热处理对7A85铝合金组织和性能的影响

采用室温拉伸测试,电导率测试,晶间腐蚀及透射电镜等手段研究不同时效制度对7A85铝合金显微组织,力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经过峰时效(120℃/24h)处理,抗拉强度,伸长率和电导率分别达到760.8MPa,8.9%和29.7%IACS;合金的主要强化相为GP区,峰时效(T6)合金晶内分布着大量细小而弥散的GP区和少量的η′相。双级时效(120℃/8h+165℃/12h)时,合金抗拉强度及电导率分别达到597.7MPa和38.1%IACS,且随着时效时间的延长,晶间析出相长大粗化,PFZ带宽化,晶间腐蚀敏感性降低。因此,采用120℃/8h+165/12h双级时效可以获得较好的综合性能。     

定向凝固镍基高温合金CM247LC热处理工艺优化及持久性能研究

目的 研究定向凝固镍基高温合金CM247LC的最优热处理工艺制度,通过优化热处理工艺提高合金的力学性能。方法 分别用JMatPro热力学分析软件和金相法判断CM247LC合金的初熔温度点,并确定合金的热处理窗口温度;利用光学显微镜(OM)和能谱分析仪(EDS)观察合金经不同固溶处理后的微观组织和元素偏析情况;利用扫描电子显微镜(SEM)观察合金经不同时效处理及持久断裂后的微观组织形貌。结果 CM247LC合金的初熔温度为1 260 ℃,热处理窗口温度为1 215~1 255 ℃。根据热处理窗口温度,设计了6种固溶处理工艺,对比发现,经1 228 ℃/2 h+1 240 ℃/2 h+1 255 ℃/2 h、AC固溶工艺处理后,合金的组织均匀化程度最高,元素偏析得到了显著改善,γ/γ′共晶的体积分数从铸态时的18.9%降至5.04%,确定此工艺为合金优化固溶处理工艺参数。合金经优化固溶处理后再经1 080 ℃/4 h、AC高温时效处理和870 ℃/22 h、AC中温时效处理,析出的γ′相尺寸(337.3 nm)、体积分数(67.81%)适宜且立方度最高,确定此工艺为最优热处理工艺。经最优热处理工艺处理的合金在980 ℃/205 MPa下的持久寿命为162 h,相比于铸态和固溶态处理的合金持久寿命分别提高了87 h和45 h。结论 通过优化固溶处理和时效处理,确定合金最优热处理工艺参数为:1 228 ℃/2 h+1 240 ℃/2 h+1 255 ℃/2 h、AC(固溶处理)+1 080 ℃/4 h、AC+870 ℃/22 h、AC(时效处理),经最优热处理工艺处理的合金持久寿命显著提高。     

一种镍基单晶合金高温长期时效后的组织与力学性能

研究了高温长期时效对一种镍基单晶合金组织和在1010℃/248MPa条件下的持久性能的影响.结果表明:950℃时效500h以前,合金的持久性能变化不大,时效1000h后合金的持久性能大幅度降低,1050℃时效100h后,合金的持久性能便开始明显下降,持久性能降低的原因是γ′相尺寸的增大及形状不规整.合金在950℃时效500h和1050℃时效100h后,γ′相开始沿不同的[100]方向长大,γ/γ′相界面能和弹性应变能的降低是γ′相长大的驱动力.     

FGH95粉末镍基合金的组织结构与蠕变断裂特征

通过对不同工艺处理FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能的影响规律。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Cr,Nb)23(C,B)6硼碳化合物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃、1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效合金具有较高蠕变抗力和较长持久寿命,蠕变期间的变形机制是位错以Orowan机制饶过γ′相、或位错剪切γ′相,其中晶界处不连续析出的粒状碳化物可有效阻碍位错滑移,是使合金具有较好蠕变性能的主要原因。蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制。     

