热处理对高压扭转FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金微观组织演变及力学性能的影响

利用高压扭转工艺(HPT)对铸态FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金进行剧烈塑性变形处理,随后对其分别在400、600、700及800℃进行1 h的等温退火热处理,测试各样品的硬度变化情况,进一步利用扫描电镜和透射电子显微镜观察其组织演变。结果发现:FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金经过HPT变形(5 GPa,6圈)后,没有发生相变,仍然是单一相的FCC结构,并获得平均晶粒尺寸约为50 nm的纳米晶组织;根据其硬度随退火温度的变化规律,可知其再结晶温度为600℃;通过晶粒微观组织分析可知,低于600℃退火时,晶粒内部主要发生回复过程,无明显长大的现象;600℃以上退火时,随退火温度的提高,晶粒剧烈长大;与其他高熵合金相比,HPT变形态FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金表现出更高的再结晶温度,具有更好的热稳定性。     

转速对高压扭转Cu试样的组织与性能的影响

通过高压扭转(HPT)技术在不同转速条件下实现了Cu试样的晶粒细化.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及显微硬度计观察并测试了组织的结构与性能,并基于有限元计算了变形诱导试样的温升,研究了转速对Cu试样的组织细化与性能的影响.结果表明:转速由1/3 r·min-1增大至1 r·min-1,经1圈扭转变形,试样温度由40.8℃升高到54.1℃,变形组织均为100～600 nm的高位错密度位错胞/亚晶组织,显微硬度由初始态的52HV0.05增大至140 HV0.05;经16圈扭转变形,试样温度由50.4℃升高到97.4℃,组织细化到200 nm.慢速扭转变形试样晶内位错密度高,微观组织处于严重变形状态;而快速扭转试样晶内衬度均匀,位错较少,微观组织经历明显的动态回复,显微硬度较慢速扭转变形试样低6%.     

高压扭转变形Mg-Zn-Y合金的组织演化和时效行为

采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和显微硬度计研究了高压扭转(HPT)变形Mg-Zn-Y合金的微观组织演变和时效行为。结果表明,在HPT变形前后,合金中的第二相颗粒是W相和Mg₂₄Y₅相,且在HPT处理后没有观察到任何新沉淀物的形成,说明HPT变形并未导致合金发生相变。同时,发现HPT变形过程是伴随着形变孪晶的产生和大量位错增殖而进行的,其中形变孪晶在HPT处理过程中被第二相颗粒所细分。与未变形合金相比,HPT变形可以加速时效进程,即在更短的时效时间达到相对高的峰值硬度。对HPT变形7圈的试样进行175 ℃×8 h时效处理后,峰值显微硬度达到约114 HV0.1。经过时效处理后,析出相优先在位错和孪晶界处形核,说明位错和孪晶界充当析出相优先形核位点。     

工业纯钛在120°模具中的多道次ECAP室温变形组织与性能

在室温,采用通道夹角为120°的变形模具对工业纯钛(Commemial Pure Titanium,CP-Ti)以Bc方式实施四道次ECAP(EqualChannel Angular Pressing)挤压变形,成功获得表面光滑无裂纹的变形试样.文中主要研究了工业纯钛在室温下进行ECAP多道次变形的组织结构演变,并测试了变形试样的力学性能.微观结构显示工业纯钛在室温下进行多道次ECAP变形时,只在前两道次产生了大量的变形孪晶,且随道次增加变形孪晶逐渐消失.最终获得的试样晶粒平均尺寸由最初的约28μm细化到约250 nm,试样断裂强度和显微硬度分别提高到773和2486 MPa,而试样仍保持较好的延伸率(可达16.8%).     

机械合金化对W-Ti合金组织与性能的影响

以乙醇为过程控制剂,采用机械球磨方法制备W-10%Ti(质量分数)、W-10%TiH2纳米晶W-Ti粉末,晶粒粒径为30～80 nm,粉体经压制后在1 823 K保温烧结80 min得到W-Ti合金.利用X射线衍射、透射电镜和扫描电镜等于段,研究球磨时间对两种粉未及其烧结试样的相组成和微观组织的影响;测量烧结试样的密度和显微硬度.结果表明:机械合金化能够降低烧结温度,提高烧结体的密度,组织均匀且晶粒细小;利用W-TiH2球磨粉制备的W-Ti合金与W-Ti粉相比密度较高且晶粒细小.     

