TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等方法研究了不同含量的Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的微观组织以及在3.5%NaCl腐蚀介质中的腐蚀速率和表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加1%Sn 时,合金的晶粒得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sn含量大于1%时,合金的析出相增多,并出现粗化、偏聚的趋势。在NaCl溶液中,合金的腐蚀速率均随着Sn含量的增加呈现先降低后增加的趋势,其中当Sn含量为1%时合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显地改善。     

S135钻杆钢表面Fe-Ni-W合金镀工艺

利用正交试验,选择温度、主盐浓度等4个因素,通过极差分析,确定了S135钻杆钢电沉积Fe-Ni-W合金镀层的最佳制备工艺,研究了镀液pH值、电流密度以及柠檬酸钠对镀层的组分、显微硬度和沉积速率的影响。结果表明：在本试验的制备条件下,获得的合金镀层结构为非晶态;随着镀液PH升高,镀层显微硬度先增大后减小,沉积速率总体呈下降趋势;镀层沉积速率随电流密度增加也逐渐增大,当电流密度从6 A/dm2增大到15 A/dm2时,合金硬度增加趋势较大,从320 HV到540 HV;当增加镀液中的柠檬酸钠含量,铁和钨均呈现增加趋势,而镍含量却出现下降趋势,同时,镀层硬度先增大后减小,沉积速率逐渐减小。     

应变速率对617B镍基高温合金组织演变的影响

采用Gleeble3800热模拟试验机,利用光学显微镜(Optical microscope,OM)、背散射电子衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)等手段,对不同应变速率条件下617 B镍基高温合金组织演变行为进行了研究,结果表明:对于617B合金,当应变速率≤1 s-1时,变形温升可忽略不计;当应变速率≥10 s-1时,温升明显;相同变形温度条件下,随着应变速率的增加,合金发生动态再结晶的峰值应变呈增加趋势;在应变速率0.1~20 s-1范围内,动态再结晶晶粒尺寸随着应变速率的提高呈现先减小再增大的变化趋势。     

氧化硅气凝胶对Al-4Cu-0.1Sn合金组织与性能的影响

采用铸造、冷轧和T6热处理制备了SiO₂气凝胶(SA)增强铝基复合材料。研究了SA含量对Al-4Cu-0.1Sn合金显微组织(铸态与冷轧T6态)与力学性能的影响。结果表明,SA能有效地加入到Al-4Cu-0.1Sn合金中,并以球状形式均匀的分布在晶粒内部。铸态下,随着SA含量的增加,合金的显微硬度呈上升趋势。当SA含量为0.02%时,合金平均硬度(HV)达到最高85,相对于未添加SA的合金提升了49%,但铸态下添加SA的合金拉伸性能略微下降;冷轧T6态下,当SA含量为0.02%时,合金硬度(HV)为138。随着SA增加,合金的屈服强度与抗拉强度先升高后降低,当SA含量为0.04%时,合金屈服强度达到320 MPa,抗拉强度达到401MPa,相比于未添加SA的合金提升了10.3%和10.7%。添加SA能够提高铸态Al-4Cu-0.1Sn合金硬度的机理是其细化了铸态合金的晶粒,并使晶界处第二相由粗大的骨骼状变成细小的非连续状。添加SA提高冷轧T6态强度的机理是细化了Al₂Cu相并消除了Al₇Cu₂Fe相。     

热变形条件对Ti60合金微观组织的影响

研究变形工艺参数对Ti60合金微观组织(初生α相尺寸和体积分数)的影响。实验时选取的变形温度为900、930、960和980℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1.0和10.0 s?1,变形程度为50%、60%和70%。结果表明:变形温度对Ti60合金微观组织有着显著影响。在(α β)两相区,随着变形温度的升高,初生α相含量减少,而α相尺寸呈先增大后减小的趋势;应变速率对Ti60合金变形组织中初生α相的形态有较大影响。随着应变速率的增加,晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,初生α相含量呈逐渐减小的趋势;变形程度存在一临界值,超过这一临界值后,变形程度的增加有利于晶粒的细化;初生α相含量随着变形程度的增加呈先增大后减小的趋势。     