长期时效处理对镍基高温合金中γ′相形态的影响

对镍基高温合金在700℃/1000h和850℃/1000h进行时效处理,在850℃/1000h时效处理基础上,进行了730℃/20h时效处理,观察了长期时效处理对合金γ′相形态的影响。结果表明:合金在700℃/1000h时效时,γ′相呈球形弥散分布于合金中。在850℃/1000h时效时,γ′相开始产生聚集排列现象,同时γ′相由球形开始向方形转变。经850℃/1000h时效处理后的试样再经过730℃/20h的时效处理后,合金基体中原γ′相呈方形并有细小的γ′相析出。     

非等温回归再时效对7050铝合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和拉伸测试研究了非等温回归再时效对7050合金组织和力学性能的影响。非等温回归处理的加热速率为5℃/min,回归终了温度包括160℃、190℃、220℃、260℃和300℃。结果表明:经120℃/24 h+RT■190℃+120℃/24 h的非等温回归再时效处理后,合金的力学性能最佳,其抗拉强度约为588 MPa,屈服强度约为558 MPa,延伸率约为23%,硬度值约为199HV。预时效态合金晶界平衡相η呈不连续分布,其尺寸约为49～70 nm,晶内析出相η'的平均尺寸约为5～6 nm;在190℃的非等温回归处理过程中,预时效态合金中的析出相发生了部分回溶,相的平均尺寸变小,其晶界相和晶内相的尺寸分别约为5～10 nm和3～6 nm,回归态合金晶界呈多列平行且无沉淀析出带(PFZ)不明显;再时效态合金的晶界相尺寸最大,约为91～108 nm,晶内相弥散,尺寸约为4～10 nm,无沉淀析出带变得明显,其宽度约为41 nm。     

Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500~3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明:供货态(固溶处理)管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。     

Ru对第四代镍基单晶高温合金DD22长期时效组织演化的影响EI北大核心CSCD

利用透射电镜和场发射扫描电镜研究了两种不同Ru含量(3%和5%,质量分数)的第四代镍基单晶高温合金DD22在1130℃长期时效过程中γ′相形貌演化、TCP相析出和界面位错网的演化情况。研究结果表明:在完全热处理后5Ru合金比3Ru合金的γ′相尺寸更小,形状更规则,γ/γ′相界面的错配度更大,高Ru含量使合金Re,Mo等元素出现反分配现象;5Ru合金在1130℃长期时效过程中γ′相粗化速率、溶解速率和形筏速率均低于3Ru合金;5Ru合金在长期时效1000 h后仍没有TCP相析出,而3Ru合金在时效50 h后便析出TCP相,随着长期时效时间延长,TCP相数量增多,尺寸增大;与3Ru合金相比,长期时效1000 h后5Ru合金γ′/γ界面位错网更加致密和规则;综上所述,Ru的元素反分配作用和低的扩散系数使5Ru合金比3Ru合金表现出更高的组织稳定性。     

长期时效对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用螺旋选晶法制备DD6合金单晶试棒,标准热处理后在980℃长期时效2000 h,研究980℃长期时效对DD6单晶高温合金的组织演化及力学性能的影响.结果表明:随着长期时效时间的延长,合金中γ'相的尺寸增大,2000 h后γ'相尺寸约为1μm,没有TCP相析出,合金具有较好的组织稳定性.2000 h长期时效试样在980℃/243 MPa下持久寿命为180.16 h,为热处理态的56.3％;在1070℃/130 MPa下持久寿命为144.42 h,为热处理态的35.31％,断裂模式均为微孔聚集型断裂;相比热处理态的合金,2000 h长期时效态试样760℃的抗拉强度和屈服强度分别降低5.55％和5.88％;980℃的抗拉强度和屈服强度分别下降11％和10.59％.     

时效处理对Al-Zr-Sc(-Er)合金组织和性能的影响EI北大核心CSCD

通过透射电镜(TEM)和扫描透射电镜(STEM)以及硬度、电导率测试等方法系统研究了时效处理对Al-Zr-Sc三元合金以及Al-Zr-Sc-Er四元合金显微组织和性能的影响。结果表明:对于Al-Zr-Sc合金,增加Sc含量,可显著提高合金时效响应速率、峰值硬度和热稳定性;增加Zr含量,显著提高了合金硬度和热稳定性,但会降低电导率。在Al-Zr-Sc合金中添加Er,进一步提高了合金的时效响应速率,促进了Zr,Sc的脱溶析出。Er与Zr,Sc形成具有核-双壳结构的Al 3(Er,Sc,Zr)相,明显改善合金的硬度和电导率。经300℃单级时效,实验合金硬度较高,但电导率相对较低;经400℃单级时效,实验合金时效响应速率加快,电导率明显提高,但硬度显著下降;经300℃/24 h+400℃的双级时效实验合金可获得电导率、强度和热稳定性的良好匹配。     

