Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%;随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。     

热处理温度对TC4ELI合金组织与性能的影响

为揭示TC4ELI合金随热处理温度的不同,显微组织、力学性能及相组成的变化规律,研究了TC4ELI钛合金经700~1000 ℃热处理并空冷的组织演变,进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:800 ℃热处理后,合金实现了再结晶,α相均匀等轴化,体积含量达到最大值。XRD图谱未出现β相的衍射峰,均为α相的衍射峰。700~800 ℃热处理时可以获得良好的综合性能,满足相关标准要求。850~950 ℃温度范围内,TC4ELI合金有二次针状α相析出,属于双态组织。随着温度的升高,由于合金中β相的晶粒粗化与含量增加,使得强度与弹性模量下降。1000 ℃热处理后,立方马氏体α′相具有较强的(002)_α′、(101)_α′衍射峰,其它晶面的衍射峰能量很弱,合金的弹性模量达最大值110 GPa。通过显微组织观察,推断TC4ELI合金α+β→β转变的开始温度处于850~870 ℃,终了温度处于950~970 ℃。     

添加Cr元素对93W-4.9Ni-2.1Fe合金微观结构和性能的影响

以高能球磨粉末为原料,研究了铬元素对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观结构的影响.实验采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、EDAX能谱等方法对试样的组织形貌进行了表征;对合金的拉伸强度、延伸率和合金的相对密度进行了测试.结果表明:不添加Cr的93W-4.9Ni-2.1Fe合金其相对密度为99.3%,延伸率为15%,抗拉伸强度为997.2 MPa;在Cr的添加量 (质量分数)为0～1.5%,随Cr含量由0增加到1.5%,93W-Ni-Fe合金抗拉伸强度、相对密度、延伸率分别由997.2 MPa、99.3%、15%降至834.7 MPa、95.2%、5.7%;添加Cr元素后,Cr、W、Ni、Fe、O等元素在93W-Ni-Fe合金中生成富Cr固溶体,并在合金界面上形成偏聚,降低了93W-Ni-Fe合金界面的结合强度,导致合金的力学性能有所降低.     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。     

Nd对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Nd含量(0、1.0%、2.0%、3.0%)对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.研究结果表明,合金中添加Nd后,细化了合金晶粒,形成高熔点的针状强化相Al11Nd3,很大程度上提高了合金力学性能.当Nd含量达到2.0%时,合金的室温、高温抗拉强度分别达到了206 MPa和138 MPa,比未添加Nd时提高了20%和14%.随着Nd含量的进一步增加,合金中析出了大块状Al2Nd相,该相的形成降低了合金的力学性能.     

Cu含量对Al-Mg-Si合金显微组织及力学性能的影响

采用显微组织分析、拉伸性能测试和X射线衍射等手段,研究了Cu含量(0. 2wt%、0. 4wt%、0. 6wt%)对Al-Mg-Si合金不同处理态下的显微组织和力学性能的影响。结果表明,Cu含量的增加可以显著改善Al-Mg-Si合金的力学性能。热轧态时,合金内部有一些破碎的残留相,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度最高为183 MPa;合金经固溶时效处理后,析出大量强化相粒子,并且随着Cu含量的增加,强化相粒子增多,少量的Al_2Cu相、Mg_2Si和Al_2Cu Mg相会参与合金的时效硬化作用,合金的抗拉强度随之提高,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度相比Cu含量为0. 2wt%的合金提高了13. 8%;在冷轧态下,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度达到416 MPa,比Cu含量为0. 2wt%的合金的抗拉强度提升了18. 5%,3种合金的断后伸长率均在4%～5%范围内。     

