热老化对316LN不锈钢焊缝微观组织和冲击性能的影响

为研究核电站主管道316LN不锈钢焊缝的热老化,开展了316LN不锈钢在400℃下15000h的加速热老化实验。采用TEM和HREM研究热老化后焊缝微观组织演变,利用冲击实验测定不同热老化时间下焊缝夏比冲击性能;以夏比冲击功作为热老化脆化参量,通过拟合法获得了焊缝热老化脆化动力学公式,利用热老化动力学公式预测焊缝在实际运行温度下服役60年内的夏比冲击功变化。结果表明:经1000h热老化后焊缝中的铁素体已经发生了调幅分解,形成了富Fe的α相和富Cr的α′相,同时在铁素体内析出了G相;焊缝中铁素体调幅分解和G相析出导致焊缝冲击功随时间延长而不断下降;夏比冲击功预测结果显示在运行25年内冲击功下降较快,随后的运行过程中下降过程趋缓。     

Ti-62A合金动态软化速率异常的热力学解释及其应变补偿本构方程

使用Gleeble-3800 热模拟试验机研究了Ti-62A合金在变形温度为800~950℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热压缩变形行为。结果表明,随着变形温度的提高出现Ti-62A合金的动态软化率降低的反常现象。(α+β)双相钛合金中Mo、Cr等β稳定元素的原子活性随着温度的升高而逐渐降低和β相比例增大,Jmatpro软件的热力学计算表明(α+β)双相钛合金的这一现象与此有密切关系。而α钛合金和β钛合金出现动态软化速率降低,与加工温度升高β相比例增大的关系更密切。从800℃升高到950℃,Ti-62A合金中β相的比例由32.1%提高到84.3%,Mo、Cr活性的降幅均达到64%。这些因素使变形过程中Ti-62A合金的晶界迁移速度和动态软化速率均随变形温度升高而降低,其950℃的真应力-应变曲线多为典型的动态回复型。α相的含量随着变形温度的提高而降低,且在较高的变形温度下β相的晶粒尺寸也较为粗大。构建的基于应变补偿的Ti-62A合金Arrhenius变形抗力模型,能较好地预测合金的流变应力行为,其相关系数R达到0.990,预测值与实测值的平均相对误差为8.983%。     

同素异构转变对退火态Fe-15Mn-10Al-0.3C双相钢塑性的影响

将经过不同冷轧处理的Fe-15Mn-10Al-0.3C钢在900℃退火,使用SEM、XRD以及EBSD等手段研究了退火过程中钢的组织和性能的演变。结果表明：在退火过程中冷轧钢的奥氏体带发生了同素异构转变,γ相转变为α相,且转变量随着退火时间的延长而增加;同素异构转变影响退火试样的拉伸变形行为。随着退火时间延长α相和γ相的取向从近邻关系到满足K-S,有利于位错穿过相界滑移,使塑性提高;对于退火时间足够长的冷轧钢,两相之间的K-S关系失去相关性,塑性下降。通过该转变能调控α-铁素体与γ-奥氏体之间滑移系的平行程度,改善Fe-Mn-Al-C钢的塑性。     

淬火冷却速率对6082铝合金力学性能的影响

采用末端淬火(JEQ)实验、使用JMatpro7.0模拟软件并结合硬度、拉伸性能测试以及透射电子显微镜(TEM)观测，研究了轨道交通用6082铝合金的淬火敏感性。结果表明：(1)由JMatpro7.0模拟得到的TTT曲线表明，6082铝合金的淬火敏感温度区间为220~425℃，β和β'相的鼻尖温度为375℃。合金的CCT曲线表明，为了抑制淬火过程中β'(亚稳相)的析出，合金的淬火冷却速率必须大于6℃/s；(2)随着末端淬火距离D的增大6082铝合金的时效态硬度和强度下降，淬透深度为23 mm；(3)随着淬火冷却速率的降低淬火诱导析出相β在异质形核点α-(AlMnFeSi)相上优先析出，在后续的时效过程中β相长大并吸收周围的溶质原子，晶内时效析出强化相β'减少；(4)慢冷过程中，晶界附近的空位浓度降低，晶界的无沉淀析出带(PFZ)变宽。     

TC11钛合金中α'相和α'相的组织演变和显微硬度

研究了TC11钛合金中α"相和α'相的显微组织转变和显微硬度。金相显微组织观察和X射线衍射分析的结果表明： 随着固溶温度的提高α"相逐渐向α'相的晶体结构转变,α相、α"相和α'相的显微组织演变规律为：α+α",α+α"+α',α+α',α'。显微硬度测试的结果表明：在935~995℃固溶后显微硬度随着温度的提高先增大后减少,在985℃固溶后显微硬度达到峰值。综合分析显微组织影响合金显微硬度的机理：在935~985℃固溶后α'片层的厚度和间距变化的幅度小,β转变组织长大缓慢,在β转变组织中先后析出α"和α'相,随着固溶温度的提高α'片层的含量随之提高产生了相变强度效果,使其显微硬度提高;在985~995℃固溶后α'片层的厚度和间距明显增大,β转变组织变粗大,α"相消失,α'相的含量降低,相变强化的效果减弱,使β转变组织的显微硬度降低。     

基于α''组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](V₂Ti)设计成分式为4[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+12[Al-Ti₁₄](V₂Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm,α板条的宽度约为0.71 μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm,α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α'+α相,与α'马氏体相比,应力诱发的α'马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为 989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α'+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。     

