TiB2/Al-Cu-Li复合材料时效析出及组织演变对力学性能的影响

研究了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料T6工艺的微观组织演变和时效析出对力学性能的影响。通过气氛保护熔炼法制备了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料。结果表明：在铸态合金的微观组织中,TiB₂颗粒和共晶相主要分布在晶界周围。均匀化处理后,大部分共晶相回溶。轧制变形后,TiB₂颗粒沿着轧制方向被拉长,产生了大量位错。固溶处理削弱了轧制产生的Brass织构和S织构,回溶了轧制产生的析出相。在175℃温度下进行时效,欠时效过程中,δ’(Al₃Li)/β’(Al₃Zr)为主要析出相。随着时效时间的增加,到22 h峰时效时,T1相为主要析出强化相。通过位错强化和析出强化的共同作用,随时效时间增加,屈服强度和抗拉强度先上升后下降,延伸率持续下降。复合材料峰时效的极限抗拉强度为562.7 MPa,屈服强度为475.9 MPa,延伸率为4.5%。     

Bi对Mg-3Al-3Nd合金显微组织和力学性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)观察、X-射线衍射(XRD)分析以及力学性能测试等手段研究了Bi含量对Mg-3Al-3Nd合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：添加Bi元素可细化Mg-3Al-3Nd合金的组织。当Bi含量(质量分数)为1%时晶粒最小,晶粒尺寸从1854±58 μm减小到890±64 μm;Mg-3Al-3Nd合金由呈网状分布在晶界的Al₁₁Nd₃相和分布在晶内的颗粒状Al₂Nd组成;随着Bi含量的提高Al₁₁Nd₃相和Al₂Nd相的数量减少,晶内的BiNd相数量增加;Bi能明显改善Mg-3Al-3Nd合金室温和高温力学性能,Bi含量为1%时其室温和高温力学性能最佳。室温抗拉强度和延伸率分别为167±2.3 MPa和(16.1±0.3)%,高温抗拉强度及延伸率分别为136±1.7 MPa和(19.3±0.3)%。     

冷轧变形量对2 A14铝合金高筒件时效析出行为及力学性能的影响

为探明冷轧工艺对2A14铝合金高筒件组织及性能的影响规律,本工作开展了铝合金变形样件冷轧变形工艺实验。通过拉伸测试、OM、SEM、DSC、TEM等研究了冷轧变形量对2A14铝合金高筒件时效析出行为及力学性能的影响。结果表明:冷轧变形后合金位错密度增大,有利于θ'相的形核、析出及长大,θ'相的析出使得铜原子浓度降低,抑制了Q'相的析出。当冷轧变形量为4%时,基体中同时析出了大量细小、弥散的θ'相和Q'相,材料综合性能最优,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为490. 3 MPa、428 MPa、13. 76%。     

(Si+Mn)/Fe对Al-5Cu合金铸态组织及力学性能的影响

在Al-5Cu-0.3Fe高强铸造合金中添加Mn和Si,采用OM、SEM、EDS及DSC等分析方法研究(Si+Mn)/Fe质量比(K=3、4、5和6)对其铸态组织及力学性能的影响。结果表明：随着K值的增大，富Fe相形貌的变化趋势为针状→汉字状→粗大汉字状富Fe相聚集，富Fe相由针状Al₃FeMn向汉字状Al₆FeMn转变。Al-5.0Cu-0.3Fe-1Si-xMn合金，K=4时，拉伸断口展现良好的塑性特征，合金的综合力学性能最佳，比K=3时抗拉强度和延伸率分别提高了22%和65%。Si和Mn元素对Al-5.0Cu-0.3Fe合金的富Fe相有良好的变质作用。适当减少Mn的添加量，而增加Si的含量，保持(Si+Mn)/Fe=4,有助于减少合金的孔洞缺陷，降低热裂敏感性，较好地调控富Fe相形貌和尺寸。     

