Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢铸态组织及力学性能研究

以Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢为研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等对其铸态的组织及力学性能进行研究。结果表明:铸态组织主要由铁素体、奥氏体和κ-碳化物三相组成,少量块状κ-碳化物会沿着奥氏体和铁素体晶界析出。枝晶偏析会影响Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢的力学性能,经室温拉伸及室温冲击试验测试,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和冲击功分别为522、506 MPa、13%和6.85 J。Fe-12Mn-8.5Al-0.8C钢的密度为7.0 g/cm~3,相比普通铸钢减重效果达10%。     

含锶钪2099型铝锂合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀性能

采用维氏硬度计(HV)、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)显微分析技术,研究了一种锶钪复合微合金化2099型铝锂合金(其化学成分为:Al-2.57Cu-1.86Li-1.31Zn-0.420Mg-0.321Mn-0.0735Zr-0.0943Sr-0.0433Sc)的晶间腐蚀性能和剥落腐蚀性能。结果表明,该合金经均匀化退火处理(475℃×24 h)、热锻压变形加工处理(三次变形量均约为100%)、固溶处理(540℃×2 h)、冷水淬火(水温大约5℃)、T8时效处理(121℃×14 h+151℃×48 h)后,合金显微硬度值达到174.6 HV,比2024-T6合金(固溶处理500℃×2 h+时效处理191℃×12 h)高23.1%。合金具有良好的抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能,其抗腐蚀性能明显优于2024-T6合金。该合金Sr,Zr,Sc的复合微合金化作用(细化粗大第二相、抑制再结晶和晶粒长大),第二相分散、分布不连续,以及Zn的含量高,是合金抗腐蚀性能高的主要原因。研究结果还说明了微量复合添加对铝锂合金具有奇效微合金化作用的过渡族金属元素Sr,Sc,是得到抗腐蚀性能良好的铝锂合金的一种有效途径。     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

热处理工艺对高弹高导Cu-Ni-Al合金组织与性能的影响

利用力学与电学性能测试、透射电子显微镜(TEM)对Cu-9.0Ni-1.4Al合金的时效过程进行了观察和研究;分析了Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金的组织和性能,分别比较了Cu-9.0Ni-1.4Al和Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金在3种形变热处理工艺下的力学和电学性能.性能试验结果表明:Ti的加入能够提高合金的硬度,而对导电率影响不大,经过工艺3试验后,Cu-9.0Ni-1.4Al和Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金的维氏硬度分别达到243、317,导电率分别达到19.1%IACS、21.0%IACS.TEM观察结果表明:Cu-9.0Ni-1.4Al合金时效过程中的主要强化过程是γ'相(Ni3Al)的连续沉淀.     

铝对复杂黄铜组织及性能的影响

用光学显微镜(OM)、硬度(HV)和万能试验机对添加不同铝含量(1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)的复杂黄铜(Cu-22.7Zn-Al-1.0Ni)组织与性能进行了研究.研究结果显示,铝能使合金α相区显著缩小、β相区增加,并起到细化α相、β相的作用,提高合金的抗拉强度、硬度.合金的机械性能随铝含量增加,其抗拉强度和屈服强度提高,而延伸率和冲击韧性下降,当铝含量为3.0%时,0.2 mm Y态板材硬度达到255 HV、抗拉强度达到820 MPa.     

垂直半连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能研究

采用垂直半连续铸造法制备Cu-15Ni-8Sn合金，并对合金的凝固组织、元素偏析以及热处理后的组织和性能进行了分析。采用普通熔铸法制备Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织主要由贫Sn的α-Cu（Ni， Sn）固溶体、富Sn的γ相以及片层状的（α+γ）组成，并且Sn元素主要偏聚在晶界上。在垂直半连续铸造的过程中同时施加机械振动和电磁场具有明显的晶粒细化效果，同时有效减轻了Sn元素的宏观反偏析和微观晶界偏析，富 Sn相比较均匀地分布在晶粒内部和晶界上。Cu-15Ni-8Sn合金经过 850 ℃固溶、90% 轧制和 400 ℃时效 1 h后可获得最佳的综合性能，此时合金的硬度为HV 401，导电率为8.4%IACS，抗拉强度为1233 MPa，屈服强度为1185 MPa，伸长率为4.5%。     

