Sc对铸造Al-Li合金组织演变及力学性能的影响

研究了Sc合金化对铸造Al-Li-Cu-Mg合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%的Sc对合金晶粒细化效果显著,同时Sc合金化还会促进时效态合金基体中核/壳状复合结构粒子的析出。在室温及200℃下拉伸时,含Sc合金显示出更优异的强塑匹配性,这归因于细化强化和沉淀强化（δ′-Al3Li相及核/壳状复合结构粒子）的综合作用;当拉伸试验温度升高至300℃时,晶界弱化效应使含Sc合金的强度急剧下降而伸长率显著提升。断口形貌观察发现,基准合金室温的断裂模式为准解理断裂,温度对合金的断裂模式无显著影响;含Sc合金室温的断裂模式为典型的沿晶断裂,200℃下该合金的断裂模式转变为沿晶和穿晶混合断裂,拉伸试验温度提高至300℃,断裂模式最终变为微孔聚集型断裂。     

EFFECTS OF Er ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF AS-CAST Al-Mg-Mn-Zn-Sc-Zr-(Ti) FILLER METALS

通过OM, SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc, Zr, Er和Ti复合微合金化焊 丝合金的凝固组织及铸态力学性能, 在实现合金组织有效细化的基础上, 重点研 究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响. 结果表明, 对于Sc 和Zr复合细化的Al-Mg焊 丝合金, Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应, 合 金的强度与塑性均得到提高, 并在合金晶 界处富集不连续分布的Al3Er共晶 相; 当Er和Ti共存于合金中时, 5-10 um的方块状(Al, Mg)20Ti2Er 金属间化合物相存在于晶界, 该相的生成会使合金的强度进一步提高, 但塑性有所 降低; (Al, Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时, 两相对晶界连续性的 破坏会完全抵消Er的细化效应 对合金塑性的提高, 合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶 断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

Er对Al-Mg—Mn—Zn—Sc—Zr-（Ti）填充合金凝固组织与力学性能的影响

通过OM,SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc,Zr,Er和Ti复合微合金化焊丝合金的凝固组织及铸态力学性能,在实现合金组织有效细化的基础上,重点研究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响.结果表明,对于Sc和Zr复合细化的Al-Mg焊丝合金,Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应,合金的强度与塑性均得到提高,并在合金晶界处富集不连续分布的Al3Er共晶相;当Er和Ti共存于合金中时,5-10 um的方块状(Al,Mg)20Ti2Er金属间化合物相存在于晶界,该相的生成会使合金的强度进一步提高,但塑性有所降低;(Al,Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时,两相对晶界连续性的破坏会完全抵消Er的细化效应对合金塑性的提高,合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

微量钪对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验，研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织和拉伸性能的影响。结果表明，在Al-Cu-Li-Mg-Zr合金中加入微量Sc，可消除铸态枝晶组织并显著细化铸态晶粒、有效抑制再结晶，明显提高了合金的强度和塑性。微量Sc引起的强化来源于晶粒细化、次生的Al3（Sc,Zr）相析出和亚结构强化。     

铁相形貌对铝硅合金高温拉伸断裂机制的影响

研究了不同铁相对铝硅合金高温拉伸性能及其断面显微组织、形貌的影响。结果表明:当合金中铁相形貌呈针状时,合金高温拉伸强度较好,但塑性较差;当合金中铁相形貌呈鱼骨状时,合金高温拉伸强度低于前者,但塑性较好。通过断面显微组织及断口形貌分析可知,含鱼骨状铁相的试样断口为典型塑性断裂特征,而含针状铁相的试样断口为典型脆性断裂特征。裂纹扩展均为沿晶断裂方式。     

锆对Al—Li—Cu铸造合金组织及性能的影响

研究了锆对铸造铝锂合金组织及性能的影响。结果表明,微量锆能强烈地细化铝锂合金的铸态晶粒及枝晶组织,且对微观偏析有减轻作用;合金的拉伸性能随含锆量增加而大幅度改善:观察Al—Li—Cu铸造合金的时效组织发现,亚晶界PFZ是不连续的,对合金的断裂过程难以产生重大影响,参与断裂过程的主要是晶粒的晶界。同时还发现,锆在一定含量范围内增加时,能显著加快δ′相的时效过程,增加δ′相的体积份数。     

