量成正比, CBN含量70%时, PCBN的硬度和磨耗比均最大, 分别为32.97 GPa和7400;高CBN含量的PCBN刀具使用寿命更长。切削试验结果表明, PCBN刀具高速切削20CrMnTi合金钢时的磨损是黏结磨损、氧化磨损、扩散磨损以及局部剥落等各种磨损机制综合作用的结果。     

Structure of low cobalt Fe-Cr-Co-based alloy for permanent magnets

Results of an experimental research into evolution of structure and micro hardness hard magnetic alloy Fe-30Cr-8Co-0.7Ti-0.5V-0.7Si at complex two-level in isothermal conditions on the circuit deposittorsion at various temperatures in single-phase ( are given. It is revealed that deformation results in transformation of coarse-grained structure in fine-grained in all volume of the sample, however the generated structure is non-uniform on section of a sample. In an active zone of deformation near to mobile it is brisk the microcrystalline layer with the size of grains about 5 microns which thickness poorly depends on temperature is formed. In process of removal from an active zone of deformation the size of grains is increased, and micro hardness decreases.     

Structure of low cobalt Fe-Cr-Co-based alloy for permanent magnets

Results of an experimental research into evolution of structure and micro hardness hard magnetic alloy Fe-30Cr-8Co-0.7Ti-0.5V-0.7Si at complex two-level in isothermal conditions on the circuit deposittorsion at various temperatures in single-phase ( are given. It is revealed that deformation results in transformation of coarse-grained structure in fine-grained in all volume of the sample, however the generated structure is non-uniform on section of a sample. In an active zone of deformation near to mobile it is brisk the microcrystalline layer with the size of grains about 5 microns which thickness poorly depends on temperature is formed. In process of removal from an active zone of deformation the size of grains is increased, and micro hardness decreases.