Y对退火态耐蚀铜合金冲蚀性能影响

采用MCF-30型冲蚀磨损试验机,对合金Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0. 5Ti和Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0. 5Ti-0. 082Y在含砂的人工海水中进行冲蚀磨损试验。冲蚀试验前后利用电子分析天平对冲蚀试样称重,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析Y对冲蚀试样的冲蚀形貌、微观组织和冲蚀机制的影响。结果表明:在含砂量为10和20 g·L-1时,稀土Y提高了合金的耐蚀抗力。在含砂量为10 g·L-1,冲蚀角度为60°时,未添加稀土Y的合金和添加稀土Y的合金的冲蚀质量损失分别为1. 1和1. 7 mg,冲蚀质量损失相近。在其他冲蚀角度下,添加稀土Y的合金的冲蚀质量损失都小于未添加稀土Y的合金的冲蚀质量损失。在冲蚀角度为30°,含砂量为20 g·L-1时,合金Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0. 5Ti内部存在较多相对结合较弱的界面,导致其冲蚀磨损的抵抗能力下降。而添加0. 082%Y后合金的冲蚀截面相对比较平整,此时Y提高了合金的耐蚀性能。     

Nb对Fe-Mn-Al-C低密度钢显微组织及耐蚀性的影响

为探究Nb合金化对Fe-28Mn-10Al-C低密度钢显微组织和耐腐蚀性能的影响规律及作用机理,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段观察了Nb质量分数分别为0、0.3%、0.5%的试验钢微观显微组织和析出相特点;通过电化学极化测试与浸泡腐蚀法研究了Nb含量对试验钢在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响,并观察分析了腐蚀后的形貌特征及元素分布规律。结果表明,Nb合金化后的Fe-28Mn-10Al-C-xNb低密度钢中沿奥氏体晶界析出了fcc-NbC第二相,随着Nb质量分数由0增加至0.5%,试验钢中奥氏体晶粒尺寸由39.49μm减小到13.67μm,腐蚀电流密度由6.17×10^-6 A/cm²降低到6.31×10^-7 A/cm²;在72 h的腐蚀周期内,腐蚀失重由5.750 mg/mm²降至4.625 mg/mm²,表明Nb合金化细化了奥氏体晶粒尺寸,增强了电化学极化过程中试验钢表面稳定性,降低了电化学腐蚀速率,试验钢的耐腐蚀性能得到改善。...     

微量Co对Cu-0.2Be合金组织性能的影响

采用大气熔铸工艺制备不同Co含量的Cu-0.2Be-XCo合金(X=0、0.5%、1.0%,质量分数),采用维氏硬度计、金属电导率测试仪及金相显微镜对合金的性能及组织进行测试.结果表明:随着Co含量的增加,铸态Cu-0.2Be-XCo合金的中心等轴晶区域逐渐扩大、粗大柱状晶区域减小,晶粒明显细化;Co的添加提高了铸态合金硬度,但同时降低了导电率,Cu-0.2Be-1.0Co合金的硬度较Cu-0.2Be合金增加23.5%,而导电率降低39.9%.合金经950℃×1 h固溶+460℃不同时间时效后,Cu-0.2Be合金导电率及硬度随时效时间基本不发生变化,Cu-0.2Be-0.5Co合金及Cu-0.2Be-1.0Co合金导电率及硬度在时效初期(0~2 h)急剧升高,中期(2~4 h)缓慢增加,后期(4~8h)趋于稳定.时效态Cu-0.2Be-0.5Co合金的综合性能较佳,经460℃×2 h时效,导电率为57.1%IACS,硬度(HV)为243.     

铝镁钪合金铸锭均匀化过程中的析出特性

采用半连续铸造制备了成分为Al-6Mg-0.4Mn-0.4(Sc-Zr),规格为300mm×1000mm的铝镁钪合金扁锭,研究了均匀化处理对铸态合金硬度、电导率和显微组织的影响。结果表明,铸态合金在均匀化处理过程中,350℃以下均匀化,合金硬度随退火温度升高而升高;350℃以上均匀化,合金硬度和硬度峰值随退火温度上升而降低,电导率则随退火温度的升高和保温时间的延长而单调上升。铸态合金均匀化处理过程中有类似于传统铝合金固溶时效过程中的析出特性,析出相主要为Al3(Sc,Zr),还有少量Al6Mn相粒子。硬度变化是半连续铸锭过程形成的含钪锆过饱和固溶体发生分解析出Al3(Sc,Zr)粒子所致。同时,含钪锆过饱和固溶体的分解析出导致基体固溶度的贫化,降低了合金的电子散射能力,合金的电导率升高。研究合金铸锭均匀化处理过程中Al3(Sc,Zr)粒子的最佳析出工艺为:300~350℃,6~8h。     

