镍基单晶高温合金不同温度下的拉伸性能

为了研究一种镍基单晶高温合金从室温到1100℃范围的拉伸变形与断裂行为,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对拉伸断口及变形后位错组态进行观察和分析.结果表明：合金的屈服和抗拉强度均在约800℃时达到峰值,而塑性与强度的变化规律基本相反.室温和中温拉伸条件下,断口表现为解理断裂;而高温时则为微孔聚集型断裂.室温拉伸条件下,合金的主要变形方式为单根位错剪切γ′相;高温下为位错绕过γ′相;中温下则表现为由剪切到绕过的过渡.     

涂层烧结及热处理工艺对GH202合金组织性能的影响

研究了涂层烧结及热处理工艺对ＧＨ２０２合金基材组织性能的影响。运用电子拉伸机、扫描电镜及光学显微镜,测定了拉伸试样的力学性能,并分析了试样的显微组织和拉伸断口。试验结果表明,ＧＨ２０２合金在１１５０℃固溶处理５ｈ后,合金表面进行高温涂层与烧结,在８５０℃时效６ｈ出炉空冷,合金基体晶粒细小,均匀;强化相γ弥散分布;合金强度提高,塑性改善,拉伸断口为韧性断裂。     

挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的显微组织与拉伸性能

针对挤压态和热处理态挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的显微组织和拉伸性能进行了研究,以确定稀土元素Ce和T5处理对该类合金性能的影响规律.结果表明,加入稀土元素Ce可以有效地细化挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr合金的组织,提高其室温抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率.经过T5处理后,Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的抗拉强度和屈服强度可以得到显著提高,其中Ce质量分数为1%的合金具有最优的综合拉伸性能.断口形貌观察结果表明,不同处理状态的挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金在拉伸加载条件下主要呈现脆性和韧性混合断裂.     

Mn对Fe3Al金属间化合物不同温度下拉伸性能的影响

探讨了不同Ｍｎ含量对Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物在２５～８００℃下拉伸性能的影响；并就Ｍｎ对Ｆｅ３Ａｌ合金化后的组织变化以及其对拉伸性能与断裂特征的影响进行了分析，结果表明，由于Ｍｎ对Ｆｅ３Ａｌ的合金化，而引入的具有面心立方有序结构的近Ｌ１２γ相，对Ｆｅ３Ａｌ的组织结构及拉伸性能产生了很大影响；随着Ｍｎ含量的增加，合金中ＤＯ３相的有序度降低；当Ｍｎ加入量适当时，可显著提高Ｆｅ３Ａｌ的室温强度和塑性，及合金的中高温塑性，但中高温强度衰减较大；总的说来，１０％Ｍｎ合金其塑性显著提高，室温强度大幅度提高，中高温强度与Ｆｅ３Ａｌ相当．     

Ti—17合金β锻造研究

采用对比方法研究了锻造温度、变形程度、锻后冷速对Ｔｉ－１７合金组织性能的影响和产生“β脆性”的原因。试验表明，Ｔｉ－１７合金在相变点以上４０￣６０℃加热锻造、３０％以上变形程度和锻后水冷，可获得高的强度和塑性的配合；其“β脆性”与原始β晶粒和晶界α粗化、晶内α形态和分布有关；锻后水冷和大变形可减少以致消除“β脆性”。试验还表明，近β锻造同样适用于Ｔｉ－１７合金。     

二次热压变形对Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料组织和性能的影响

探讨了二次热压变形对用粉末冶金法制造的Al_2O_3颗粒增强纯铝基复合材料组织及性能的影响。结果表明,二次热压变形改善了颗粒分布的均匀性,热压使硬度升高;对强度和塑性的影响与颗粒含量有关;当Al_2O_3颗粒含量小于20％时,热压使强度升高,塑性下降;颗粒超过20％,则强度下降,塑性变化不大。热压后的拉伸断口为韧窝与准解理混合断裂。     