纳米晶Al-Mg-Si-Cu铝合金的微观结构、力学性能和时效相演变

通过变形前在合金内部引入高密度纳米时效相并随之进行高压扭转变形(HPT)，可制备具有纳米晶结构的高强高韧Al-Mg-Si-Cu铝合金。采用X线衍射仪、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和原子探针层析技术分析了峰时效(T6态)与不同圈数(T)高压扭转变形相结合工艺制备的纳米晶6061铝合金的微观结构，并通过硬度与拉伸实验对不同状态合金进行了力学性能测试。结果表明：T6态合金经HPT 5T变形后，硬度由107HV提高至176HV，抗拉强度和屈服强度分别由297 MPa和234 MPa (T6)提升至620 MPa和555 MPa (HPT 5T)，并具有12%的均匀伸长率；此时，合金中各微观结构参数(晶粒粒径、微观应变与位错密度)接近峰值；继续变形时，各参数无明显变化；合金中时效相随HPT变形发生“时效相→破碎→球化→细化→回溶→过饱和固溶体→再析出时效相”的动态演变过程。     

微量Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能及微观组织的影响

采用经高能球磨的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末，并添加少量的Re，经压制，烧结制取试样。研究Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观组织的影响。用机械式拉力试验机测量试样拉伸强度，用扫描电镜观察试样拉伸断1：3的形貌，用金相显微镜对试样显微组织进行测试分析。结果表明：当添加0％-0．8％Re（质量分数，下同）时，随着Re添加量的增加，合金的相对密度稳定在99．43％～99．49％，烧结样品延伸率从不加Re时的26．47％降至0．8％Re时的14．71％，合金的抗拉强度由不加Re时的1025MPa增加到0．8％Re时的1142MPa，合金拉伸断口收缩率由不加Re时的20．45％降至0．8％Re时的10．91％；随着Re含量的增加，合金中W晶粒的穿晶解理断裂的比例增加，而粘结相延性断裂的比例减少；随着Re含量的增加，合金中W晶粒尺寸明显减小，由不加Re时的40μm-45μm减小到添加0．8％Re时的20μm-25μm。     

高压扭转制备钨铜复合材料的微观组织及显微硬度演化规律

基于传统高压扭转工艺，引入浮动凹模技术，开发了适用于性能高差异的钨与铜合金浮动凹模压扭成形工艺(high-pressure torsion, HPT)，在300℃、1.5GPa条件下获得了界面结合良好的高性能钨铜复合材料。借助金相显微镜(optical microscope, OM)、X射线衍射技术(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)分析了大剪切变形过程中晶粒细化和位错累积对界面元素扩散和显微硬度的影响。结果表明：随着扭转圈数和扭转半径的增加，钨组织由粗大等轴晶被拉长、破碎、细化呈流线状，20圈变形试样的平均晶粒尺寸被细化至9.0±2μm，在持续剪切细化的作用下，位错密度不断上升至3.4×1014 m-2，较初始试样提升了2.9倍；铜铬锆合金的晶粒细化基本接近饱和，组织呈现平均尺寸约为0.3-1.5μm的细小等轴晶，大应变导致的动态再结晶促使其位错密度维持动态平衡，约为2×1014 m-2。变形产生的高密度晶界和位错，促进了钨和铜在界面处的元素互扩散，并且随着扭转圈数的增加，钨元素和铜元素的扩散深度分别由1.2μm和2.9μm增加至1.6μm和6.2μm。在细晶强化和位错强化的共同作用下，钨和铜铬锆合金的显微硬度较初始试样均得到显著提升，20圈变形试样的平均显微硬度分别约为548.3±36Hv0.5和125.0±4Hv0.1。     

95W-5(Ni/Fe/Co)合金的低温显微组织和力学性能

分析了95W-5(Ni/Fe/Co)合金的粉末冶金工艺特点及低温显微组织与力学性能,给出了力学性能与温度的关系曲线.通过对合金拉伸试样断口的扫描电镜分析,揭示了该合金低温力学性能与组织变化的微观本质.结果表明:95W-5(Ni/Fe/Co)合金室温下具有较高的强度及一定的塑性;该合金低温脆化的主要原因是由于屈服强度随温度的降低而增加,钨颗粒过早解理及粘结相变形极小引起的;95W-5(Ni/Fe/Co)合金的冷脆性转变温度在-50℃左右,此时脆性断裂以钨颗粒的自身解理为主.     

