退火温度对(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金再结晶行为及力学性能的影响

以双相亚稳Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为基体，通过添加Al元素，制备了(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金。对其进行轧制及退火处理，研究了退火温度对合金再结晶行为、退火孪晶演变及力学性能的影响。结果显示，随着退火温度的升高，合金组织分别发生了部分再结晶、完全再结晶和晶粒长大现象。由于高熵合金具有严重的晶格畸变效应及迟滞扩散效应，使得合金在退火后表现出较高的再结晶温度（0.59 Tm）和抗晶粒粗化温度（700 ℃）。600～700 ℃退火态合金中形成大量退火孪晶，随着退火温度的进一步升高（800～900 ℃），由于晶界/孪晶界的迁移，退火孪晶界密度显著降低。拉伸试验结果表明，700 ℃退火态合金表现出良好的综合力学性能，抗拉强度为730 MPa，均匀延伸率为50.5%。同一退火温度下，单个晶粒中退火孪晶变体的数量与其晶粒尺寸有关，尺寸较小的晶粒中易形成单孪晶变体，尺寸较大的晶粒中易形成多孪晶变体。     

Cu-0.8Cr-0.2Zr合金固溶时效后的组织与性能研究

通过检测Cu-Cr-Zr合金在固溶时效过程中硬度、电导率的变化及显微组织的观察,研究不同热处理条件对该合金组织和性能的影响。试验结果表明：固溶时效后在合金基体中能得到大量的孪晶组织及细小的析出粒子,在两者综合作用下,合金的组织和性能得到极大的改善。合金在980℃固溶、450℃时效3 h后性能最佳。合金的硬度为111.5 HBS,相对电导率为78.42%IACS。     

C-276合金650 ℃下持久抗力的显微分析

利用SEM和TEM,对固溶强化合金Hastelloy C-276的初始组织和在650 ℃、不同拉应力下持久断裂试样进行显微组织分析。结果表明：试样的断口以典型的韧窝形貌为主,局部有少许晶间断裂现象,显示出C-276合金具有良好的高温韧性。在C-276合金的初始组织中,有退火孪晶和大量位错存在;在经受高应力拉伸过程中,晶体内产生大量形变孪晶;同时,发现在晶界和晶内有细小弥散的析出物。因此,C-276合金在650 ℃下优越的高温持久抗力是固溶强化、沉淀强化以及可能的孪晶强化综合作用的结果。     

新型镍钴基高温合金拉伸性能和变形机制研究

采用SEM、EBSD和TEM研究了室温（25℃）和中温（650、700和750℃）下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制。结果表明：室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5%,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ′相形成孤立层错。当温度达到650℃时,观察到微孪晶切割二次γ′相和γ基体,以连续层错切割二次γ′相和γ基体变形为主。在700～750℃时,以连续层错和微孪晶同时切割二次γ′相和γ基体为主,并且层错的长度和微孪晶的厚度随温度的升高而增加。650～750℃范围内,切割一次γ′相的机制从APB转变到孤立层错。讨论了中温条件下变形机制随温度的变化以及微孪晶、层错等的形成机制。其中给出了a/6<112>不全位错剪切γ′相形成超点阵外禀层错（SESF）的一种原子互换扩散模型,解释微孪晶的形成过程,为进一步研制高性能水平的新型镍钴基高温合金提供参考。     

热处理对TA16合金棒材组织和力学性能的影响

研究了不同退火温度及冷却方式对TA16合金棒材组织和性能的影响。结果表明:在600～800℃范围内,随着热处理温度的升高,TA16合金棒材中锻造形成的位错不断减少,屈强比降低;当热处理温度为800℃时,位错消失,组织等轴化,完全再结晶同时伴随晶粒长大,在水冷条件下出现一定数量的退火孪晶;孪晶可强化组织,导致塑性降低,屈强比升高;相同热处理温度下,冷速越快,获得组织晶粒越小;当热处理温度在700～750℃时,棒材的综合性能良好,可利于后续管坯制备和后续冷轧生产。     

喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金组织与力学性能研究

利用XRD、OM、SEM、TEM研究了喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金挤压态的显微组织和合金的力学性能。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金主要包含基体α-Mg和Al2Ca相,基体组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为3μm;Al2Ca颗粒主要沿镁基体晶界分布,颗粒尺寸在1.0μm左右,并在Al2Ca相中存在孪晶结构;合金的σb、σ0.2、δ分别为450、325MPa,5%。在拉伸断口上存在大量石块状的Al2Ca相,表明合金的断裂方式为沿晶断裂;与经热挤压的铸造AZ91镁合金对比,该合金强度明显提高,但合金塑性降低;合金强度的提高主要来源于合金的细晶强化和Al、Zn对合金的固溶强化,而伸长率降低是由于合金中存在的大量Al2Ca颗粒是沿镁基体晶界分布,导致合金的塑性降低。     

热处理对热连轧GH4169合金蠕变性能的影响

通过对热连轧（HCR）GH4169合金进行不同工艺热处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了热处理工艺对HCR合金组织与蠕变性能的影响。结果表明：热连轧合金中晶粒细小,具有明显的孪晶特征;HCR合金经直接时效后,大量细小γ＂相在晶内弥散析出,可提高合金的蠕变抗力,在660℃、700 MPa条件下,使合金的蠕变寿命由60 h提高到126 h;经长期时效处理后,合金中的晶粒尺寸和γ＂相略有长大,同时有NbC、Cr7C3碳化物在晶内析出。在蠕变过程中,HCR合金的变形特征是孪晶变形及孪晶内发生位错的双取向滑移;DA合金与LTA合金具有相近的蠕变寿命,其变形特征仍然是孪晶变形和晶内的位错滑移。     

Fe-Mn TWIP钢退火态的微观结构特征

通过金相显微镜和透射电镜分析研究了退火态TWIP钢的微观结构特征.结果表明,经过600 ℃退火10 min后钢中存在冷轧的纳米级变形孪晶及少量位错;分别在700、800、900和1000℃退火10 min后,发现退火温度决定了退火孪晶的尺寸:随退火温度升高,退火孪晶尺寸增大.退火孪晶仅有少量在再结晶过程中产生,而大量的退火孪晶在再结晶结束后的晶粒长大过程中生成并长大.退火孪晶尺寸的大小影响了TWIP钢的力学性能,孪晶尺寸为2～5 μm时,试验钢表现出高强度,此时抗拉强度可达840 MPa;孪晶尺寸为30～50 μm时,试验钢表现出高的伸长率,可达到84.0%,表现出充分的TWIP效应.     

轧制工艺对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr铸态合金经525℃、16 h均匀化退火后,在500℃轧制成总变形量为84%的板材,轧制后在200℃进行时效处理。观察合金的微观组织变化,并测试合金的力学性能。结果表明:轧制变形明显细化了晶粒尺寸,轧制后组织中存在方块相和长条状相;轧制初期组织中存在大量孪晶,孪晶能很好地协调塑性变形,并诱发了孪生动态再结晶;随着轧制变形量的增大,孪晶数量减少,再结晶方式以晶界弓出形核为主。轧制T5态合金具有优异的高温力学性能,200、250、300和350℃时抗拉强度分别为392、381、251和112 MPa,350℃拉伸时伸长率达到107.0%。     

超低温轧制制备孪晶Cu-Zn-Si合金的退火行为研究

利用超低温(液氮浸泡)下多道次轧制制备纳米孪晶Cu-Zn-Si合金,分析轧制温度对Cu-Zn-Si合金力学性能和退火行为的影响。结果表明：合金在超低温轧制过程中形成大量厚度约为10 nm的超细孪晶,促进其硬度和强度提高;对超低温轧制的合金退火,更易于诱发再结晶、提高再结晶形核率;利用超低温轧制产生的纳米孪晶界和退火形成的亚微米晶粒,能使合金兼具优异的强度和塑性;经90%超低温轧制和280 ℃? h退火处理后,合金的抗拉强度达787 MPa,延伸率为14.3%。     

