真空退火温度对冷加工态铪棒组织和力学性能的影响

高纯铪锭经过锻造、挤压等加工手段制备成13 mm的棒材,在600~760℃进行了不同制度的真空热处理,通过对比分析热处理前后棒材的低倍组织、显微组织及室温、320℃高温拉伸性能,研究了热处理对棒材组织和拉伸性能的影响。结果表明:热处理后铪棒的低倍组织没有明显变化;随退火温度的升高,晶粒有明显的长大趋势,在600~760℃退火,晶粒度处于9.5~11级。铪棒室温和320℃拉伸强度随着退火温度的提高而降低,室温塑性则随着退火温度提高呈现出先升高后降低的趋势,而高温塑性随着退火温度的提高而增加。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

62Be-38Al合金高、低温力学性能及断裂机制

采用万能拉伸试验机、金相显微镜及扫描电镜对62Be-38Al铍铝合金在-100～500℃下的高、低温力学性能及断裂机制进行探究。结果表明,铍铝合金的抗拉强度与屈服强度随温度的升高而降低,延伸率则呈现先升再降的变化趋势,在300℃时达到最大值。同时,随着测试温度的上升,铍铝两相的界面结合强度逐渐低于铍颗粒的解理断裂强度,断口组织中相界面断裂增加,铍解理面减少。当温度升至500℃时,铝相软化,铍铝相界面的结合强度大幅降低,伴随着合金强度塑性的急剧下降,其断口呈沿晶断裂。另外,随温度的升高,合金的形变强化指数单调下降,-150℃时为0.22,400℃时为0.08。     

变形速度及晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响

研究了温度、拉伸速度、原始晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响。随拉伸速度的提高，合金的强度升高，塑性下降。原始粗晶组织的强度明显高于原始细晶的相应值，而塑性则相应不同程度下降。在动态再结晶温度以上的950—980℃，原始细晶组织试样适量变形区具有均匀的10—13级晶粒。890℃、950℃和1030℃适量变形部位在正常热处理过程中晶界δ相分别呈大量聚集针状、适量短棒与小颗粒状和少量小片与薄膜状的析出特征。在热模锻条件下，选用合适的该合金细晶坯料，950℃左右的模具温度，预计锻件可获得均匀细小的晶粒和良好的晶界状态与性能。     

成形及退火温度对TA5钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同成形及退火温度下TA5钛合金棒材显微组织及室温拉伸性能的变化规律。试验结果表明,T_β之上成形的棒材组织存在明显的晶界析出物且晶内分布有沿特定方向析出的点状析出物;T_β之下成形的棒材组织以晶内点状析出物为主,伴随少量晶界析出物,且随着退火温度的升高,再结晶体积分数升高,晶粒尺寸增大。相比于T_β之上成形的棒材,T_β之下成形有利于材料的塑性,但会降低材料的强度;随退火温度的上升,材料呈现强度降低、塑性上升的趋势。     

GH4141合金高温拉伸性能及其损伤行为研究

研究了室温、300℃和500℃环境下GH4141合金的拉伸性能,结果表明,合金高温下的抗拉强度明显低于室温,300℃和500℃拉伸结果表现出锯齿状的应力-应变曲线,并且两种高温环境下的抗拉强度相当。不同温度下断口附近的微观组织表征结果显示裂纹主要在晶界位置产生,无论晶界是否含有粗大MC型碳化物。M₆C和M₂₃C₆构成的链状碳化物使得晶界具有良好塑性,在断口表面形成大量的韧窝形貌。晶粒内部裂纹的产生与滑移带的形成密切相关,延缓滑移带的产生则归因于间隙元素、替代元素以及γ′强化析出相对位错的钉扎效应。注意到500℃环境下拉伸过程发生了再结晶现象,在粗大晶粒附近形成细小晶粒,并且伴随着少量碳化物,同时沿晶断裂现象明显减弱。然而,室温和300℃环境下的断口特征表现为穿晶和沿晶混合断裂模式,并未发生再结晶现象。     