放电等离子烧结温度对W-30Re合金组织性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备W-30Re合金,研究烧结温度对合金致密度、显微硬度、显微组织和断裂方式的影响。结果表明,利用放电等离子烧结技术可以在较短时间内制备出晶粒细小,组织均匀的高密度W-30Re合金。随着烧结温度的升高,合金的致密度与硬度不断增大,合金中粘结相的数量不断增加;合金的断裂方式由沿晶断裂转变为以沿晶断裂为主,以粘结相的延性撕裂为辅的断裂方式。     

热挤压态FGH96粉末冶金高温合金的显微组织与力学性能

以热挤压态镍基粉末冶金高温合金FGH96为研究对象,研究该合金横向(垂直于挤压方向)和纵向(沿挤压方向)试样的显微组织及力学性能,分析断裂机制和变形后的显微组织。结果表明:FGH96合金横向及纵向试样均为无明显织构的等轴晶组织,且平均晶粒尺寸及γ'相体积分数基本一致。在应变速率1×10~(-4)s~(-1)时,横向和纵向拉伸试样抗拉强度在25~650℃温度区间内随温度升高缓慢降低,当温度高于650℃时,抗拉温度下降速率显著增加;且横向试样的抗拉强度低于相同实验条件下纵向试样的抗拉强度,差值为150~200 MPa;失效机制为从室温条件下的穿晶断裂转变为混合断裂模式,横向试样的转变温度为400℃左右,纵向试样的转变温度约为650℃;横向试样变形后,显微组织有高密度的位错缠结及层错;纵向试样拉伸断裂后,显微组织则主要为孪晶及位错与γ'相的交互作用。     

微波烧结钨合金挤压棒材的微观结构及动态力学性能研究

采用分离式Hopkinson动态压缩装置对微波烧结93W-4.9Ni-2.1Fe合金棒材切割试样进行了动态力学性能研究,采用扫描电镜、光学电镜和纳米压痕硬度仪分别对合金试样微观组织和显微硬度进行了表征和测试。结果表明:微波烧结试样在受到冲击压缩时,钨晶粒与粘结相都发生均匀变形;应变率为2200s-1时,合金的最大应力为2587MPa,钨晶粒和粘结相显微硬度分别为8.716和6.267GPa;当应变速率为2200s-1时合金粘结相变形产生明显热软化效应,在与冲击力呈45°的方向形成了绝热剪切带,位于剪切带中心区域的钨晶粒沿其扩展方向发生变形被拉成纤维状。     

W-Re合金线材在高温与固体碳接触后的结构分析

本文通过W-Re合金线材与固体碳在高温下接触后,采用光学显微镜、显微硬度计及电子探针等分析手段,研究了温度(1200℃,1300℃,1550℃)和保温时间(5～10小时)对与固体碳接触后的W-3%Re及W-25%Re合金线材显微结构的影响。实验表明,W-Re合金线材在高温下与固体碳的接触,起着类似气体渗碳的作用,但速度极为缓慢。W-Re合金线材在高温下与固体碳接触一定时间以后,碳化层显微硬度增大,而且随着接触温度的升高,它的碳含量增加,硬度也增加;在相同温度及相同保温时间条件下,W-25Re的碳化层的含量比W-3%Re线材的含碳量高,硬度也相应提高。W-Re合金线材在1200℃以上的高温下与固体碳接触5小时以上时,在光学显微镜下,就能观察到碳化层。W-3%Re在1200℃或1300℃中保温20小时,仅有单层的碳化结构及基体,而W-25%Re在1200℃,保温20小时,就出现双层碳化结构(即外碳化层与内碳化层)与基体等三种明显的层次。经电子探针分析表明,外层碳化组织为(W-Re)C_2,内层碳化组织为(W-Re)_5C_4,心部为基体。随着温度升高或含碳量增大,内层碳化组织增厚。     

GH738合金在不同变形条件下的再结晶过程

通过压缩锥形试样研究了温度和变形程度对GH738合金微观组织的影响,分析了不同变形程度下,合金的再结晶晶粒尺寸、再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的演化情况,为制定GH738合金热态变形工艺提供了理论依据。研究结果表明,随着温度升高,再结晶晶粒尺寸变大;随变形程度减小,再结晶体积分数逐渐减小。在不同变形程度下,在1120℃温度时变形可获得较高的再结晶体积分数和较均匀的再结晶晶粒尺寸;当加热温度1100～1140℃范围内,变形程度大于28%时,可以获得晶粒尺寸较为均匀的微观组织。     