热处理对G3合金微观组织的影响

借助光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究了热处理温度对G3合金微观组织的影响。结果表明,在1120～1180℃温度区间,随着固溶处理温度升高G3合金的晶粒尺寸由5.41级增大为4.18级;经不同温度时效处理后,合金中析出相的种类和分布形态有显著差别。经700℃×50 h时效,合金中晶界上的主要析出相为M23C6相,呈网状,晶内为弥散、细小的TiN和σ相,两者有复合析出现象。经800℃×50 h时效,合金中晶界处的析出相仍然是M23C6相,晶内析出的M6C相呈叶片状,成片分布在晶内。经900℃×50 h时效,合金中晶界处析出的主要是M6C相而不是M23C6相,晶内有大量纳米级的第二相颗粒与位错相互作用。     

添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能

采用1.5 mm厚QCr0.8铬青铜作为阻隔层进行了TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接,重点分析了焊接接头的横截面形貌、微观组织和力学性能。结果表明,焊缝中存在约0.5 mm宽的未熔QCr0.8阻隔层,实现了Ti元素与Fe元素的物理隔离,避免了Ti-Fe化合物的形成。铜/钢侧焊缝由铜基固溶体与铁基固溶体组成。而钛/铜侧焊缝中V元素的加入很好地抑制了Ti-Cu界面化合物的大量生成,焊缝组织由铜基固溶体、(Ti,V)基固溶体及少量Ti-Cu化合物组成,提高了该区域的强度和塑性。未熔铜阻隔层在热作用下发生软化,接头拉伸断裂发生在未熔的QCr0.8上,接头抗拉强度为293 MPa,为塑性断裂模式。     

AgCu钎料钎焊TC4钛合金与QCr0.8铬青铜接头界面结构及性能

采用AgCu28钎料实现了TC4钛合金与QCr0.8铬青铜的真空钎焊,利用SEM, EDS以及XRD等分析方法确定TC4/AgCu/QCr0.8接头的典型界面结构为TC4钛合金/CuTi +Cu3Ti2 +CuTi2/Ag(s,s) +Cu4Ti/Ag(s,s)+Cu(s,s)/QCr0.8铬青铜. 研究了工艺参数对接头组织和性能的影响. 结果表明,随着钎焊温度和保温时间的增加,钎缝中银铜共晶组织减少,钛铜化合物增多. 接头抗剪强度随钎焊温度的升高先增加后降低,在钎焊工艺参数为890 ℃/0 min时,获得最大抗剪强度449 MPa.保温时间的延长使得接头脆性钛铜化合物增多,接头性能下降,因此随保温时间延长接头抗剪强度显著降低.     

Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.2La-0.8Ce合金双级固溶处理工艺研究

以Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.8Ce-0.2La铸造耐热铝合金为研究对象,对其进行双级固溶处理,以及人工时效。通过OM、SEM观察以及拉伸性能测试等手段,研究不同二级固溶温度和时间对合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,随二级固溶温度升高和固溶时间延长,合金初生Si相钝化,共晶Si和网状相溶断成颗粒状或块状,室温和高温抗拉强度呈先增加后降低的趋势,当二级固溶温度达到530℃,时间为2h时综合性能最好。对试样进行200℃×6h的时效处理,并进行室温和高温(300℃)拉伸试验,结果表明,当合金经过490℃×2h+530℃×2h+200℃×6h热处理后,室温抗拉强度达342.0MPa,高温抗拉强度达到159.9MPa。     