Effect of Ru on microstructural evolution during heat treatment in single crystal superalloys

Abstract

The effect of Ru addition on the as cast microstructure, structural evolution during heat treatment and long term aging was employed in single crystal superalloys with different contents of Ru addition (0, 1·5 and 3·0 wt-%). The results show that NiAl based β phase can occur in the interdendritic region in 3Ru alloy. With increasing Ru content in the alloys, the incipient melting temperature of alloy decreases gradually, while the liquidus and solidus changed slightly. After solution treatment and the same aging treatment, the γ′ phase size decreased with increasing Ru addition. An remarkable inverse partition of alloying elements, i.e. more matrix forming elements Re and Mo distribute to the γ′ phase and more Ni element distribute to the matrix, was observed in the alloys with more Ru content after aging treatment. Ru addition can accelerate the rafting of γ′ phase and suppress the precipitation of topologically close packed (TCP) phases effectively.     

Ni-25Cr-20Co合金时效组织结构及性能研究

在Thermo-Calc热力学软件模拟计算基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了Ni-25Cr-20Co合金在长期时效过程中析出相的变化情况及对性能的影响,理论分析了γ′相颗粒粗化对合金拉伸变形过程中第二相与位错交互作用机制的影响。结果表明:经750℃时效后合金中析出MC、M_(23)C_6和γ′相,γ′相的体积分数约为16%。长期时效后,γ′相颗粒的平均尺寸与时间t符合LSW理论,受溶质原子扩散及γ/γ′界面能的影响。时效后合金的拉伸强度明显增加,随时效时间的延长,拉伸强度逐渐降低。随γ′相的粗化,拉伸变形过程中第二相与位错交互作用的机制由位错热攀移机制→位错切割机制→Orowan绕越机制转变为位错热攀移机制→Orowan绕越机制→位错切割机制。     

长期时效对低膨胀高温合金GH2909性能的影响

将低膨胀高温合金GH2909分别在500℃、600℃和650℃时效2000 h,研究了长期时效对合金组织和性能的影响。结果表明：GH2909合金在550℃和600℃时效2000 h后其组织稳定性较高,强度略有提高,塑性基本不变。而在650℃时效2000 h后合金的拉伸强度明显降低,室温塑性下降,尤其是在室温下断面收缩率明显降低,但是高温塑性却显著提高。其原因是,GH2909合金在650℃长期时效过程中析出了大量贯穿晶粒且呈魏氏组织形貌的针状ε/ε″相,而强化相γ′相明显减少。同时,在该温度下γ′相明显长大且其稳定性下降。     

Effects of Al on microstructural stability and related stress-rupture properties of a third-generation single crystal superalloy

To examine the influences of minor modification of Al content on the microstructural stabilities and stress rupture properties,two alloys with minor difference in Al content were exposed isothermally at 1100 ℃ for 100 h,500 h,and 1000 h,respectively.The microstructures were characterized before and after thermal exposure.It was found that when Al content was decreased by 0.4 wt %,the volume fractionγ' decreased by 4 %,the size of γ' increased by 40 nm,the matrix channel width increased by 5 nm,and the misfit degree of γ/γ' phases increased by 0.006 % after heat treatment(HT).During thermal exposure,the alloy with low Al content had a better resistance to coarsening of γ' phase and precipitation of μphase.The γ' particles of the alloy with high AI content tended to connect each other and coarsened along 100directions;however,the γ' particles of the alloy with low Al content remained cubic after 500 h.A serious coarsening behavior took place in the two alloys after aging for 1000 h.The structural stabilities were significantly improved.However,the change of 0.4 wt % Al content was found to have little effect on the high temperature stress-rupture properties.     