回火对低碳双相钢拉伸变形及断裂过程的影响

本文通过不同温度亚温淬火及回火,在10双相钢中得到具有不同体积百分比及不同强度比的铁素体马氏体双相组织,并研究了这些组织对钢强度、塑性及拉伸时两相变形行为和断裂过程的影响。结果表明,拉伸时马氏体的变形小于双相组织的平均变形,其差值不仅与马氏体的强度有关,同时还受到马氏体区几何形状的影响。低温回火的钢断裂前的微孔及裂纹只产生于铁素体晶粒内部,断裂主要在铁素体内扩展;高温回火后,微孔及裂纹的产生部位不再有明显的选择性,裂纹常常穿越马氏体区扩展,断口全部为韧窝状。     

ZK60镁合金高应变速率锻造成形

采用Gleeble-1500对ZK60合金进行锻造模拟,分析了合金高应变速率可锻性;并采用空气锤对合金成功地进行高应变速率多向锻造,研究了其组织演变和力学性能。结果表明:高应变速率(≥10 s-1)锻造成形时,孪生和动态再结晶对变形储能的消耗以及变形温升对散热造成的塑性下降的弥补,可防止合金在高应变速率锻造时产生裂纹。此外,由于再结晶同时在晶界和孪晶上产生,获得了比低应变速率锻造成形更为均匀的再结晶组织,因此高应变速率锻造成形是一种高效可行的镁合金塑性加工工艺。经高应变速率多向锻造成形后,可形成壳状粗晶和核状细晶构成的双峰晶粒组织,应变∑Δε=2.64时,粗晶和细晶组织的平均晶粒尺寸分别为10μm和1μm。由于双峰晶粒组织的形成,合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到330.2 MPa、24.8%,表明高应变速率多向锻造成形是制备高性能镁合金的有效途径。     

激光3D打印工艺对钛合金质量的影响

为了解决传统锻造方法锻造TC4钛合金时容易造成的生产效率低且锻造形状简单等问题,对TC4钛合金进行了激光3D打印,并确定了最佳激光3D打印工艺参数.利用金相显微镜和扫描电子显微镜对TC4钛合金单道打印层的成形质量、显微组织与相组成进行了分析.利用显微维氏硬度计和万能拉伸试验机测量了打印层的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳工艺参数下TC4钛合金打印成形良好,其打印层组织主要由片层状α固溶体组成.打印层的Z向拉伸强度指标低于XY向,而Z向拉伸塑性指标高于XY向,且Z向强度和塑性指标均超越了TC4锻件国家标准(GB/T 25137-2010).同时Z向和XY向拉伸断口形貌均为塑性断口.     

含Sc铝镁合金超塑变形行为与显微组织特征

研究了含微量Ｓｃ元素的Ａｌ－Ｍｇ合金然超塑变形过程中的力学行为和显微组织,结果表明：合金可在较宽温度和应速速度内获得良好的超塑性,在温度为５２０℃,初始应变速度为１．６７×１０＾－１ｓ＾－１条件下拉伸变形时最大延伸率可达到３９６％,显微组织分析发现,合金的超塑性效应是由变形初期的动态再结晶产生,其超塑变形过 为亚晶超塑性阶段、过渡阶段和细晶超塑性阶段。     

Al—6Mg合金超塑性变形与空洞的研究

本文研究了Al—6Mg合金超塑性拉伸变形中的力学特性和显微组织的变化。试验结果表明,合金在520℃以ε=8.33×10~(-4)S~(-1)的应变速率拉伸,得最高延伸率578%,流动应力为1.6MN/m~2,m=0.68,合金通过静态再结晶得到等轴晶粒(11μm)。并对空洞生核和扩展,空洞与变形机制、廷伸率以及断裂进行了探讨。     

轧制对真空压铸AM50薄板组织与性能的影响

为研究真空压铸态AM50镁合金薄板在不同轧制变形量下组织和力学性能的变化,利用小型轧机对该合金进行多道次轧制,并进行了微观组织观察和室温拉伸性能测试.结果表明：该镁合金在常温下可进行多道次的轧制,但每道次之间要进行310℃×10min的退火处理,总变形量可达到45%;随总变形量的增加,轧制流线逐渐形成,晶粒变形成长条状,平均尺寸逐渐变小;变形量为40%时,沿轧制方向晶粒大约为2~4μm,轧制延展方向晶粒大约为5~10μm;随变形量的增大,材料的强度和塑性均在增加,而在总变形量达到40%时,材料的强度和塑性达到极值,屈服强度为282MPa,抗拉强度为329MPa,伸长率为8.8%.     