轧制温度与变形量对TB2钛合金微观组织和力学性能的影响

通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度计以及万能拉伸试验机等研究了不同轧制温度及变形量对TB2钛合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明,在600℃轧制处理后,TB2钛合金由β相和α相组成。同一轧制温度下,随着变形量的增加,晶粒被明显拉长,基体中的β晶粒部分破碎,并在晶界处出现大量再结晶晶粒。当轧制温度为600℃,变形量为60%时,合金的抗拉强度最大,可达到1360 MPa,伸长率为5.7%;而当轧制温度为600℃,变形量为40%时,合金的抗拉强度最大,可达到1270 MPa,伸长率为10.9%,综合力学性能较好。     

合金化对超薄铝合金翅片高温力学性能和组织的影响

采用高温拉伸试验、金相显微镜、扫描电镜等方法研究了Si、Zr、Fe合金化对超薄铝合金翅片高温性能和组织的影响。结果表明,3003和改性3003铝合金(3003mod)的强度均随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率均先增大而后降低。3003mod铝合金在500℃时屈服强度较3003合金提高了32.2%。合金化显著提高了3003mod铝合金中纳米颗粒数量,降低了粗大微米相数量,其组织特征抑制了高温拉伸过程中的二次再结晶形核,较3003合金晶粒更粗、长宽比更大。二次再结晶是导致500℃下两种合金的伸长率较300℃下的急剧减小的根本原因。     

高强高导电CuCrZr合金时效过程中析出相的演化规律

对固溶态CuCrZr合金经不同温度时效后的析出相进行显微观察,并对其电导率进行了测试。结果表明:450 ℃时效30 min的析出相为5 nm以下的单质Cr相,并且与基体呈cube-on-cube取向关系。450 ℃峰值时效120 min时析出相为CrCu₂Zr相和Cr相,尺寸为10nm左右,且与基体共格;600 ℃和800 ℃过时效30 min后析出相主要演变为球状的Cr相和棒状的Cu₄Zr相。在600 ℃时效处理后部分棒状析出相已显著长大至50 μm左右,而800 ℃时效处理后几乎看不到细小的析出相,其中棒状Cu₄Zr析出相长大至200 μm以上,球状纯Cr析出相也接近50 μm。CuCrZr合金在450 ℃时效时导电率随时效时间的延长不断增高,在120 min后达到最大值且几乎不再变化。根据析出相转化率与导电率的线性关系,建立了合金在400、450、500和600 ℃下的析出动力学方程。     

电场作用下40Cr/QCr0.5的超塑性固态压接

基于外加电场可改善材料的超塑性和钢与铜超塑性固态压接的可行性,将材料电致超塑性效应与固态压接技术有机结合以开发新的电致超塑性固态压接技术,具有重要的使用价值和工业应用前景. 结果表明,在非真空、无保护气氛下,预压应力为56.6 MPa,初始应变速率为1.5×10-4/s、压接温度为710～800℃、压接时间为0～8 min、电场强度为0～3 kV/cm时,40Cr/QCr0.5压接接头的抗拉强度达到甚至超过QCr0.5母材强度,QCr0.5侧接头胀大率不超过4%.当电场强度为3 kV/cm时,40Cr与QCr0.5的压接接头形成了良好的冶金结合.     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

时效对热旋压TC11钛合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等研究了时效对双重退火态TC11钛合金原料热旋压成型后的显微组织和力学性能的影响,并确定了最佳的时效温度范围。结果表明,与双重退火态TC11钛合金原料相比,热旋压后的抗拉强度提高了近17%,硬度提高了约8 HRC,再经560 ℃×3 h时效后,抗拉强度由1195 MPa提高至1240 MPa,硬度提升约1 HRC,综合力学性能和硬度得到进一步提高。热旋压和时效均能促进软韧相β相向强化相α相转变。300~600 ℃时效时,抗拉强度均大于1200 MPa,并在580 ℃达到最大为1242 MPa。随着温度的升高,断后伸长率有所下降并在高于580 ℃时降至8%以下。热力学计算结果表明500~560 ℃温度范围内β相向α相的转变倾向最大,在此温度范围内进行时效最为适宜。