不同应变速率下铍材的拉伸性能及变形行为

利用万能试验机在室温下对等静压铍材进行了不同应变速率拉伸试验,并采用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了铍材的断口和塑性变形行为。结果表明,随应变速率增加,铍材的强度增加,但延性降低,同时铍材应力强度因子也有所降低。另外,铍材在拉伸过程中,塑性变形的主要机制是滑移,孪晶受等静压铍材力学性能各项同性的影响并未发挥出明显的效果,对铍材的塑性未表现出较大的贡献。     

变形速度及晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响

研究了温度、变形速度、原始晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响.随变形速度的提高,合金的强度升高,塑性下降.原始粗晶组织的强度明显高于原始细晶组织的相应值,而塑性则有不同程度的下降.在动态再结晶温度以上的950～980℃,原始细晶组织试样的适量变形区具有均匀的10～13级晶粒.890℃、950℃和1030℃适量变形区在正常热处理后晶界δ相分别呈现大量聚集针状、适量短棒和小颗粒状以及少量小片状和薄膜状的析出特征.在热模锻条件下,选用合适的细晶坯料和950℃左右的模具温度,预计锻件可获得均匀细小的晶粒、良好的晶界状态及性能.     

热处理温度对Mo–14Re合金管材微观组织及力学性能的影响

研究了真空退火状态下不同热处理温度对Mo–14Re合金管材显微组织和室温力学性能的影响。结果表明：经轧制加工后的Mo–14Re合金管材晶粒组织沿轧制方向被拉长，呈明显的纤维组织，1100℃热处理后晶粒组织局部有宽化现象；随着热处理温度升高，1300℃热处理合金管材晶粒组织完成再结晶。热处理条件为1100℃、1 h的Mo–14Re合金管材表现出优异的强度与塑性组合，抗拉强度为710 MPa，延伸率为36.5%。断口分析发现，当退火温度在1100℃以下，Mo–14Re合金管材出现木纹状撕裂型断裂，表现出明显的塑性变形特征；当热处理温度提高到1300℃时，由于发生了再结晶，断口呈准解理断裂，塑性明显下降，变形主要以晶界滑移为主。综合分析表明，Mo–14Re合金轧制管材最佳热处理温度应该控制在1100～1300℃之间。     

冷变形及退火对薄板5182铝合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了冷轧过程中不同的冷变形及退火工艺对薄板5182铝合金晶粒组织、拉伸性能与各向异性影响。研究结果表明,当退火温度在300℃时,5182合金中发生不完全再结晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度先增加后降低,延伸率逐渐增加;当退火温度在320℃~380℃时,5182合金中发生完全再结晶,变形量为30%的试样晶粒发生异常长大形成粗大晶粒;而变形量大于50%的试样晶粒发生完全再结晶形成细小等轴晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度略有增加,延伸率变化较小。     

块体纯铜的多尺寸晶粒混合结构及力学性能

为了获得具有较好塑性的电沉积块体纯铜,主要研究500℃以上不同退火制度下的微观结构(晶粒大小、位错组态等)演变与力学性能的关系。研究结果表明:在500~560℃之间退火保温2 h的过程中,试样有正常晶粒长大和异常晶粒长大现象。530℃,2 h退火后,试样强度与500℃退火后的相比反常升高,但同时保持较好的塑性,与金属材料常规退火处理后性能变化趋势不一致,原因在于其内部形成均匀的多尺寸晶粒混合结构以及位错、孪晶等缺陷的变化。这种混合结构中的超细晶晶界可阻碍位错运动使材料保持一定的强度,同时嵌于超细晶晶粒基体中的微米晶可吸纳更多的位错使材料承受较大塑性形变。晶粒内部位错缺陷减少,促使晶粒可进一步承载由于拉伸变形产生的位错缺陷,提高塑性;同时孪晶数量增多,孪晶片层厚度增加。孪晶界也可阻碍位错运动而提高材料的强度,较厚的孪晶片层可以吸纳位错从而提高材料塑性。孪晶数量及片层厚度的变化有利于提高材料的综合性能。研究结果可为超细晶纯铜在电子行业较高温环境中的应用提供一定的参考价值。     