W-5Re-xSiC复合材料的微观结构与力学性能

为了提高W-5Re合金的室温强韧性,采用电弧熔炼法通过添加SiC制备高性能的W-5Re-xSiC复合材料,并研究SiC添加量(05%4%,质量分数)对W-5Re-xSiC复合材料的微观结构和力学性能的影响规律。结果显示,W-5Re-xSiC复合材料主要由W(Re)固溶体相、W2C和W5Si33相组成。随着SiC添加量的增加,基体晶粒细化,脆硬性的金属间化合物含量增加;W-5Re-xSiC复合材料的强韧性先提高后降低。当SiC添加量为1%时,在基体的细晶强化和W5Si3韧化的共同作用下,W-5Re-1SiC复合材料的强韧性最佳,抗压强度为1859 MPa,断裂应变为32.87%。     

Al-4Cu-Mg合金半固态压缩过程中的微观组织演变

研究了SIMA法制备的半固态Al-4Cu-Mg合金在不同变形温度、变形程度和应变速率下压缩变形时的微观组织演变．并研究了半固态Al-4Cu-Mg合金在高温变形条件下的微观组织形态。研究结果表明，在半固态条件下，品粒平均尺寸随变形温度的升高而增大：从540℃到560℃，品粒平均尺寸增大了2％～9％，而从560℃到580℃，晶粒平均尺寸增大了3％～16％，后者的增幅比前者大、变形程度增大，晶粒平均尺寸减小．同一试样大变形区的晶粒平均尺寸比小变形区的晶粒平均尺寸小4％～15％。应变速率减小，晶粒平均尺寸增大．晶粒变得圆整。     

热处理工艺对Inconel 617合金管组织性能的影响

利用光镜(OM)、硬度测试、室温拉伸试验等方法,研究了Inconel 617合金管的微观组织和力学性能在不同热处理工艺参数下的变化趋势。通过光镜对合金组织进行表征,分析了温度为1120～1200 ℃,保温时间为10、30 min时合金晶粒尺寸的变化规律,同时建立了晶粒尺寸长大的动力学模型。结果表明,随着温度的不断提高,晶粒的平均尺寸不断增大,并且晶粒内部逐渐出现较多的孪晶。同时,随着热处理温度的不断提高,合金的硬度变化趋势与抗拉强度变化趋势相同,二者都随着温度的升高,呈现下降的趋势;合金的伸长率随着温度的升高不断增加。Inconel 617合金的晶界迁移表观激活能Q为651.82 kJ/mol。     

压射速度和浇注温度对Al-10%Si合金组织与硬度的影响

基于液态压铸技术,研究了压射速度和浇注温度对亚共晶Al-10%Si(质量分数)合金组织与硬度的影响规律.结果表明:随着压射速度的增加,试样的硬度总的趋势是减小的,而试样的晶粒尺寸先减小而后增大:浇注温度对试样的晶粒尺寸和硬度值有明显影响,较高的浇注温度有利于获得晶粒尺寸细小,硬度值高的试样:当压铸工艺参数(增压压力16MPa、模具温度150℃、压射速度2.5m/s、浇注温度720℃)适宜时,Al-10%Si合金试样的硬度可达到57.9HBS,晶粒尺寸只有13.54μm.     

大塑性变形6013铝合金的时效特性与力学性能

利用X射线衍射分析（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和拉伸试验,研究不同温度等通道转角挤压（ECAP）和常规静态时效处理后6013 Al-Mg-Si铝合金的微观结构、时效行为、析出动力学以及力学性能。XRD测得的ECAP变形后合金的平均晶粒尺寸在66-112 nm范围内,平均位错密度在1.20×10^14-1.70×10^14 m^-2范围内。DSC分析表明,由于ECAP后试样比常规时效处理试样拥有更细小的晶粒和更高的位错密度,因此,ECAP变形后合金的析出动力学更快。与未变形合金相比,ECAP后试样的屈服强度和抗拉强度都得到了显著提高。室温ECAP后试样的强度达到最大,其屈服强度是静态峰时效屈服强度的1.6倍。细晶强化、位错强化以及由于ECAP过程中的动态析出而产生的析出相强化,是ECAP合金获得高强度的几种主要强化机制。     

Al-5.0Cu合金腐蚀性能的试验研究

为调查变形铝合金Al-5.0Cu的腐蚀性能,用ASTM标准试验方法研究了该合金的剥落腐蚀性能。试验结果表明,合金经历的热加工温度影响其最终微观结构,试验的所有合金试样呈现不同程度的再结晶组织,且晶粒随温度升高而逐渐变大。较高加工温度下,形成的粗大晶粒结构有利于提高其腐蚀抵抗力。