退火温度对冷轧Ti-13V-3Al-0.5Cu形状记忆合金组织结构与马氏体相变的影响

使用XRD、TEM、DSC和室温拉伸等分析测试手段,对冷轧后经不同退火温度处理的Ti-13V-3Al-0.5Cu(%,原子分数)合金微观组织结构,马氏体相变行为,力学性能和形状记忆性能进行了研究。经冷轧、退火处理后,合金在室温下的组织主要为α"马氏体相,存在少量残余β母相、α相和Ti₂Cu第二相。随着退火温度的增加,合金形状记忆性能先升高后降低;当退火温度为750℃时,在预应变量为6%的前提下可实现5.3%的可回复应变。其组织结构观察结果表明,经冷轧、退火处理后,合金中α"马氏体形貌由“V”字型自协作组态向择优取向的单一取向马氏体板条转化,界面可动性提升,马氏体临界再取向应力降低,形状记忆性能提高。     

Ti750合金中初生α相的体积分数对固溶温度的敏感性

研究了Ti750合金中初生α相的体积分数对固溶温度变化的敏感性。结果表明,在α+β两相区热处理的Ti750合金中初生α相的体积分数随着热处理温度的提高呈现先慢后快的下降趋势;合金中Mo元素的含量由0.25%(质量分数,下同)提高到1.0%使初生α相体积分数对固溶温度变化的敏感性降低。用电子探针分析了Al和Mo元素在初生α相中的分布,结果表明：在初生α相含量相同的合金中,Mo元素含量的提高使初生α相中的Al元素富集,使初生α相具有更高的热力学稳定性,从而降低了α_p相体积分数对固溶温度变化的敏感性,有利于准确控制热加工和热处理组织。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明：流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R²=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为：变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

V元素对铁镍基变形高温合金GH4061组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学萃取相分析等手段,研究了V元素对GH4061合金晶粒度、碳化物和γ?/γ"强化相等影响,测试了不同V含量试样的室温和750℃拉伸性能以及750℃/460 MPa持久性能,分析了V元素对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：GH4061合金中添加V元素促进了MC型碳化物和γ?/γ"相析出,使晶粒尺寸小幅减小;V元素通过增大γ基体的晶格常数,降低γ基体与γ?相的错配度,抑制了γ?/γ"相在750℃的快速粗化;V元素添加对室温拉伸性能影响不大,但可显著提升750℃拉伸强度和持久寿命;当V含量为0.4%(质量分数)时,GH4061合金具有最佳的750℃持久性能。     

Mg-13Gd-1Zn合金的组织与力学性能

研究了铸态、退火态、挤压态和T5时效态Mg-13Gd-1Zn三元合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态组织由α-Mg、(Mg,Zn)₃Gd和14H-LPSO长周期相组成。合金在均匀化退火和热挤压后的直接时效(T5)过程中都发生了晶内14H-LPSO相的沉淀析出,表明合金中14H-LPSO的沉淀相变发生在一个很宽的温度范围(200~510℃)。在挤压后合金的直接时效(T5)过程中发生了β'及β₁相的沉淀析出。在沉淀强化和LPSO强化的共同作用下,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为197 MPa、397 MPa和2.56%。在200℃/80 MPa和200℃/120 MPa两种实验条件下,Mg-13Gd-1Zn合金的抗蠕变性能均优于WE54合金。     

Effect of thermomechanical treatment on the phase transformation in Cu-44Ni-5Cr alloy

Cu-44Ni-5Cr alloy has been subjected to thermomechanical treatment which consisted of plastic deformation of as-quenched material by 50, 65 and 80% reduction in thickness followed by ageing in the interval of 500 to 650 °C for various durations of time. Progress in age-hardening was studied by means of hardness measurement and X-ray diffraction studies. The wavelength of composition modulation and strain amplitude were measured. It was found that age-hardening was a result of interaction between spinodal decomposition and recovery processes. Prior deformation was found to enhance the kinetics of both spinodal decomposition and coarsening. It was concluded that this resulted from increased vacancy concentration and increased coherency strain in the cold-worked material.     

形变和退火对Fe47Mn30Co10Cr10B3间隙高熵合金微观组织结构演变的影响

在不同温度对Fe₄₇Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀B₃间隙高熵合金进行不同的形变和退火处理,使用电子背散射衍射和电子通道衬度像等手段对样品进行表征,研究了形变和退火对其微观组织结构演变的影响。结果表明,在小应变量条件下,随着形变温度的降低,主导的形变机制从位错滑移转变为相变诱导塑性;在室温形变条件下,随着应变量的增大,主导的形变机制由位错滑移转变为相变诱导塑性。对大应变量的样品退火,随着退火温度的提高,微观组织从形变态(600℃-5 min)、部分再结晶态(800℃-5 min)到完全再结晶态(1000℃-5 min)的演变。在1000℃退火条件下,随着退火时间的延长,微观组织由部分再结晶态(1 min)演变到完全再结晶态(5 min和15 min),且相组成由γ单相演变为γ+ε双相。退火不能改变形变态中第二相颗粒沿着轧向的分布。拉伸实验结果表明合金的屈服强度为326 MPa,抗拉强度为801.9 MPa,延伸率为26.8%,实现了较好的强韧化性能且其断裂机制为韧性断裂。