烧结温度对内燃机用TiZrVMo高熔合金组织和力学性能的影响

运用放电等离子烧结方法(SPS)制备TiZrVMo合金,并通过控制不同的烧结温度获得了不同力学特性与组织结构的试样。测试结果表明,对合金烧结处理后其基体中形成了包含BCC与FCC两种晶体结构,BCC组织形成了比FCC组织更高的衍射峰。当烧结温度增加后,晶粒尺寸呈现增大的现象,塑性先增大后降低。经过1100℃烧结得到的试样压缩屈服强度为1501.4MPa,塑性应变31.4%。随着烧结温度的增加,屈服强度先减少后增加,塑性应变先增大后减小。当烧结温度上升后,合金材料从准脆性断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂,之后形成了大尺寸晶粒并发生沿晶断裂的现象,呈现脆性解理断裂的特点。     

搅拌摩擦加工超细晶2024铝合金热稳定性研究

采用搅拌摩擦加工技术(friction stir processing,FSP)成功制备出平均晶粒尺寸为600 nm的超细晶2024铝合金,观察和测量了超细晶材料不同温度退火后的显微组织及室温力学性能,对超细晶材料的热稳定性进行研究,研究发现:当温度为150~200℃时,超细晶铝合金呈现退火强化现象,力学性能较退火前略有提高;当温度为250~350℃时,晶粒及析出相长大导致细晶强化及第二相强化作用减弱,超细晶材料的热稳定性较差。随着温度的升高,超细晶铝合金的晶粒和析出相逐渐粗化,呈现明显的软化现象。当温度为400℃时,细晶铝合金的晶粒尺寸已经超过2μm,受到高温固溶强化效应作用,材料的抗拉强度比350℃加热试样的抗拉强度提高了54 MPa。结果表明:退火温度为200℃时,超细晶材料的热稳定性最佳,超细晶材料的平均晶粒尺寸为0.807μm,硬度为HV110.7,抗拉强度为359 MPa。     

退火温度对钛基非晶复合材料微观织构和力学性能的影响

利用电磁感应磁悬浮熔炼-铜模吸铸法制备Ti40Ni40Cu20非晶复合材料棒状试样,通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜和微机控制电子式万能力学试验机研究了不同温度(150,250,350℃)0.5 h退火处理对合金的组织和压缩力学性能的影响。结果表明:铸态和退火处理后试样均有B2-TiNi和B19-TiNi晶体相析出,并且随着退火温度的升高,析出晶体相体积分数和晶粒尺寸都有所增加,同时低温退火能够使马氏体回转为奥氏体;所有合金试样的压缩试验结果均出现了明显的加工硬化现象;随着退火温度升高,合金的抗压强度和压缩塑性经历了先提高后略微下降的变化趋势,但均高于铸态试样,其值分别由铸态的2247 MPa和11.4%提高到150℃退火后的2541 MPa和19.5%。说明选取合适的退火温度能够有效控制合金内部的晶体相体积分数和晶粒尺寸,从而明显提高钛基非晶复合材料的综合力学性能。     

淬火温度对高碳钢组织和断裂韧度的影响

研究了不同淬火温度对高碳钢组织及断裂韧度的影响。利用紧凑拉伸试样测量其平面应变断裂韧度,扫描电镜(SEM)观察淬回火后的组织演变规律及断裂韧度试样断口形貌。结果表明:随着淬火温度的升高,淬火态组织中残余碳化物数量逐渐减少至920℃时全部消失;晶粒尺寸在淬火温度大于960℃时明显长大。600℃高温回火后,组织由残留大碳化物颗粒、回火析出碳化物及铁素体基体组成;塑性单调下降;断裂韧度在小于960℃时单调下降,大于960℃后基本不变;KIC试验断口逐渐由准解理型断裂转变为沿晶断裂。塑性变化是试验钢韧性降低的主要原因。     