机械合金化结合热压制备高硅铝合金的组织及性能

采用机械合金化结合热压的工艺制备Al-30Si、Al-40Si、Al-50Si三种成分的高硅铝合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、密度及布式硬度测定仪等对机械合金化粉末的形貌及其演化,以及热压块体的组织与性能进行研究。结果表明:机械合金化8h的粉末细化效果较好,氧含量较低;合金的致密度随Si含量的增加逐渐降低;合金组织呈现Al相富集区和Si相富集区,Si颗粒粒径小于5μm,没有出现明显长大现象;Al2O3、SiO2等氧化物颗粒分布在铝硅界面和基体中;合金的布氏硬度随Si含量的增加先升高后降低;Al-40Si的硬度高达144 HB,比压力熔渗法制得的Al-40Si高50%。因此,机械合金化结合热压致密化的制备工艺可显著提高高硅铝合金的力学性能。     

高强度低密度Fe-20Mn-Al-C基合金

在室温下以硬度、冷加工性和拉伸试验研究了Fe-20Mn-(10-14)Al-(0-1.8)C(wt%)四元合金和Fe-20Mn-(10-14)Al-(0.75-1.8)C-5Cr(wt%)五元合金的机械性能,四元系和五元系中的γ(fcc)合金密度低于7.0 g/cm~3,具有极好的韧性,其硬度和拉伸强度随Al和C含量的增加而提高,γ+α(bcc)双相合金通过控制α体积分数可以得到高的强度,由TEM观察确认Al和C含量高的合金具有高硬度和高强度的原因是由于从退火温度开始冷却过程中析出了钙钛矿结构的k型碳化物。Fe-20Mn-11Al-1.8C-5Cr合金的密度为6.51 g/cm~3,表现出大于180 MPa·cm~3/g高的特殊强度和40%的极好延伸率,Fe-20Mn-Al-C(-5Cr)合金与常用钢相比具有高的特殊强度。     

Cu-Al-Mn-B低温形状记忆合金

研究经不同条件热处理的Cu-8.9Al-12.4Mn-0.07B低温形状记忆合金的结构及相变行为,发现B的添加能细化晶粒,并抑制室温时效过程中Cu9Al4(γ2)相的析出。     

耐腐蚀摩托艇ADC12-0.5La铝合金微观组织及制备

为改善ADC12铝合金的耐腐蚀性能,通过超声熔铸法制备ADC12-0.5La铝合金,并利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度计、浸泡腐蚀试验和电化学工作站研究了T6热处理和稀土La改性对ADC12铝合金的微观组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明,T6态ADC12-0.5La铝合金微观组织明显细化,α-Al尺寸减小,形貌变圆整,共晶Si相和AlFeMnSi相细化为短棒状。相比于ADC12铝合金,T6态ADC12-0.5La铝合金硬度达到117.7HV,提高了26.8%,腐蚀电流密度降低了10.7%,腐蚀电位上升了64.4%,腐蚀速率降低了54.4%,腐蚀表面平坦且光滑,表现为较轻微的晶间腐蚀。T6态ADC12-0.5La铝合金提高了腐蚀电位,Al-La-Cu稀土相阻碍了电子移动,铝合金的耐腐蚀性能得到大幅度提高。     

Mn含量对粉末冶金铁铜碳低合金钢组织与力学性能的影响

采用铜粉、石墨粉和铁粉为原料,以Fe-74.8Mn-6.9C中间合金粉的形式加入Mn元素,制备粉末冶金Fe-x Mn-(2-x)Cu-0.3C(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1。质量分数,%)低合金钢,研究Mn含量对该合金组织与力学性能的影响。结果表明,合金组织由铁素体和珠光体构成。加入含Mn中间合金粉对混合原料粉末的压制性能没有明显影响。随Mn含量增加,合金中孔隙的数量增多,尺寸变大;合金密度先升高后降低,Mn含量为0.4%时合金密度最大,达到7.24 g/cm~3;合金硬度先升高后降低,Mn含量为0.6%时硬度最大;合金抗弯强度下降,冲击韧性升高,Mn含量超过0.4%时二者变化均较小。因此Fe-0.6Mn-1.4Cu-0.3C合金具有较好的综合性能,硬度(HRB)和冲击韧性分别达到57.4和8.80 J/cm~2,比Fe-2Cu-0.3C合金分别提高5.3和0.82 J/cm~2,材料呈部分韧性断裂特征。     