Mg-3Al-2Sc合金显微组织与性能研究

采用熔剂保护法制备了Mg-3Al-2Sc合金,并进行热挤压,研究了添加Sc及热挤压后Mg-3Al-2Sc合金的组织与性能.结果表明,稀土Sc能够细化晶粒并形成新的Al3Sc相;热挤压后Mg-3Al-2Sc合金发生了局部动态再结晶,合金屈服强度和抗拉强度较AZ31镁合金的显著提高,拉伸断裂机制主要表现为准解理断裂,并有一定量的沿晶断裂.     

Sc、Ti、Zr复合微合金化对纯铝组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中添加微量Sc、Zr、Ti元素,研究Sc、Zr、Ti微合金化对纯铝微观组织和力学性能的影响。结果表明:0.2%Sc和0.2%Ti复合添加时合金的组织完全转变成了细小等轴晶,合金强度和塑性同时得到提高。复合添加0.2%Sc、0.2%Zr和0.2%Ti时的细化效果最为显著,合金平均晶粒尺寸下降到62μm,力学性能比0.2%Sc和0.2%Ti复合添加时提高更多。     

球形SiO2表面Ag纳米粒子生长及其拉曼增强效应

针对粉末冶金铍铝合金开展了微屈服行为的研究;利用SEM、TEM研究了合金在微屈服过程中不同形变量下两相的位错形态变化和断口组织特征.结果表明:合金的微屈服强度较低;铍相在未发生微屈服至发生2个微应变时(2×10-6),位错很难发现;79个微应变时,晶内晶界均出现位错;121个微应变时,位错扩大运动连接成折线状;500个微应变时,位错缠结;拉伸断裂后,晶内的位错线被拉直,晶界附近区域的位错数量减少.与铍相不同,铝相在未屈服前,就已出现少量位错;2个微应变时,基体大面积发生塑性应变;当微应变增至79个时,在外载荷和热残余应力的驱动下,铝域内的位错聚集在界面处,致使位错切入铍相内,降低铍相的形变抗力.铍铝合金的断裂模式为脆性铍相的解理断裂和韧性铝相的韧窝断裂构成的混合型断裂.     

Ti-6Al-4V钛合金多工序加工的微观结构和力学性能研究（英文）EI北大核心CSCD

为获得环轧、胀形和热处理不同工艺组合状态下Ti-6Al-4V合金加工工艺-力学性能-微观组织之间的关系,分别对其α相和β相组织形貌,室温和高温拉伸性能(强度和塑性)进行观察与分析。研究表明,在适当的热处理工艺下,合金轧制成形之后增加第二工序胀形是很有必要的。材料的拉伸性能与初生α相的晶粒尺寸和体积分数,及次生α相的晶粒尺寸和组织厚度有很大关系。此外,胀形后热处理主要影响初生α相的晶粒尺寸及α相和β相组成比例,其次影响次生片状α相的大小和数量。当α相由小颗粒等轴组织转变为厚的多边形状组织时,材料的延伸率降低。随着初生α相体积分数的减少,未转变β相组织和弥散次生α相的增加,合金强度增加。材料高温拉伸断裂为韧性断裂,材料低塑性归因于组织断裂表面铸造微缺陷的萌生。     

Ti-6Al-4V钛合金多工序加工的微观结构和力学性能研究（英文）

为获得环轧、胀形和热处理不同工艺组合状态下Ti-6Al-4V合金加工工艺-力学性能-微观组织之间的关系,分别对其α相和β相组织形貌,室温和高温拉伸性能(强度和塑性)进行观察与分析。研究表明,在适当的热处理工艺下,合金轧制成形之后增加第二工序胀形是很有必要的。材料的拉伸性能与初生α相的晶粒尺寸和体积分数,及次生α相的晶粒尺寸和组织厚度有很大关系。此外,胀形后热处理主要影响初生α相的晶粒尺寸及α相和β相组成比例,其次影响次生片状α相的大小和数量。当α相由小颗粒等轴组织转变为厚的多边形状组织时,材料的延伸率降低。随着初生α相体积分数的减少,未转变β相组织和弥散次生α相的增加,合金强度增加。材料高温拉伸断裂为韧性断裂,材料低塑性归因于组织断裂表面铸造微缺陷的萌生。     

