7B50铝合金淬透性及其临界平均冷却速率的研究

本研究通过7B50合金改进型Jominy样品表面喷水淬火实验,在获得实测冷却曲线、不同时效状态合金的电导率和硬度的基础上,结合自然时效状态合金的微观组织,对7B50合金的淬透性及其临界平均冷却速率展开研究。结果表明:7B50合金自然时效50 d的淬透深度为70 mm,对应淬火敏感温度区间(420～230℃)内的平均冷却速率为1.55℃×s~(-1);先自然时效50 d再人工峰时效合金的淬透深度减至60 mm,对应的平均冷却速率为1.95℃×s~(-1);与自然时效状态相比,先自然时效再人工峰时效处理后合金的淬透性变差,淬火敏感性增加。表面喷水淬火时,非均匀析出相首先在晶界/亚晶界上析出,然后在基体内的Al_3Zr粒子上析出;晶界/亚晶界上观察到析出相,出现在距淬火表面仅3mm处,对应淬火敏感温度区间内的平均冷却速率高达981℃×s~(-1);基体内零星析出尺寸较小的非均匀析出相,出现在距淬火表面10mm处,对应的平均冷却速率为37.75℃×s~(-1)。喷水淬火后,距淬火表面25 mm处的性能与淬火表面处相比变化不大,该位置对应的平均冷却速率为9.34℃×s~(-1),远小于淬火表面处,控制7B50合金厚板的喷水淬火过程,使厚板内部的平均冷却速率接近但不低于9.34℃×s~(-1),厚板淬火-时效后将获得较好的性能。     

基于末端淬火试验2124铝合金的淬透性

通过Jominy末端淬火实验研究2124铝合金的淬透性。利用温度数据采集、布氏硬度检测、差示量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)等手段分析淬火冷却速率对时效后第二相析出行为的影响。结果表明:Jominy末端淬火2124铝合金室温水淬硬度下降小于10%的淬透深度大约为50 mm,该位置处合金在222.7～350.0℃温度区间的平均淬火冷却速率大于2.0℃/s;较低的淬火冷却速率致使过饱和的溶质原子和空位损失,导致时效析出相变驱动力不足,显著削弱了时效强化效果。     

7055铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火的方法研究7055铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:该合金板材的淬透深度可达45 mm,使其淬透的冷却速率需大于230℃/min;随着冷却速率的减小,淬火过程析出平衡相的数量和尺寸增加,时效后析出的η′沉淀强化相的数量减少,晶界无沉淀析出带宽度增加;在所研究的冷却速率范围内,时效后铝合金板材的硬度、晶界无沉淀析出带宽度与冷却速率的对数均呈线性关系。     

7085铝合金的淬透性

通过端淬试验和大尺寸锻件合金淬火试验研究了3种成分7085铝合金的淬透性。端淬试验表明:成分Al-7.0Zn-1.41Mg-1.50Cu-0.14Zr,Al-7.48Zn-1.51Mg-1.42Cu-0.15Zr及Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr 3种合金的淬透深度均大于150mm,而7075合金(成分:Al-5.62 Zn-2.51 Mg-1.60 Cu)仅有38.5 mm,大尺寸合金淬火试验证明了7085合金高的淬透性。通过比较3种7085铝合金T76时效后的硬度和电导率,及与大、小淬火试样比较,淬火后,相对较大的试样比小试样硬度高、电导率低,主要是由于较大试样淬火应力高,导致晶格畸变大造成。研究结果证明,7085铝合金具有极佳的淬透性能,同时建议提高Zn/Mg不应低于4.4。     

7003铝合金的淬火敏感性

采用分级淬火的实验方法,结合合金淬火态电导率和时效态硬度的测试拟合得到7003铝合金的时间-温度-转化率(TTT)曲线和时间-温度-性能(TTP)曲线,利用透射电镜(TEM)并结合Avrami方程研究了7003铝合金在等温过程中的组织变化。结果表明:当7003铝合金在相同温度下等温时,随保温时间延长,淬火态电导率呈上升趋势,时效态硬度呈下降趋势。透射电镜分析发现,在鼻温附近随保温时间的延长,晶粒内部析出相尺寸和间距变大,晶界析出相尺寸和间距变小,晶界无沉淀析出带变宽。实验用7003铝合金"C"曲线的鼻尖温度约为280℃,其孕育期约为10 s,淬火敏感温度区间较小,仅在鼻温附近淬火敏感性较高,而低温区和高温区淬火敏感性较低。实验用7003铝合金在线淬火时在鼻温附近应该以大于4℃/s的速度冷却,以抑制各种物相的析出。     