合金化Cr优化含Fe过共晶Al-Si合金显微组织及其机制

采用传统铸造工艺和喷射成形技术制备了无Cr和含Cr的含Fe过共晶Al-Si合金,并利用SEM(EDS)、XRD及DSC对其显微组织、相组成及相变过程进行了研究。结果表明:2%Cr的加入不光使铸态粗大针片状的δ-Al4FeSi2相变为"骨骼状"α-Al(Fe,Cr)Si相,而且使沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金中短棒状的富铁相(～10μm左右)被尺寸小于3～5μm的颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相所替代,从而细化的组织更有利于合金性能的提高。等温处理实验结果显示沉积态含Cr合金具有较好的组织热稳定性,其主要归因于颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相自身的高温稳定性,而沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金热稳定差主要由于β-Al5FeSi相的长大和A7Cu2Fe相的形成。另外,结合显微组织和喷射成形工艺特点对沉积态组织形成机制分析发现α-Al(Fe,Cr)Si相有可能通过直接从液相析出和经δ-Al(Fe,Cr)Si相转变而来。     

挤压比对Al-7.0Si-1.2Fe-0.3Mg合金热挤压组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸力学测试等手段研究挤压比对Al-7.0Si-1.2Fe-0.3Mg合金组织、富铁相形态特征及力学性能的影响。研究结果表明:经过热挤压后,合金中的富铁相和共晶硅由铸造时的狭长板条状转变成均匀的短棒状,圆整度显著提高,但对第二相偏析的改善不明显。随着挤压比的增大,富铁相的破碎、细化效果逐渐增强,其平均等效粒径较铸态合金最大降低58.2%,而圆整度最大提高4.8倍;挤压比对共晶硅粒径影响不显著,但共晶硅的圆整度逐渐提高,最大幅度可达到76.2%。热挤压态合金抗拉强度随挤压比的增加,呈现先增加后降低的趋势,峰值出现在挤压比为40时,抗拉强度与铸态时相近,但延伸率随着挤压比的增大呈近似直线提高,较铸态提高约6倍。热挤压后合金的断裂类型由脆性断裂转变为韧性断裂,其显微硬度分布较为均匀,较铸态降低13.7%～20.6%;随着挤压比的增大,热挤压态合金显微硬度缓慢提高。     

Fe-28Mn-10Al-0.8C的热压缩行为及微观组织结构转变

通过Gleeble-3500热模拟机研究了铸态Fe-28Mn-10Al-0.8C低密度高强钢在850～1050℃温度范围和0.01～10 s^-1应变速率范围内的热压缩行为和组织转变。实验结果表明，Fe-28Mn-10Al-0.8C钢的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)行为与变形温度、应变和应变速率直接相关。基于双曲正弦函数和线性拟合，实验钢的可用活化能(Q)为454.64 kJ/mol。给出了实验钢在热压缩变形过程中的组织演变和动态再结晶过程：变形温度的升高或应变速率的降低，可促进奥氏体的动态再结晶和晶粒长大；随着应变速率的增加，会得到更细小的奥氏体动态再结晶晶粒。     

添加Mo、Ni、V元素对Ti-45Al合金显微组织的影响

钛铝基合金因其独特的力学性能和高的抗高温蠕变性能,成为具有良好应用前景的轻型耐高温材料之一。但由于Ti Al基合金本身晶体结构而存在着一些室温下塑性和断裂韧性低、高温抗氧化性能不足等缺点,采用合金化以形成新的合金体系,是改善其性能的重要途径。本文针对合金化研究现状,采用真空熔炼制备了Ti-45Al-(Mo、Ni、V)合金,对其铸态及退火态组织和硬度进行了金相、SEM及EDS表征研究,结果表明:不同的合金元素对Ti-45Al的铸态及退火态组织有明显的影响,而对硬度的影响不大。     

激光立体成形Fe-30Mn-9.5Al-2C钢的工艺与组织特征

Fe-Mn-Al-C系列轻质钢具有低密度和良好的力学性能，契合航空航天、汽车能源和深海探测等领域对轻质高强材料的需求。然而，Al作为其轻量化和性能调控主要元素，大量添加会导致传统浇铸困难，限制了其在复杂异形构件上的应用。本研究利用激光立体成形增材制造技术成形自由度高、微熔池冶金的特点解决上述问题。以Fe-30Mn-9.5Al-2C为研究对象，通过正交试验探寻最优工艺参数，研究最优工艺参数下的物相组成和组织演变。结果表明，最优的工艺参数下组织由奥氏体、少量铁素体和κ-碳化物构成，硬度最高可达539HV。研究结果可为激光立体成形Fe-Mn-Al-C钢提供指导。