应变速率对2024铝合金拉伸性能的影响研究

研究了应变速率对2024铝合金拉伸性能的影响。结果表明,随应变速率的增加,抗拉强度略有下降,屈服强度增加,断面收缩率及伸长率下降,弹性模量增加。断口分析表明,应变速率越低,断口中韧窝组织越多,以韧性断裂为主;随着应变速率增加,以脆性断裂为主。随应变速率增加,断口纵剖面中晶粒伸长减小,并出现细小析出相。此外,基于Fields and Backofen本构方程模型,定量计算与分析了应变速率对合金力学性能的影响。     

热交换器用Inconel 600合金的热塑性研究

研究不同温度对热交换器用Inconel 600合金高温热塑性的影响。结果表明:该合金在1 075~1 200℃具有良好的热塑性,拉伸断口处有明显的颈缩现象,为塑性断裂,断面收缩率均在90%以上,且在1 150℃左右达到最大值。随着温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝越来越多,塑性越来越好,当温度为1 150℃时断口颈缩最大,韧窝数量最多且最深;温度达到1 175℃时韧窝开始明显减少,热塑性开始下降;温度达到1 200℃时拉伸断口较平滑,无韧窝,晶界发生氧化,局部出现晶粒脱落现象;在950~1 200℃,随着温度的升高,合金的再结晶晶粒逐渐增多,温度达到1 050℃时,晶粒基本为分布均匀的细小等轴晶,合金发生完全动态再结晶。     

超超临界转子用Inconel 617合金的热塑性

研究了不同温度对Inconel 617合金铸锭高温拉伸热塑性的影响。结果表明,Inconel 617合金在900℃以上有良好的热塑性,拉伸断口有明显的颈缩,断面收缩率均在90%以上。随拉伸温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝变深,热塑性越来越好。拉伸时发生了局部动态再结晶,随温度升高,再结晶变得充分,高于1200℃拉伸时晶粒快速长大,且断口出现熔融现象。     

700℃超超临界锅炉用Inconel 740H合金的热塑性

研究了不同温度对Inconel 740H合金热塑性的影响。结果表明:Inconel 740H合金在1050~1200℃范围内具有良好的热塑性,拉伸断口处均有明显颈缩现象,为塑性断裂,断面收缩率均在80%以上,且在1150℃左右达到最大值;随着温度的升高,合金断口韧窝增多,塑性越来越好,当温度超过1150℃后断口韧窝减少,塑性开始缓慢下降;随着变形温度的提高,合金的动态再结晶率增大,在1125~1200℃时,可发生完全动态再结晶,当温度超过1150℃后,细小的再结晶晶粒开始缓慢长大。对于Inconel 740H合金热挤压管,在应变速率为1 s~(-1)时,较合适的热变形温度范围为1125~1175℃。     

固溶时效Cu-0.88Cr合金连续拉拔变形断裂行为

对经980℃×1 h固溶+460℃×4 h时效处理后的Cu-0.88Cr合金进行了多道次连续拉拔变形,通过拉伸试验获得了不同应变条件下Cu-0.88Cr合金断面收缩率的变化规律,并利用扫描电镜观察了Cu-0.88Cr合金断口形貌,揭示了Cu-0.88Cr合金断面收缩率与断口形貌的内在关联。结果表明:Cu-0.88Cr合金断口形貌与断面收缩率密切相关。随着应变量从0增加到4.9,断面收缩率从44%增加到68%并后续基本保持不变,合金断裂形式由等轴韧窝+撕裂转变为等轴韧窝+抛物线韧窝,并最终过渡到抛物线韧窝。进一步地,合金断口形貌的变化受微观组织中滑移带影响,随着应变量增加(0~4.9),滑移带的数量、形态和方向发生明显变化。     

典型航空用合金准静态拉压力学性能研究

针对典型航空用钛合金和铝合金,通过准静态拉伸和压缩试验研究不同加载速率下TC4钛合金和7075铝合金的力学性能,并分析了材料拉伸微观断口形貌。研究表明:相同加载速率下钛合金的抗拉强度比铝合金高约300 MPa、抗压强度高约800 MPa;拉伸速率对钛合金和铝合金的弹性模量和断面收缩率均有较为显著的影响。压缩速率对两种合金的力学性能影响均不显著。但同种材料的拉、压弹性模量相差较大;拉伸断裂后钛合金颈缩较为明显,铝合金放射区较为明显,表明钛合金塑性较好,铝合金硬度较大。压缩破坏后钛合金与铝合金断面角度约为45°～55°;拉伸条件下钛合金断口微观组织形貌中出现大量大小不一的韧窝,断口伴有少量的撕裂棱。铝合金断口出现了较大的韧窝,部分韧窝内还包含空洞。     