固溶温度对GH4202合金组织及拉伸性能的影响

为充分挖掘沉淀强化型镍基高温合金GH4202管材性能,以满足我国航天新型发动机的要求,研究了固溶处理温度对合金组织及拉伸性能的影响规律.结果表明,在1 050~1 075℃范围固溶处理后合金晶粒度无明显变化,当固溶温度升至1 100℃时,合金局部出现异常晶粒长大,当固溶温度达到1 150℃时,合金晶粒均匀长大.随固溶温度升高,合金晶界硼、碳化物数量明显减少,由链状向孤立的颗粒状转变.随固溶温度升高,GH4202合金室温及高温拉伸强度均呈降低趋势,尤其以屈服强度降低幅度最为显著.合金的室温面缩率随固溶温度升高而降低,且降低幅度较大,但室温断裂延伸率变化并不显著;700℃下合金的断面收缩率与断裂延伸率随固溶温度的变化均表现为先升高后降低的趋势.GH4202合金最佳固溶处理工艺为1 110℃保温30 min后水冷,此时合金晶粒度为5.0级、晶界碳化物呈细小链状,晶内沉淀强化γ'相弥散析出,可保证合金具有优异的室温及高温力学性能.     

2195铝锂合金绝热剪切带内纳米结构的热稳定性

利用分离式Hopkinson压杆(split hopkinson pressure bar,简称SHPB)技术对T6时效态2195铝锂合金帽型试样进行动态加载获得绝热剪切带(adiabatic shear band,ASB),利用透射电镜(TEM)和光学显微镜(OM)观察动态加载前后剪切带的微观结构特征,利用电子背散射衍射(EBSD)分析合金在100~400℃温度下退火后绝热剪切带微观结构的变化,研究剪切带内纳米结构的热稳定性。结果表明:在动态加载过程中,帽型试样的剪切区域形成绝热剪切带,剪切带内的晶粒为50~100 nm左右的纳米等轴晶,在绝热剪切形变过程中析出相已完全溶解于基体中,纳米晶内部和晶界不存在析出相。在不同温度下退火时,剪切带内的晶粒随温度升高而长大,100~200℃温度下退火后晶粒未发生显著长大,在300℃退火后晶粒急剧长大到0.22μm,400℃退火后晶粒尺寸为1.77μm;在300℃左右温度下剪切带的硬度显著下降,此温度正是剪切带内纳米晶粒急剧长大的临界温度。     

细晶Ti-6Al-4V合金的超塑性变形行为与组织演变

对不同温度下退火处理后的细晶TC4合金板材进行超塑性拉伸变形,研究该合金在750~850℃,应变速率为3×10-4~1×10-3 s-1条件下的超塑性拉伸变形行为,分析晶粒尺寸、变形温度和β相含量对合金性能的影响。结果表明:退火后的(α+β)型细晶Ti-6Al-4V合金表现出良好的超塑性,并且晶粒越细,最佳超塑性变形温度越低。晶粒直径为2.5μm、β相含量(体积分数)为9.6%的TC4合金在温度为800℃、应变速率为1×10-3 s-1的变形条件下,伸长率最大,达到862%。不同晶粒度合金的应变速率敏感系数m均随变形温度升高先上升后下降,最高达0.61。β晶粒处于α晶粒三叉晶界处,升温或拉伸变形时聚集并沿α晶界长大,形成细长的β晶粒并逐渐变粗大,因此在900℃以上高温下合金的超塑性变形能力降低。     

热处理温度对TA7钛合金板材组织与力学性能的影响

研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。     

退火温度对铪棒组织与性能的影响

采用热轧加冷旋锻的方式将φ60 mm铪棒坯加工至φ13.3 mm,然后分别在440、600、740、900、1 040℃下保温1 h进行真空退火处理,对比研究了不同退火温度下铪棒的显微组织、室温及高温拉伸性能、高温拉伸断口形貌。结果表明,随着退火温度的升高,晶粒逐渐长大,但孪晶组织并不会随着退火温度升高而完全消失,相反,在高温退火时铪棒组织中容易形成退火孪晶;铪棒的抗拉强度、屈服强度随着退火温度的升高逐渐降低,抗拉强度的降速出现了先慢后快的现象,屈服强度反之。440、600、740℃高温拉伸断口形貌为多韧窝态的韧性断裂,韧窝大小、密度略有不同,而900、1 040℃退火后,断口形貌存在解理台阶并有河流状花纹,为脆性断裂。