固溶对7050铝合金超厚板高向组织的影响

7050铝合金厚板是飞机的主体结构材料,其高向性能大的差异是材料应用的技术瓶颈.为寻求减小材料高向性能差异的技术途径,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、常温拉伸实验,对比研究了单级、双级固溶处理对200 mm厚7050铝合金超厚板高向组织与力学性能的影响.研究表明:在热轧态板材中,1/4厚层与中心层含有大量粗大S相与Al7Cu2Fe相;单级固溶处理所得的厚板中仍有很多未溶的第二相,时效后抗拉强度在1/4厚层最低,强度沿板材厚度方向先降低后升高再降低;双级固溶处理后大量AlZnMgCu相与S相的溶解使各厚度层的第二相百分数均显著下降,其中1/4厚层的第二相百分数由2.45%下降到0.51%,时效后的抗拉强度达到561 MPa,比单级固溶提高了12.5%;双级固溶处理后板材的中心层抗拉强度最低.双级固溶提高了厚板的整体力学性能,同时高向性能差异减小.     

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。     

Influence of thermal exposure on γ′ precipitation and tensile properties of DZ951 alloy

The effect of long-term exposure on the γ′ phase and the tensile behavior of a directionally solidified nickel-base superalloy DZ951 was investigated. Alloys after standard heat treatment (SHT) were isothermally aged at 900 °C up to 2000 h and tensile tests were performed in both SHT and aged conditions at various temperatures. The morphology of the γ′ phase changes from cuboid to rafting and the size increases from 300 nm at SHT to 930 nm, and the volume fraction of the γ′ phase decreases from 70% at SHT to 65% during aging at 900 °C for 2000 h. The changing trend of yield stress at different test temperatures is similar. The yield stress decreases slightly at 600 °C. This arises from few dislocations shearing the γ′ precipitates. There is a peak yield stress value at 760 °C, which is attributed to the high strength of the γ′ phase, the homogeneous deformation structure, and dislocation-γ′ precipitate and dislocation–dislocation interactions. The yield stress then decreases rapidly with increased temperature. The low strength of the γ′ phase and γ′ rafting at high temperature contribute to the drop of yield stress. The change of tensile elongation is inverse to that of yield stress. The yield stress continuously decreases with the increase of aging time at 900 °C. This arises from the coarsening of γ′ and a decrease in the γ′ volume fraction.     

Formation and characteristics of coarsening resistant cubic sigma phase in AI-4.2Cu-1.6Mg-0.2Si

Abstract

The precipitation and coarsening characteristics of an alloy of nominal composition (wt-%) AI-4.2Cu-l.6Mg-0.2Si were investigated at 200, 265, and 305°C for times up to 650 h. All aging conditions produced a mixture of homogeneously nucleated S′ and the cubic phase σ. The quench rate did not alter appreciably the volume fraction of cubic phase. The lattice parameter of the σ phase was 0.831 ± 0.005 nm and the aspect ratio of the σ precipitates was 1.4 ± 0.1 for treatments at 200 and 265°C, increasing to 1.8 for the specimens aged at 305°C for 24 h. The precipitated σ phase exhibited better resistance to coarsening and dissolution in long term aging treatments at 265°C than the concurrently precipitated S′, although the S′ was a more effective precipitation. hardener.     

双级时效对汽车用高强铝合金组织性能的影响

高强度铝合金在车身上的应用将是未来汽车轻量化发展趋势。通过拉伸实验、电导率以及高分辨透射电镜研究了双级时效对汽车用高强铝合金组织性能的影响。研究结果表明:时效温度对综合性能的影响比时效时间的要大,双级时效参数中的第二级时效温度的影响最大,随着第二级的时效温度和时效时间增加,时效强化相的尺寸增加,力学性能下降,电导率增加。优化出的T76时效制度为120℃/6h+160℃/12h,时效强化相与基体完全共格,长度方向的尺寸约5~8nm,厚度方向的尺寸约3~5nm;优化出的T73时效制度为120℃/6h+170℃/12h,时效强化相与基体半共格,长度方向的尺寸约8~15nm,厚度方向的尺寸约4~8nm。