微量Er对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

研究了微量Er加入对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响。结果表明,微量Er的加入可改善合金的铸态组织,细化合金晶粒,提高合金的力学性能。应力腐蚀敏感性是制约Al-Zn-Mg-Cu合金应用的关键因素。通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了Al-Zn-Mg-Cu合金的应力腐蚀过程。结果表明,Er的加入提高了该合金的抗应力腐蚀性。两种合金在惰性介质中的拉伸断口没有太大区别,但在3.5%Na Cl溶液中,不含Er的合金断口形貌由韧窝区和腐蚀区组成,含Er的合金断口则主要由韧窝组成。     

循环次数对TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过显微组织观察、室温拉伸和SEM断口扫描,研究了循环次数对TC4合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,TC4合金的强度略有降低,伸长率和断面收缩率明显升高,条状α组织长径比逐渐减小,并部分球化;拉伸断口断裂形式由未循环时的解理断裂→解理+韧窝断裂→韧窝断裂转变。     

N08020耐蚀合金的热变形性能研究

为揭示温度对N08020耐蚀合金热变形性能的影响,采用Gleeble-3500热模拟试验机对其进行了热拉伸试验,并检测了拉伸后试样的断口形貌及轴向显微组织。结果表明:在900～1 200℃以1 s~(-1)的应变速率拉伸时,合金具有良好的热塑性,断面收缩率为68. 0%～98. 5%,且在1 175℃拉伸时最高;拉伸试样断口均有明显颈缩,且孔洞和韧窝随试验温度的提高而增多、增深,1 200℃拉伸后试样断口的孔洞和韧窝急剧减少,热塑性下降。此外,合金的动态再结晶体积分数随着温度的提高而增大,在1 000～1 200℃拉伸时合金发生了完全动态再结晶,但在1 200℃拉伸的试样断口局部熔融。当应变速率为1 s~(-1)时,N08020耐蚀合金最佳的热变形温度为1 000～1 175℃。     

不同应变速率下5B70铝合金的拉伸断口分析

研究了不同应变速率下5B70铝合金的拉伸断口。结果表明:随着应变速率的增加,合金的断后伸长率下降。断口分析表明,应变速率越低,断口中的韧窝数量多且深度深,表现出明显的高韧性断裂。随着应变速率的增加,出现准解理面,合金偏向于脆性断裂。随着应变速率的增加,合金断口侧面晶粒伸长减小,析出相的数量减少。     

不同应力状态下6061铝合金力学性能及断裂行为的研究

对不同缺口试样进行准静态拉伸,研究了6061铝合金在不同应力状态的力学性能和断裂行为。研究结果表明,随着缺口半径增大,三轴应力度降低。随着三轴应力度降低,合金的峰值载荷降低,断面收缩率和断裂应变均增大,断口上剪切唇区面积逐渐增大,纤维区的山脊状的锯齿数量逐渐减少,但深度增加,显微断口上的韧窝越来越均匀细小。     

超临界水冷堆包壳材料用C-276合金的热拉伸行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段,研究了不同温度对C-276合金热拉伸行为的影响。结果表明:该合金在1050～1250℃具有良好的塑性,断面收缩率均大于70%,且在1200℃时最大;在950～1250℃热拉伸试样断口处均有颈缩现象,为沿原始晶界开裂,且韧窝随温度的上升而增多、变深,塑性越来越好,当温度超过1200℃时断口韧窝数量开始缓慢减少,塑性缓慢下降;随着温度的上升,合金的动态再结晶百分比增大,且再结晶晶粒开始缓慢增粗,在1150～1250℃时发生完全动态再结晶。对于C-276合金,当应变速率为1 s-1时,最佳的热加工温度范围为1150～1250℃。     

Al-6.5Mg合金的组织与力学性能

采用金相电镜、扫描电镜、EDS能谱分析、拉伸性能测试与JMat-Pro材料仿真软件等测试分析手段,研究了Al-6.5Mg合金铸态与退火热处理态下的微观组织与力学性能。结果表明,Al-6.5Mg合金铸态晶粒尺寸约为90μm,平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为228 MPa、131.7 MPa、31.9%与39%,铸态断口形貌呈现为典型的韧窝断裂。经500℃×24h与520℃×24h退火热处理后,合金材料的屈服强度、伸长率与断面收缩率保持不变,抗拉强度分别提升了23.2%与24.2%,为281MPa与283MPa,断口形貌仍呈现为韧窝断裂;受退火过程热力学驱动,晶粒内部与晶界处的Mg元素摩尔分数略有增加。     