汽车用5182铝合金温变形行为及组织

通过单向温拉伸试验以及扫描电镜和透射电镜观察,研究了汽车用5182铝合金板在变形温度为323~573 K,应变速率为0.001~0.1 s-1条件下的流变行为及微观组织。结果表明,在变形温度≥448 K、应变速率.ε=0.001 s-1条件下,5182合金出现明显的峰值应力,而当应变速率0.01~0.1 s-1时,合金的流变应力呈现稳态;当应变速率.ε=0.001 s-1时,随着变形温度的升高,合金单向温拉伸断口由典型的混合型断裂特征演变成典型的韧性断裂特征,合金产生了动态再结晶。     

Mn含量对Fe-Mn合金微观组织和性能的影响

研究了Mn含量对Fe-Mn合金组织性能的影响。通过动态热机械分析仪测试材料的阻尼性能,并采用XRD、EBSD扫描电镜对材料的相成分进行半定量的测定。结果表明,Fe-Mn合金的阻尼性能随着应变振幅的增加呈近似线性增加的趋势;随着Mn含量的增加合金的阻尼性能提高。并且,Fe-Mn合金的强度随着Mn含量的增加而增加,然而韧性逐渐降低。分析认为Mn含量的增加,合金中的ε-马氏体含量逐渐增加,同时ε-马氏体板条得到细化,增加了合金中的阻尼源界面,提高了合金的阻尼性能。     

固溶处理对挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金显微组织及硬度的影响

研究了固溶处理温度和固溶处理时间对挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金显微组织及硬度的影响。结果表明:固溶处理后合金的显微组织得到明显改善,硬度大幅度提高。随着固溶温度的增加,共晶Si相逐渐粒化,合金的布氏硬度值逐渐增加,当固溶温度为525℃时,共晶Si相形貌相对圆整,合金具有最大布氏硬度值;随着固溶时间的延长,合金显微组织中的共晶Si相发生熔断、粒化、粗化现象,合金的布氏硬度呈现先上升后下降的趋势,当固溶时间为6 h时,合金的布氏硬度达到最大值HB 124。试验得到的挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金的最佳固溶处理工艺为525℃,保温时间为6 h。     

Mn含量及时效温度对ZL104合金力学性能及断口形貌的影响

研究Mn含量及时效温度对ZL104铝合金力学性能和断口形貌的影响。结果表明:在三种时效温度:165℃、175℃、185℃三种条件下,合金的抗拉强度和硬度都随Mn含量的增加逐渐升高,合金的伸长率随Mn含量的增加逐步下降。在165℃~175℃时效温度范围,三种Mn含量质量分数分别为(0.2%、0.4%、0.6%)合金的抗拉强度、硬度随时效温度的上升而逐渐升高,超过175℃以后又呈下降趋势。在165℃~175℃时效温度区间,伸长率随着时效温度的增加而逐渐降低;在时效温度为175℃~185℃区间时,伸长率则随着时效温度的升高逐渐增加。     

工艺参数对连续流变轧制成形Mg-3Sn-1Mn合金板材组织和力学性能的影响

开发了Mg-3Sn-1Mn合金板材倾斜板连续流变轧制成形工艺,并研究工艺参数对合金板材微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着轧辊转速的增加,板材的初生晶粒平均直径增大;随着倾斜板振动频率增加,板材的初生晶粒平均直径先减小后增大,板材的抗拉强度和伸长率先增加后降低.随着浇注温度的升高,板材的初生晶粒平均直径逐渐增大,板材的抗拉强度和伸长率逐渐降低.当浇注温度为670℃、轧辊转速为52mm/s、倾斜板振动频率为60 Hz时,制备了组织性能较好的Mg-3 Sn-1Mn合金板材,其力学性能优于添加0.87％Ce(质量分数)的Mg-3Sn-1Mn合金热轧板材的力学性能.     

铸态铁镍基耐蚀合金热压缩模拟研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为900~1200℃(温度间隔为50℃)、应变速率为0.1 s-1、应变量为35%条件下时效强化型铁镍基耐蚀合金的应力-应变曲线。不同温度对试验合金的热压缩应力-应变曲线有较大影响。随着变形温度的提高,峰值压缩应力逐渐减小,并且降低的幅度由急变缓。试验后样品的硬度也随变形温度的提高而降低。试验后样品的显微组织均几乎保留着原有的铸态组织形貌,呈明显树枝晶,当试验温度较低时,再结晶程度很小,随着温度的提高,再结晶变得更明显,细小的再结晶晶粒有所增加,但远没有达到完成的地步。当温度为1150和1200℃时,显微照片上可见明显的沿晶裂纹,可能与试验温度过高有关,也可能与单道次变形量太大有关。     