热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的显微组织及力学性能

针对含稀土元素Y和T6态热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的显微组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,以确定稀土元素Y和T6处理对其力学性能的影响规律.结果表明,稀土元素Y的加入可有效地细化热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu合金的组织.适宜的T6处理可以提高Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的布氏硬度,其中Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.25%Y合金经480℃×3 h+120℃×26 h热处理后,其室温抗拉强度以及屈服强度均得到显著提高,表现出良好的综合拉伸性能.断口形貌观察结果表明,含Y量不同的T6态挤压变形Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金在拉伸加载条件下呈现典型的韧性断裂特征.     

K435镍基铸造高温合金的拉伸性能研究

采用真空感应炉熔炼制备K435镍基铸造高温合金并通过热处理对该合金进行组织优化;系统研究温度对该合金拉伸性能及断裂过程的影响。结果表明:合金的抗拉强度和屈服强度在900℃以下变化不大,900℃以上,二者急剧下降;而塑性在室温至800℃之间基本平稳,温度高于800℃塑性增加,但在900℃左右又出现一个低谷;合金的断裂方式在室温到800℃时为解理兼微孔聚集型的混合型断裂,温度高于800℃时,合金表现出微孔聚集沿晶型断裂,呈典型的韧性断裂状态。     

动态时效对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与力学性能的影响

对Al-Cu-Mg-Ag新型耐热铝合金进行预时效+中温轧制变形+终时效的动态时效工艺处理,采用硬度测试、拉伸性能测试,结合金相显微组织分析和透射电子显微分析,探究动态时效对其力学性能与微观组织的影响。结果表明：动态时效能够提高合金的时效硬化速率,随着变形量的增大,合金的峰时效时间逐渐减小,峰值硬度逐渐增大。动态时效能够改变晶粒形貌,随着变形量的增大,晶粒的纵横比增大,位错数量增多,强化相数量增多尺寸减小,使得合金强度随着变形量的增大而逐渐增大,但伸长率逐渐减小。变形量为50%合金的强度最高,抗拉强度和屈服强度最大,分别为527.4 MPa和467.0 MPa,伸长率保持在较高值9.1%。     

拉伸变形对AA6016铝合金汽车外板再结晶组织及性能的影响

为优化冲压成形工艺,研究了不同拉伸形变量对T4P态AA6016冷轧薄板再结晶、析出行为、烘烤硬化性及断裂方式的影响规律.采用与气垫炉生产线类似的新型热处理设备,对合金进行固溶处理,预时效后室温停放,获得T4P态合金.以单向拉伸模拟板材局部冲压成形过程,采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜,对合金再结晶组织、拉伸断口以及位错进行观察,并结合DSC测定和拉伸性能测定,对合金析出行为及力学性能表征.结果表明:随拉伸形变量增加,局部晶粒有被拉长的趋势;形变可抑制GP区溶解,并促进强化相析出;烘烤硬化性随形变增加而减弱;形变较小时,烘烤前后断裂方式均为塑性断裂,而形变较大时,烘烤前合金更加趋向于解理断裂,烘烤后解理断裂趋势减弱.     

挤压态MB15镁合金的显微组织与力学性能研究

针对MB15镁合金在挤压温度为648 K,应变速率0.001s-1,挤压比9∶1的条件下进行挤压变形研究,通过对其变形后的组织特征分析和拉伸性能测试,光学显微组织研究表明MB15镁合金在挤压过程中发生动态再结晶;透射电镜组织研究表明机械孪晶、位错滑移和动态再结晶是材料变形的典型特征;扫描电镜组织研究表明挤压后的材料塑性明显增强.挤压变形后的MB15镁合金沿挤压方向的抗拉强度提高39.5％,屈服强度提高89.4％,延伸率提高25％,弹性模量提高6.7％.     

