时效路径对Al-0.7Mg-0.5Si-0.2Cu-0.5Zn合金沉淀析出行为的影响

利用DSC、TEM、拉伸实验以及硬度测试等方法系统研究了时效路径对高Mg/Si比Al-Mg-Si-Cu-Zn合金沉淀析出行为的影响。结果表明,固溶淬火态和预时效态合金在非等温时效过程中β″相的析出激活能分别为80.1和64.5 kJ/mol;在等温时效过程中表现出不同的时效硬化和组织演化行为,其中固溶淬火态合金时效硬化速率较快,但最终2种路径处理的合金峰值硬度和强度基本相同;但经预时效处理的合金,峰时效态延伸率和应变硬化速率以及过时效阶段硬度降低速率均较高。与此同时,预时效态合金还可析出大量复合溶质原子团簇,虽然在高温等温时效时会进一步长大,但使得欠时效、峰时效和过时效态合金的沉淀相尺寸呈多尺度特征,而固溶淬火后直接等温时效的不同状态合金却无此特征。时效路径并未改变合金沉淀析出序列,但对沉淀相形核、长大速率影响显著,据此提出了时效路径对沉淀相形核和长大过程影响的模型示意图。     

纳米晶NiCrC涂层长时加热的显微组织和硬度变化

目的 探讨纳米晶NiCrC涂层长时高温条件下的显微组织和硬度演变规律。方法 采用超音速火焰（HVAF）喷涂低温球磨纳米晶合金粉末（液氮介质）制备了纳米晶NiCrC涂层，在650 ℃空气环境中对涂层进行总时长200 h的等温热处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏显微硬度计等方法，对涂层样品的显微组织、物相构成、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试分析，同时对原料粉末也进行了相同条件下的对比分析。结果 NiCrC涂层显微组织的主要特征为：纳米晶金属相基体中弥散分布着细小的碳化物颗粒。在保温过程中，纳米晶涂层发生了再结晶和晶粒长大，并伴随有合金基体的脱溶及碳化物的析出、相变和后续生长等现象。该涂层显示出优良的高温热稳定性，在650 ℃保温50 h后，晶粒平均尺寸由初始态的41 nm增长至相对稳定值约100 nm。保温后涂层的硬度总体有所提升，由初始的697HV300（15 s）先升高至最大值801HV300（15 s），而后降至相对稳定值729HV300（15 s）左右。纳米晶粉末的组织和硬度变化特点与涂层相似。结论 在650 ℃保温过程中，纳米晶NiCrC涂层中的合金相脱溶和晶粒长大导致涂层金属相基体的软化，但细小碳化物颗粒的析出强化以及由相变（Cr7C3→Cr23C6）引起的体积分数增加，不但补偿了基体的软化，而且使涂层的整体硬度有所提高。     

预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金室温稳定性的影响

本文详细研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg₃₂(AlZn)₄₉相以及针状的S-Al₂MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg₃₂(AlZn)₄₉相而不包括S-Al₂MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中, 从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。     

时效处理对铸轧7050铝合金组织和性能的影响

采用透射电镜、X射线衍射、硬度测试等实验方法,研究了不同时效处理工艺对铸轧7050铝合金组织和性能的影响。结果表明：随着单级时效温度的升高,合金达到峰值硬度所需的时间缩短,合金的峰值硬度降低,晶内和晶界析出相也随温度的提高发生不同程度的长大;双级时效时,晶内有较多粗大的析出相,晶界析出相已不再连续且已经发生长大,晶界无沉淀带更加明显;回归再时效处理时,晶内析出相与单级时效时相比发生粗化,晶界上为断续的粗大长条状析出物,无偏析带加宽。     

小方坯连铸过程温度场和流场的实时模拟

为了寻求在瞬态下仍然有效的实时模拟模型,以便模拟连铸的全过程,基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法和Lam-Bremhorst低雷诺数k-ε方程,建立了考虑湍流的传热和流体流动的实时模拟模型.该模型有效地实现了移动计算域下的动态网格扩展,可以模拟从拉坯到切割坯连铸全过程的温度场与流场的变化.作为实例,X70钢小方坯的模拟效果与实验验证吻合很好.      

H13钢回火组织及碳化物转变规律

通过微观组织和第二相分析,以及力学性能测试,研究了400～700 ℃范围内回火温度对H13钢组织及碳化物转变的影响。结果表明,400～550 ℃回火,基体组织为回火马氏体,碳化物主要为Mo2C和VC;硬度在550 ℃回火达到峰值,出现二次硬化效应。600～650 ℃回火时,组织为回火屈氏体,主要碳化物为Fe3M3C和Cr7C3,同时,马氏体大量分解,碳化物粗化,硬度急剧下降,韧性快速升高;700 ℃回火时,基体为回火索氏体,碳化物明显聚集长大,表现出过时效。     

铌对喷射成形M3:2高速钢组织和耐磨性的影响

研究了Nb对喷射成形高速钢M3:2组织和硬度的影响,并对含Nb喷射成形高速钢在不同温度下的摩擦行为进行了研究。结果表明,Nb可以使一次MC型碳化物变得更细小、球形度更好,M2C片层厚度变薄,有利于高速钢回火过程中的二次析出,提高其回火后的硬度。0.5 %Nb的添加可显著提高喷射成形M3:2高速钢的耐磨性。常温（20 ℃）时高速钢的磨损机制主要为磨粒磨损;中温（300 ℃）时,磨损机制则以粘着磨损为主,氧化磨损增加;高温（500 ℃）时,主要以氧化磨损为主。     

合金化Cr优化含Fe过共晶Al-Si合金显微组织及其机制

采用传统铸造工艺和喷射成形技术制备了无Cr和含Cr的含Fe过共晶Al-Si合金,并利用SEM(EDS)、XRD及DSC对其显微组织、相组成及相变过程进行了研究。结果表明:2%Cr的加入不光使铸态粗大针片状的δ-Al4FeSi2相变为"骨骼状"α-Al(Fe,Cr)Si相,而且使沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金中短棒状的富铁相(～10μm左右)被尺寸小于3～5μm的颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相所替代,从而细化的组织更有利于合金性能的提高。等温处理实验结果显示沉积态含Cr合金具有较好的组织热稳定性,其主要归因于颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相自身的高温稳定性,而沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金热稳定差主要由于β-Al5FeSi相的长大和A7Cu2Fe相的形成。另外,结合显微组织和喷射成形工艺特点对沉积态组织形成机制分析发现α-Al(Fe,Cr)Si相有可能通过直接从液相析出和经δ-Al(Fe,Cr)Si相转变而来。     

喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程演化

采用常规铸造和喷射成形工艺分别制备了M3型高速钢铸坯和沉积坯.利用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射等分析方法对冷却速度对合金的显微组织的影响,加热温度对M3高速钢中M₂C共晶碳化物分解行为的影响,以及热加工变形后铸态和沉积态组织的变化进行了研究.结果表明:铸态合金含有粗大的一次枝晶和M₂C共晶碳化物,而喷射成形沉积坯主要为等轴晶且碳化物细小均匀;冷却速度的提高极大地抑制了碳化物的析出和晶粒长大;加热温度的提高有利于M₂C共晶碳化物分解,过高的温度使得分解后的M₆C长大,不利于合金性能的提高;沉积坯经恰当的预热处理和热变形可以获得理想的变形组织.