微量Cr对93W-Ni-Fe合金组织及力学性能的影响

研究了Cr元素对93W-4.9Ni-2.1Fe高密度合金性能和微观结构的影响,并探讨固溶淬火工艺对添加微量Cr的93W-Ni-Fe合金微观结构及力学性能的影响.实验采用光学金相、扫描电镜和能谱等对烧结态、固溶淬火态样品的组织形貌进行表征,采用准静态拉伸实验对合金的拉伸强度和伸长率进行测试,采用阿基米德排水法对合金的相对密度进行测试.结果表明:随着Cr含量(质量分数)由0增加到1.5%,烧结态93W-Ni-Fe合金的拉伸强度、相对密度、伸长率分别由997.2 MPa、99.27%和14.94%降至834.7 MPa、95.21%和5.69%.随着Cr含量由0增加到1.5%,固溶淬火态93W合金的拉伸强度、相对密度、伸长率分别由1 039 MPa、99.33%和18.37%降至888.5MPa、96.10%和7.39%;Cr元素与W、Ni、Fe、O等元素在93W-Ni-Fe合金中生成富Cr固溶体,并在合金界面上形成偏聚,降低93W-Ni-Fe合金界面的结合强度,导致合金的力学性能降低.     

Fe元素对6082铝合金组织和性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸实验机研究了Fe元素对热轧后6082铝合金板材组织及力学性能的影响。结果表明,当Fe元素含量为0.15wt%时,该合金的综合性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335 MPa、290 MPa和15%;而当Fe元素超过0.2%时,该合金的强度会明显降低。这主要是由于Fe元素与Cr、Si元素结合形成大量的Al(FeCr)Si相,减少了合金中强化相的析出,减弱了合金的时效强化效果。     

Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸性能和硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究不同Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0时,随着Si含量的增加,凝固后期形成的富铁相阻止液相补缩,形成缩松组织,导致合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都下降;当挤压压力为75MPa时,随着Si含量增加,缩松组织消失,虽然细小和分散的α-Al15(Fe Mn)3(Si Cu)2相和Al2Cu相数量增多,但Al6(Fe Mn Cu)相消失,有利于晶界强化和阻止裂纹的扩展,使得合金的抗拉强度和屈服强度增加;虽然富铁相数量的增加使得合金伸长率降低,但挤压铸造工艺减缓了伸长率降低的趋势。当挤压压力为75 MPa和Si含量为1.1%(质量分数)时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度为232 MPa,屈服强度为118 MPa,伸长率为12.4%。     

铈对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响

在AZ31合金中添加0、0．2％、0．5％和1％（质量分数）的铈（Ce）制备了4种合金，研究不同Ce含量和合金变形状态对力学性能和显微组织的影响。试验表明，添加Ce元素后，形成的Al4Ce对合金有强化作用，但其铸态组织仍然粗大，经过轧制及退火后，合金的组织得到改善。力学性能测试结果表明，轧制态合金强度随Ce含量的增加而上升，伸长率亦有所提高，300℃退火1h后，强度比轧制态有所降低，伸长率提高较大。含0．5％铈的3号合金综合力学性能最好，屈服强度为168MPa，抗拉强度达到255MPa，伸长率为22％。     

Mg和Cu含量对Al-Si-Mg系合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机研究了Mg、Cu含量变化对AlSi-Mg系合金T6态组织与性能的影响。结果表明:随着Mg含量的增加,合金的二次枝晶臂间距减小,Mg_2Si强化相增多,起到固溶强化的作用。随着Cu含量的增加,共晶Si由片状逐渐转变成细小弥散分布的球状,且大小不一; Al_2Cu强化相所形成的铝基固溶体对合金起到了固溶强化作用。当Mg的质量分数为0. 5%～0. 6%,Cu的质量分数为0. 3%～0. 5%时,Al-Si-MgCu系合金具有相对较好的力学性能,其抗拉强度达到350. 9 MPa,屈服强度达到304. 4 MPa,断后伸长率为6. 96%,断裂特征为典型韧窝断口的塑性断裂。     