Zn含量对7XXX铝合金性能及微观组织影响

为了深入研究7XXX铝合金的成分对材料性能的影响,对通过模铸工艺制备的高锌含量的铝基合金性能和微观组织进行了研究,重点探讨了Zn含量对合金组织、性能和铸造流动性的影响。研究结果表明,当Zn含量从20%增加到40%时:对材料组织的影响主要表现为晶粒尺寸由45μm减小到20μm,晶界处非平衡相α+η的体积分数由9%增加到28%;对力学性能的影响表现为抗拉强度与屈服强度升高,分别达到470 MPa和430 MPa,伸长率有所降低,从7%降低至3%左右,合金硬度值由75 HV提高至140 HV。同时,Zn含量的增加可以降低合金固相线温度,这有利于提高合金的流动性。     

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金的固溶处理工艺与组织性能研究

采用金相显微镜、扫描电镜、EDAX能谱仪、X射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、维氏硬度计等,研究了热处理工艺对Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金组织和性能的影响。结果表明:Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金晶粒尺寸随固溶温度升高而长大;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,电导率先降后升,而硬度则下降。此外,合金经850℃×2 h固溶处理后,形成了Ni2Si、Ni31Si12相并占据了γ-(Cu,Ni)3Sn相的形核位置,此时电导率为12.0%IACS,硬度可达152 HV。     

ZL401合金的阻尼行为研究

对铸态ZL401合金进行了低温人工时效处理，利用低频内耗测试技术研究了合金的阻尼性能及实模量与应变振幅、频率和温度的关系，并与铸态合金进行了对比。发现合金阻尼与应变振幅及应变频率相关，随温度的提高而增大，且在低温和高温时合金阻尼与频率的关系出现了相反的变化。ZL401合金振动过程中实模量的亏损随频率的降低和温度的升高而增大。认为ZL401合金的阻尼行为是界面阻尼和位错阻尼二者效应叠加的结果，室温阻尼主要归功于位错阻尼，而高温阻尼主要归功于界面阻尼。     

粉末冶金FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的热处理组织与性能

采用机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备出FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金,研究不同热处理温度对合金显微组织与力学性能的影响规律。结果表明:机械合金化后,FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金形成了单相的FCC固溶体,经1100℃SPS烧结后的块体组织仍为单相FCC结构,其压缩屈服强度、塑性应变和显微硬度分别为1165.1 MPa、45.2%和356.9 HV。经过热处理后,合金组织中生成了新的BCC相,且BCC相的含量随热处理温度的升高先增多后减少,500、600和700℃热处理后BCC相的含量分别为7%、30%和21%(体积分数)。退火态FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的屈服强度随热处理温度的升高先升高后降低。当BCC相含量增多时,材料的屈服强度和硬度相应地提高,而塑性却显著降低。     

机械合金化法制备金锡合金

采用高能球磨机械合金化法制备了Au-20%Sn合金,分析了合金物相、组织和硬度随球磨时间的变化规律,探讨了合金塑性与合金组织及制备工艺的关系。结果表明:采用高能球磨机械合金化法可以制备Au-20%Sn合金;随球磨时间的增加,Au-20%Sn的合金化程度增加,组织中的金属间化合物逐渐增多,最终基本上为δ相和ζ′相;合金的硬度随球磨时间的延长逐渐升高,并在球磨60min后获得最高硬度104.2HV,然后开始下降;球磨后的合金粉末在190℃×2h的烧结过程中发生了不同程度的再结晶和晶粒长大,再结晶程度随球磨时间的延长而增加,导致烧结后合金硬度在球磨时间超过60min后反而下降。     

变形条件对半固态Al-4Cu-Mg合金微观组织的影响

研究了用应变诱发熔化激活法(SIMA)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半固态压缩变形时的微观组织演变。研究结果表明：在半固态条件下，随变形温度的升高，晶粒平均尺寸增大，分形维数减小；变形程度增大，晶粒平均尺寸减小．分形维数先减小后增大；应变速率增大，晶粒平均尺寸先减小后略有增大，且在小的应变速率下，晶粒平均尺寸随应变速率变化的趋势较大，分形维数随着应变速率的增大而增大。