Zr和Si对Al-Zn-Mg-Cu铝合金再结晶行为和性能的影响

采用力学拉伸、金相、扫描电镜、透射电子显微镜和高角环形暗场扫描透射电子显微镜等测试分析方法,研究了Zr和Si对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金再结晶行为和性能的影响。结果表明:在合金中添加质量分数为0.17%的Zr和0.05%的Si后,合金保留了其原始的纤维组织结构,其强度和塑性的各向异性显著增大。随Zr、Si含量的升高,合金横向主要断裂模式从穿晶断裂向沿晶断裂转变。与合金纵向强度变化程度相比较,Zr、Si含量对合金横向强度的影响更加显著。其主要原因是复合添加Zr和Si形成(Al,Si)3Zr弥散相,抑制再结晶作用更明显,引起合金L向和T向的晶粒形态差异增大及粗大的残余相粒子沿晶界分布。     

GH690合金的氢致脆性行为研究

采用高温高压气相热充氢方法,将氢导入GH690镍基高温合金,其浓度达38.1 mg/kg.对未充氢和充氢试样以相同的应变速率进行室温拉伸试验,通过比较两种条件下GH690合金的拉伸变形行为,考察氢对GH690合金脆化行为的影响.结果表明,氢对GH690合金的屈服强度没有明显的影响,但充氢试样的屈服台阶消失,而且合金的抗拉强度和断裂延伸率明显降低.断口分析发现未充氢试样以延性韧窝断裂为主要特征,而充氢试样则表现出脆性沿晶断裂.GH690合金在拉伸变形时,氢易以Cottrell气团的形式跟随可动位错迁移至晶界,随着塑性变形的进行,位错在晶界处积聚,导致氢富集于晶界.晶界处氢的富集降低了合金的晶界结合强度,使得微裂纹易在晶界处萌生,导致沿晶断裂的发生.     

合金元素Cu对α-Al2O3体结构拉伸强度和断裂性能影响的第一性原理研究

随着粉末冶金技术的发展,金属粉末被广泛用于金属-氧化铝基陶瓷复合材料的制备,具有提高烧结活性、增强增韧的作用。为了从原子尺度研究金属元素对氧化铝陶瓷结构的力学性能影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算手段,建立合金元素Cu替代α-Al2O3中Al3+的掺杂晶胞模型与纯净α-Al2O3晶胞模型,通过第一性原理计算模拟拉伸试验方法（FPCTT）研究了二者的拉伸变形过程与断裂机制,该方法能够模拟晶胞沿单轴方向的理想拉伸变形过程。借助电荷密度分布图及差分图,Mulliken电荷布居分析等方法,从原子构型与电子结构方面研究了合金元素Cu对陶瓷材料α-Al2O3的影响作用与机理。研究发现：纯净α-Al2O3晶胞在应变为0.18时达到理论拉伸强度（55.51GPa）,并且伴随着Al原子向邻近的O原子层弛豫,具有明显的屈服效应。在合金元素掺杂模型中,由于Cu与O较弱的键合作用,变形过程伴随着Cu-O键的衰弱断裂,杂质体系在应变为0.12时发生断裂,拉伸强度为40.33GPa,其断裂方式为脆性断裂。结果表明：纯净的α-Al2O3结构单向拉伸变形过程伴随着较弱Al-O键的断裂且Al原子向O原子层弛豫,而合金元素Cu的进入基体结构后形成了键能更弱的Cu-O键,并在单向拉伸变形过程中率先断裂,导致体结构的断裂。说明合金元素Cu以原子替代方式进入α-Al2O3体结构中弱化了体结构的粘附性能,导致整体结构拉伸强度的降低。