Ni-20Cr-18W基高温合金热轧组织演变和力学性能

采用力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)研究了热轧态固溶强化型Ni-20Cr-18W基变形高温合金的室温拉伸行为、微观组织演变及断口形貌,结合X射线衍射(XRD)确定了合金的相结构。结果表明,合金热轧态组织由再结晶后的细小等轴晶粒构成,晶粒尺寸为20~30μm,可达ASTM 7级,组织中可见大量退火孪晶,M6C型碳化物颗粒主要弥散分布在晶界上。热轧态合金由于组织细化使抗拉强度升高,断裂方式以穿晶断裂为主,碳化物颗粒成为导致拉伸断裂的裂纹源,使合金塑性下降。合金的室温拉伸断口呈韧性等轴韧窝,韧窝中心为M6C型碳化物颗粒。     

Yb微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和性能的影响

采用熔炼铸造结合热挤压变形等工艺制备了Al-Zn-Mg-Cu和Al-Zn-Mg-Cu-Yb两种合金。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对组织结构观察及差热分析仪、拉伸试验机和电化学工作站对性能检测,研究了稀土Yb微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明：Yb的添加能够明显细化晶粒,显微硬度和抗拉强度分别由125.6 HV、562.9 MPa提高至154.9 HV、616.3 MPa,拉伸断裂形式也由沿晶和韧窝共存的混合型断裂转变为完全的韧窝型断裂。然而基体中Al8Cu4Yb粗大相的析出及晶界处η相的连续分布,对合金耐腐蚀性能不利。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形时的组织演化

利用光学显微镜和扫描电镜对超塑性拉伸后的细晶Ti-6Al-4V合金分别进行了断口形貌分析和组织演化规律研究。结果表明:细晶Ti-6Al-4V合金室温拉伸时,断裂方式为准解理断裂;超塑性拉伸时,试样断裂的主要形式是韧窝-空洞聚集型断裂。在初始应变速率不变的条件下,随着拉伸温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相数量增多,空洞数量减少,且在840℃至930℃拉伸时,α相晶粒仍保持等轴状态,但在较高温度(960℃)拉伸时,α相晶粒被拉长,部分区域出现网篮组织。在拉伸温度不变时,随着初始应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相增多,空洞数量减少。高温(960℃以上)拉伸时,β相颗粒具有良好的塑性和较低的硬度,丰富的β相有利于晶界协调滑动,并对空洞的产生具有抑制作用。     

高铌TiAl合金双态组织室温断裂行为研究

通过对高铌TiAl合金双态组织的缺口试样进行原位拉伸、相应的断裂表面SEM观察,研究其拉伸断裂机制和裂纹扩展的动态过程.结果表明,高铌TiAl合金双态组织的断裂模式主要是穿晶解理断裂;合金的断裂过程是主裂纹首先起裂,微裂纹的产生、扩展和连接主裂纹,直至断裂;在裂纹扩展过程中,尖端附近区域范围内的γ相晶粒内易形成微裂纹,为其断裂过程的一个明显特征;对于双态缺口试样,由于晶粒细小,缺口根部出现应力集中,裂纹扩展路径比较平直.     