轧制处理对AlCrFe2Ni2高熵合金组织与力学性能的影响

目的 为了设计出成本低、性能优异的AlCrFe2Ni2高熵合金,并探究轧制处理对该合金微观组织与力学性能的影响。方法 使用真空电弧熔炼炉熔炼AlCrFe2Ni2合金样品,采用冷轧的方式进行塑性加工,轧制总下压量为60%,结合相图计算、X射线衍射、扫描电子显微镜等分析测试方法研究AlCrFeNi合金体系的相形成规律,以及合金变形前后微观组织、力学性能的变化情况。结果 铸态和冷轧态的AlCrFe2Ni2高熵合金由FCC_A1主相和BCC相构成,BCC区域由编织状的BCC_A2相和BCC_B2相构成。铸态下的屈服强度和抗拉强度分别为681 MPa和1 208 MPa。冷轧后的合金样品硬度和拉伸强度明显提高,经60%下压量的冷轧变形后,合金的屈服强度和抗拉强度分别提升到1 433 MPa和1 620 MPa,但伸长率由铸态的9.5%下降到轧态的2.0%。结论 相组成参数计算结合相图计算(CALPHAD)能够有效预测合金的相组成,轧制处理能够有效改善合金的力学性能。     

中间形变热处理对铝锂合金短横向拉伸性能的影响

通过室温拉伸试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、背散射电子衍射技术(EBSD)、透射电镜(TEM)等手段对经过中间形变热处理工艺处理后的T84状态铝锂合金厚板的短横向拉伸性能及合金的显微组织进行了系统研究。结果表明,随冷压变形量的增加,合金短横向屈服强度和抗拉强度变化较小,延伸率先升高后降低。冷变形工艺提高了合金在随后热处理过程中的再结晶程度,降低了基体内粗大第二相的数量和尺寸,抑制了T₁相在晶界处的析出,晶粒形貌、粗大第二相和析出相共同影响了合金的短横向塑性。冷压变形量为20%时,合金的短横向屈服强度(R_p0.2)为436 MPa、抗拉强度(R_m)为543 MPa、延伸率为5.1%,具有最佳的强塑性匹配。     

EB炉熔炼TC4钛合金轧制过程中的组织演变与力学性能

本实验以电子束冷床熔炼炉(EB炉)熔炼TC4钛合金为研究对象,结合实际生产流程,研究不同变形量和不同温度对TC4钛合金板材显微组织与力学性能的演变规律.结果表明:在相同温度下,随着变形量增加,显微组织中α相的体积分数和尺寸减小而β相体积分数增大,合金的抗拉强度和延伸率均增大;当变形量为30％时,显微组织均表现为片层结构,随着变形温度升高,片层α相长宽比逐渐减小,抗拉强度逐渐升高而延伸率变化不大;当变形量增加到90％时,随着变形温度升高,显微组织由较强的B织构(0002)〈1120〉转化为T织构(1010)〈1120〉和锥面织构(1011)〈1120〉,塑性变形由基面滑移转为柱面滑移,显微组织中α相尺寸减小而β相含量增大,合金的抗拉强度和延伸率均增大.当温度升高到1000℃时,α相完全转变为β相,在随后的冷却过程中细针状次生α相从β晶粒析出,合金的抗拉强度和延伸率均增大.     

Mn对Mg-4Zn变形镁合金组织与性能的影响

目的 研究Mn对Mg-4Zn合金再结晶组织演变和力学性能的影响,发展高性能Mg-Zn-Mn变形镁合金。方法 以Mg-Zn镁合金为研究对象,利用Mn元素的固溶强化增塑、刺激再结晶形核和钉扎再结晶晶界的特点,通过Mg-Zn-Mn挤压镁合金的显微组织以及室温力拉伸和压缩力学性能测试,分析挤压过程中显微组织的演变和成分对力学性能的影响。结果 Mg-4Zn-2Mn合金平均晶粒尺寸为~7 μm,其拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率、压缩屈服强度和拉压不对称性分别为226 MPa,316 MPa,17%,171 MPa,0.75。结论 合金化元素Mn可有效细化变形镁合金的再结晶组织,随Mn元素含量的增加,Mg-Zn合金再结晶组织不断细化,未再结晶区域增加,合金力学性能增加,拉压不对称性改善。     

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

在A356铝合金熔体中加入K₂TiF₆盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al₃Ti/A356铝基复合材料,研究了Al₃Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al₃Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)₃Ti相组成。随着K₂TiF₆盐添加量的增加,(Al, Si)₃Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al₃Ti含量的复合材料中,2wt%Al₃Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al₃Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al₃Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。      