不同热成形工艺下TA32钛合金的流变性能及组织演变

用OM,SEM和XRD等方法研究了挤压态Mg-Al-Ca-x Nd(x=0~1.76,质量分数,%)合金的显微组织和析出相以及该合金在室温和高温下的力学性能。结果表明,Nd的添加会使基体中形成Al2Nd和Al11Nd3相,并且细化Mg-Al-Ca合金的晶粒。随着Nd添加量的增加,Al2Nd和Al11Nd3相的数量也随之增加。当添加1.76%Nd时,合金的平均晶粒尺寸从不含Nd的4.80μm变为2.39μm。由于第二相的析出和晶粒细化,室温下的力学性能也得到改善。随着Nd元素含量的增加,合金的室温抗拉伸强度由267MPa提高到304 MPa,屈服强度从144 MPa提高到203 MPa,延伸率从20.0%下降到16.9%。在150℃时,随着Nd含量的增加,拉伸强度从192 MPa增加到229 MPa,屈服强度从140 MPa增加到159 MPa,伸长率从48.6%下降到29.3%。     

Gd对铸态Mg-4Y-2Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对铸态Mg-4Y-2Sm-xGd-0. 5Zr(x=0、1、2、3)合金进行了微观组织及物相分析,同时用拉伸试验机对其进行了力学性能测试。研究结果表明:铸态Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金组织由α-Mg基体、第二相Mg_(24)Y_5和Mg_(41)Sm_5组成;随着稀土元素Gd的加入,合金组织中有Mg_5Gd相生成; Gd含量为1%时,Mg-4Y-2Sm-1Gd-0. 5Zr合金中的第二相分布均匀,晶粒得到细化,综合力学性能达到峰值,抗拉强度为203 MPa,伸长率为12. 68%,与Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金相比分别提高了50 MPa,8. 46%。随着Gd元素含量的增加,第二相增多且主要沿晶界逐渐呈连续网状析出,力学性能下降。适量Gd元素的加入可以显著改善Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金的力学性能和伸长率,过量Gd元素的加入则会降低合金的综合力学性能。     

粉末冶金制备AlNiCrFeCuMo_x高熵合金及其性能(英文)

采用粉末冶金法制备AlNiCrFeCuMox(x=0～0.2)合金,研究Mo含量对合金微观组织以及力学性能的影响。随着Mo含量的增加,AlNiCrFeCuMox合金的微观组织均为典型的花瓣状枝晶,且由于高熵效应,使得体系的相组成十分简单,均为bcc和fcc;bcc最高峰的强度会逐渐降低,相应地fcc的强度有所增加,所以Mo元素促进了fcc结构的生成。同时,当x=0.1时,合金拥有较好的力学性能,硬度达到5160MPa,断裂强度为1161MPa,最大变形率为24.4%。AlNiCrFeCuMox合金的力学性能变化是元素性质与晶体结构综合作用的结果。     

Nd对Mg-Al-Ca合金微结构及力学性能影响的研究（英文）

用OM,SEM和XRD等方法研究了挤压态Mg-Al-Ca-x Nd(x=0~1.76,质量分数,%)合金的显微组织和析出相以及该合金在室温和高温下的力学性能。结果表明,Nd的添加会使基体中形成Al2Nd和Al11Nd3相,并且细化Mg-Al-Ca合金的晶粒。随着Nd添加量的增加,Al2Nd和Al11Nd3相的数量也随之增加。当添加1.76%Nd时,合金的平均晶粒尺寸从不含Nd的4.80μm变为2.39μm。由于第二相的析出和晶粒细化,室温下的力学性能也得到改善。随着Nd元素含量的增加,合金的室温抗拉伸强度由267MPa提高到304 MPa,屈服强度从144 MPa提高到203 MPa,延伸率从20.0%下降到16.9%。在150℃时,随着Nd含量的增加,拉伸强度从192 MPa增加到229 MPa,屈服强度从140 MPa增加到159 MPa,伸长率从48.6%下降到29.3%。     

Si元素对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用粉末冶金工艺(混合元素法+冷等静压成形法+真空烧结法)制备了Ti-6Al-4V-xSi合金,并通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM和TEM对其组织进行观察分析,结果表明:合金组织中主要为α+β相,伴随有硅化物Ti_5Si_3析出。第二相Ti_5Si_3在晶界处的析出可以阻止晶粒长大;作为形核中心,晶粒中的Ti_5Si_3可以提高晶核形成率,从而起到细化晶粒的作用,提高合金的力学性能。运用精密万能试验机进行力学性能测试,发现当Si元素含量少于0. 5%时,随着合金中Si元素含量的增加,合金组织细化,位错密度增加,使合金的抗拉强度和伸长率明显提高;当Si含量为0. 5%时,合金的抗拉强度达到峰值601 MPa,比未添加Si元素时抗拉强度提高了38. 5%,伸长率提高了25. 3%。     

Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn合金组织性能的影响

在熔炼过程中以镁硅中间合金形式加入Si元素,研究了0～1.6％范围内不同Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn镁合金铸态组织及力学性能的影响.结果表明:合金元素Si与Mg基体结合生成了强化相Mg2Si,并在该相周围有Mg2(Si,Sn)复合相产生,Mg2(Si,Sn)相的出现对A1、Zn元素形成T-Mg32(Al,Zn)49相有促进作用;Si元素在0～1.6％变化时,试样合金的抗拉强度、伸长率呈现先升高后降低的趋势,当Si含量为1.0％时强度、塑性出现较佳配合,而合金的硬度则呈现持续增加,Si含量1.2％～1.6％范围内,硬度上升趋势变缓.     

丝材成分对电弧增材Al-Cu合金组织及力学性能的影响

针对电弧增材制造Al-Cu合金力学性能非均匀问题,采用不同成分的丝材研究了Cu含量及Fe、Si杂质含量对热处理后成形组织及力学性能的影响。结果表明:Cu含量低(5.3%,质量分数),α(Al)基体中固溶Cu含量不足,成形试样屈服强度显著降低,Cu含量适中(5.8%～6.5%),成形组织中残余少量θ相(Al_2Cu),对塑性影响较小,成形试样强度提高;在Cu含量适中、Si含量较低(ω(Si)0.08%)时,随着Fe含量增加,成形组织中残余的块状或条状α(Fe)相增加,α(Al)基体中固溶Cu含量减少,成形试样屈服强度降低;在Cu含量适中,Fe、Si含量较高时(0.15%),成形试样层间形成的针状β(Fe)相增加,垂直方向塑性显著降低;严格控制丝材中Fe、Si杂质含量(Si少于0.08%,Fe少于0.15%),Cu含量适中(5.8%～6.5%),成形试样无明显各向异性,平均抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别超过440 MPa、300 MPa、10%。     

Li含量对轧制态Mg-3Al-1Zn合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、万能实验机研究了Mg-3Al-1Zn-xLi(x=0、2、4、6)合金轧制板材的微观组织及力学性能。结果表明,添加Li元素后,可促进动态再结晶的进行,细化晶粒,同时合金的力学性能得到显著提高。当Li元素含量为4%时,合金的晶粒多数为细小的动态再结晶晶粒,合金的各项力学性能达到最佳,抗拉强度达到302 MPa,伸长率达到12.6%。当Li元素含量达到6%后,晶粒变得粗大,合金板材的强度指标明显下降。     

低成本Ti-Al-Fe-Cr合金的组织与性能研究

研究以廉价Fe-Cr中间合金替代工业钛合金中较贵的金属V元素,设计新型Ti-6A1-x Fe-y Cr低成本合金。采用非自耗真空电弧炉熔炼合金锭,利用扫描电镜、电子万能试验机对合金的显微组织进行观察、拉伸、压缩性能进行分析,利用维氏硬度计测试合金的显微硬度。结果表明:Ti-Al-Fe-Cr合金的显微组织主要为等轴状的β相,在晶界处有块状和粒状α相析出。随Fe和Cr元素含量的增加,组织中β相比例增加。该合金的抗拉强度在700 MPa以上,随着合金中Fe元素和Cr元素含量的增加,该合金的抗拉强度进一步增大,显微硬度也得到进一步提升。其中,Fe元素含量增加对合金的强化效果比Cr元素含量增加的强化效果更为明显。当Fe含量为2%、Cr含量为12%时,该合金获得最佳力学性能,抗拉强度973 MPa、伸长率3.9%、显微硬度338 HV。