钒微合金化钢的热塑性探讨

利用 Gleeble-3800对钒微合金化钢的高温塑性进行了测定,并通过扫描电镜对不同温度下试验钢拉断后的断口形貌进行了观察分析。结果表明：随着温度降低,热塑性降低,断面收缩率降低,奥氏体化温度以上拉伸时,断口以深韧窝为主,部分韧窝底部分布着第二相粒子;但铁素体相变温度以下拉伸时,断口呈现沿晶断裂特征,断裂面上分布着浅而小的韧窝,降低了材料的热塑性;随着温度的升高,断面收缩率不断增加,试验钢在 850℃及其以上温度拉伸时的断面收缩率均大于 60%,在连铸坯生产时矫直温度不低于 850℃能够有效减少铸坯表面裂纹发生率,因此,在连铸坯生产时适宜的矫直温度应该不低于 850℃。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

复合稀土对CuZnAl形状记忆合金力学性能的影响

采用定量金相、拉伸试验、电子探针和扫描电镜等方法，研究了复合稀土对CuZnAl合金晶粒尺寸、晶粒生长动力学、力学性能的影响。结果表明：复合稀土可明显细化合金晶粒，改善合金的力学性能，合金的拉伸断口形貌由未加复合稀土的沿晶断裂变为韧窝状塑性断口，同时保持合金的记忆性能。微观分析表明：复合稀土富集在CMZnAl合金的晶界上，阻碍晶粒长大。讨论了晶粒细化机制以及合金力学性能提高的原因。     

退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金分别进行了920℃、940℃、960℃、980℃保温1 h空冷的退火，随后进行了金相检验、拉伸试验和拉伸断口分析，以揭示退火温度对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：不同温度退火的TC4合金组织主要由初生α相和次生α相组成，随着退火温度的升高，初生α相含量减少；随着退火温度的升高，合金的强度升高，塑性降低，980℃退火的合金抗拉强度和屈服强度最高，为973 MPa和961 MPa,而塑性最差，断后伸长率为2%,断面收缩率为8%;在920℃和940℃退火的合金拉伸断口有大量韧窝，具有韧性断裂特征，960℃和980℃退火的合金拉伸断口韧窝数量明显减少，出现明显的撕裂棱和解离台阶，具有韧-脆性断裂特征。     

β晶粒尺寸及双时效炉冷速率对TB3钛合金组织与性能的影响

研究了晶粒尺寸以及双时效过程中预时效炉冷速率对TB3钛合金组织与力学性能的影响。结果表明,在固溶处理TB3钛合金时,随着保温时间的延长β晶粒尺寸逐渐长大,抗拉强度逐渐降低,而延伸率和断面收缩率变化不大。β晶粒尺寸对单时效后合金的抗拉强度影响不大,而延伸率与断面收缩率随晶粒尺寸的增大而降低。双时效过程中预时效炉冷速率越慢,合金的抗拉强度越低,延伸率与断面收缩率越好。     

温度及加载速率对U-5.7%Nb合金变形行为的影响

研究了淬火和时效2种状态的U-5.7%Nb合金,从室温(20℃)~800℃温度范围的准静态拉伸性能,及合金的变形和断裂行为。结果表明,不论淬火或时效状态的U-5.7%Nb合金,当温度高于200℃后,合金在室温下表现出的二次屈服现象将完全消失,并在400℃温度附近发生脆化,在700℃温度附近表现出明显的超塑性,其中淬火态合金性能的变化尤为明显。并对准静态拉伸、Hopkinson拉伸及爆炸膨胀环3种加载速率下,时效态U-5.7%Nb合金的组织结构进行了对比分析。结果表明,以不同应变速率断裂的时效态U-5.7%Nb合金,断口中心部位的韧窝比边缘部位相对明显,Hopkinson拉伸断口的晶粒大于准静态拉伸断口的晶粒,爆炸速率断裂的合金断口有剪切断裂、边缘开裂及局部夹杂脱落的现象。     

辗后再加热温度对25Mn钢环件组织及织构的影响

对25Mn钢铸坯辗扩后环件进行不同温度的再加热,借助光学显微镜观察组织以及利用扫描电镜和电子背散射衍射技术分析晶粒取向差角分布、织构演化过程和拉伸与冲击试样断口形貌。结果表明,加热温度升高,晶粒尺寸增大趋势明显,660℃时大约2/3的晶粒平均直径为16~28μm,但基本呈正态分布特征;高温条件下,亚晶界通过回复作用不断吸收位错,晶界取向差角向大角度晶界迁移的比例增加。反极图结果表明织构形态主要为{001}110,600℃时织构强度高,伴有{112}110组分织构;随着再加热温度升高织构强度明显减弱。所测定试样力学性能均较高,拉伸断口韧窝明显,且在660℃时韧窝直径大、塑性最好,断面收缩率达到了58.3%,呈韧窝断裂形式。冲击试样断口具有少量解理平台和撕裂棱。