淬火工艺对含Sc的AA7150锻造铝合金性能的影响

采用熔炼铸造与锻造变形方法制备含0.3%Sc的AA7150铝合金。通过拉伸测试、剥落腐蚀测试、金相及透射电镜等技术方法,研究不同淬火工艺对锻造态铝合金性能及显微组织的影响。结果表明:铝合金在空气中自然冷却时,T6时效态合金的抗拉强度与抗剥落腐蚀性能层严重降低;而室温水淬的T6时效态合金比室温油淬的T6时效态合金具有更好的塑性。当预先采用(80℃,30s)水淬火或(80℃,30s)油淬火再15℃水淬时,T6时效态合金的抗拉强度明显得到提高,且抗剥落腐蚀性能也得到了改善。预先80℃淬火能提高T6时效态合金性能的主要原因是时效态合金晶界析出相的尺寸与离散度明显增大。     

淬火介质及工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金腐蚀性能的影响

采用晶间腐蚀、剥落腐蚀、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了不同的淬火方式对Al-6.5Zn-2.65Mg-2.2Cu-0.3Sc-0.13Zr锻造态铝合金的腐蚀性能及显微组织的影响.结果表明,空气中自然冷却淬火严重降低了T6时效态合金的抗腐蚀性能.而采用室温水淬的T6时效态合金比室温油淬的时效态合金具有更好的抗剥落腐蚀性能.当预先采用80 ℃×30 s水淬或80 ℃×30 s油淬再室温水淬时,相应T6时效态合金的抗腐蚀性能得到明显改善.预先80 ℃淬火能提高时效态合金的抗剥落腐蚀性能的主要原因是晶界析出相的大小与分布发生了明显的改变.     

时效制度对7003-T5铝合金挤压材力学性能的影响

为了生产出符合车辆构件用材性能要求的7003-T5铝合金挤压材,试验研究了7003-T5铝合金挤压材在线淬火不同冷却方式(空冷、风冷、水雾冷)及不同时效制度对其力学性能的影响。结果表明,淬火冷却方式对该合金挤压材的力学性能影响较小,而时效制度则影响较大。采用双级人工时效制度105℃5 h+155℃6 h处理,可得到综合性能优良的挤压材。     

时效对7055铝合金厚板淬透性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法,研究了时效制度对7055铝合金厚板淬透性的影响.结果表明:人工时效前进行长时间的自然时效可提高板材的淬透性,自然时效和人工时效的淬透深度分别约为78和45 mm,而自然+人工时效的淬透层深度可达100 mm.冷却速率减小时,析出了粗大的η平衡相,溶质和空位浓度降低,时效后的η′沉淀强化相数量减少,尺寸增加,因此硬度降低.人工时效前的长时间自然时效有利于慢速冷却处形成稳定的GP区,最终得到数量更多、分布更均匀弥散、尺寸更细小的η′沉淀强化相,硬度升高,提高了淬透性.     

7050铝合金淬火特性与微观组织

采用温度数据采集系统采集得到盐浴炉等温保温过程中试样的温度变化曲线,通过硬度和电导率测试测定7050铝合金的时间-温度-性能(TTP)曲线。采用透射电镜和热分析仪对7050铝合金进行显微组织观察和分析。结果表明:合金TTP曲线鼻温大约在320℃,孕育期约为1.7 s。合金的淬火敏感温度区间为230~410℃,且在此温度区间内,合金硬度随时间的延长而迅速下降。等温保温过程中,合金晶内淬火平衡η相主要依附于晶内Al3Zr等弥散相和细小Al2Cu相形核长大;且随着保温时间延长,淬火析出相的体积分数逐渐增加,晶界析出相趋向于连续分布,无析出带逐渐宽化。等温保温合金经时效后,晶内析出GPⅡ区及η-相数量随着等温保温时间的延长逐渐减少,使得合金性能降低,合金表现出一定淬火敏感性。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.