微合金化铝铁合金的强化机理

微合金化铝铁合金中,随着Sc、Zr元素的加入,合金熔体中形成Al-Fe、Al-Sc、Al-Zr、Al-Fe-Sc、Al-Fe-Zr、Al-Fe-Sc-Zr固溶体,起到了固溶强化的作用,合金的强度、硬度提高,塑性、韧性降低。Sc、Zr细化剂在凝固过程中提供优质的异质形核核心,有效地细化铝基体晶粒。并且在一定程度上改变富铁相形态,使之由粗针状逐渐转变成细针状和花朵状,起到细晶强化的作用,进一步改善合金的综合力学性能。     

ZrC对W合金性能与组织结构的影响

采用粉末冶金方法制备W-ZrC合金,研究ZrC对W合金的力学性能和组织结构的影响。显微组织分析表明:ZrC显著提高了合金相对密度和拉伸强度。ZrC均匀分布在W基体中,并与W生成含W、Zr、C和O等多元素的第二相粒子。存在于晶界之间的第二相粒子,有效抑制了合金烧结过程中的晶粒长大,随合金中ZrC含量的增加,合金晶粒尺寸减小。同时,随ZrC的添加,合金断口由沿晶断裂转变为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂特征。     

微量Sc和Zr对2524SZ合金薄板疲劳裂纹扩展特性的影响

采用拉伸和疲劳力学性能测试、金相和透射电子显微分析,研究2524和用微量Sc和Zr合金化的2524SZ合金T3态薄板的组织和性能,考察微量Sc和Zr合金化对2524SZ合金T3态薄板疲劳裂纹扩展特性的影响。结果表明:微量Sc和Zr在2524SZ合金中主要以次生的Al3(Sc,Zr)粒子形式存在,这种粒子与基体共格,固溶处理过程中能部分抑制合金的再结晶,基体晶粒组织主要由细小的亚晶组成;在相近的应力强度因子ΔK条件下,2524和2524SZ合金T3态薄板的疲劳裂纹扩展速率分别为4.50和2.35μm/cycle,表明添加微量Sc和Zr能显著降低2524SZ合金抵抗疲劳裂纹扩展速率;亚晶强化和Al3(Sc,Zr)相析出强化是微量Sc和Zr使2524SZ合金疲劳裂纹扩展速率降低的主要原因。     

流变铸造AZ91-Sn合金的组织演化、拉伸行为及磨损性能

研究了不同Sn含量流变铸造AZ91合金的组织演化、拉伸行为及磨损性能。结果表明：Sn的合金化改变了Al在镁基体中的固溶度,并且显著细化了微观组织。加入0.8%（质量分数,下同）的Sn后,合金平均晶粒尺寸从105.0 μm降至42.1 μm。高熔点的金属间化合物为析出相提供了异质形核点,这些弥散析出的第二相在流变凝固过程中有效地细化了镁基体。弥散分布的第二相抑制了枝晶组织生长,从而进一步提升了合金的力学性能。随着Sn含量的增加,合金磨损率显著降低,磨粒磨损逐渐消失。3.0%Sn合金化的流变铸造AZ91合金具有最高的抗拉伸强度以及最好的耐磨损性能。     

超临界机组R26高温合金螺栓典型组织与性能

对晶粒粗大、析出相呈带状分布、粗晶粒与细晶粒交替呈带状分布3种类型R26高温合金螺栓进行化学成分检验、金相检验、力学性能试验以及扫描电镜分析,并对螺栓硬度超标和显微组织异常问题展开研究。结果表明,3种类型螺栓冲击吸收能量、室温强度和塑性指标、600℃高温强度指标处于较高水平。析出相呈带状分布、粗晶粒与细晶粒交替呈带状分布是标准不允许的带状组织,并造成螺栓硬度高于标准要求,带状区域或细晶区域存在颗粒状碳化物(富含Ni、Cr、Co、Mo、Ti合金元素)或块状析出相(富含Ti、Mo合金元素)偏聚现象,是螺栓固溶处理不充分导致结果。粗晶粒与细晶粒交替呈带状分布的螺栓在600℃高温拉伸断后伸长率仅为5. 6%,高温塑性较低。晶粒粗大螺栓600℃高温拉伸断口以沿晶断裂为主,并存在较多二次裂纹,其室温塑性和冲击吸收能量低于含带状组织螺栓。室温拉伸性能指标不能有效反映R26高温合金螺栓的服役性能,关于带状组织对R26高温合金螺栓持久强度和蠕变性能的影响有待进一步研究。