微量Mn对Mg-Li-Zn合金板材显微组织和力学性能的影响

向Mg-9%Li-2%Zn合金中添加适量的Mn,室温下将其轧制成板材.研究了微量元素Mn对合金板材显微组织和力学性能的影响.添加一定量的Mn(0.2%)可以使α相球化和细化,随着Mn含量的增加,α相变化不明显.室温下拉伸测试结果表明,添加一定量的Mn可以大大提高合金的强度和延伸率,随着Mn含量的增加,板材强度和延伸率有所下降,其中含0.5%Mn的合金强度最高,其抗拉强度和屈服强度分别提高了33.5%和25.8%.这是由于Mn在α相周围的富集使其细化和球化,进而提高合金强度;通过SEM和XRD分析可知,随着Mn含量的增加,大量颗粒状的化合物MgMn2O4和Li0.5MnO2生成,降低了合金的强度和延伸率.     

钛增强Cu40Zn黄铜合金的粉末冶金制备及其力学性能

采用粉末冶金法将合金元素Ti加到Cu40Zn基体中制备钛黄铜,研究了Ti的添加量对黄铜微观组织、界面结构、相组成以及力学性能的影响。结果表明：Ti在基体中固溶析出并与Cu40Zn反应生成了亚微米级的Cu₂Ti₄O颗粒和Ti纳米团簇,随着Ti含量的提高钛黄铜的屈服强度、抗拉强度和硬度呈提高的趋势。增大位错运动阻力产生的第二相强化、钉扎产生的细晶强化以及加工硬化,使Cu40Zn的力学性能提高。综合性能良好的Cu40Zn-1.9Ti,其屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬度分别达到375 MPa、602 MPa、17.7%和163HV。     

Sr对AM50显微组织和力学性能的影响

研究了不同含量Sr对AM50合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加Sr后,AM50合金铸体组织β-Mg17Al12变得细小,晶粒明显细化;Sr基本上与Al结合生成高熔点、高稳定的Al4Sr相,能够强化晶界并阻碍位错滑移,从而强化合金.适量的Sr明显提高了室温下合金的屈服强度和抗拉强度,而且不影响合金的延伸率,而过量的Sr会导致AM50延伸率和轻度的降低.含0.5%Sr的铸态合金可得到最高抗拉强度233MPa,屈服强度90MPa,延伸率16.3%的性能.     

准晶增强Mg-Zn-Y合金的ECAP变形组织及力学性能

镁及镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一,具有良好的应用前景,然而由于镁合金自身强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等问题,使其作为某些结构件的应用受到限制,为进一步扩大其应用,人们采用了多种方法来提高其综合力学性能.二十面体准晶相(简称Ⅰ-phase)由于其特殊的结构而具有优异的力学性能,如高强度、高硬度等,将Ⅰ-phase作为一种增强相引入到镁合金中可大大提高镁合金的力学性能,为新型镁合金的开发和实际应用提供了一种新途径.本文采用常规铸造法制备了含有粗大网状Ⅰ-phase和α-Mg两相组织的Mg-Zn-Y合金.研究了合金含量及Zn/Y比对Mg-Zn-Y合金显微组织和力学性能的影响,探讨了热处理工艺对合金中相析出行为及Ⅰ-phase热稳定性的影响.以时效处理后的Mg-Zn-Y合金为研究对象,研究了两种塑性变形工艺(常规热挤压和等径角挤压变形)对合金显微组织和力学性能的影响,并对合金的细化机制、断裂行为与强化机制进行了研究.研究结果表明,在Y含量为0.3%～2.0%(at),Zn含量为1.7%～6.0%(at)的富镁Mg-Zn-Y合金中,合金的铸态组织及相组成取决于Zn/Y比和Zn含量,Zn/Y比为6时,合金的铸态组织由α-Mg基体和晶界上富镁相与Ⅰ-phase两相共晶组织组成;在所研究的合金成分范围内,合金中Ⅰ-phase的形成及其体积分数与合金的凝固速度有关,采用快速凝固的方法得到的合金中,由于第二相的形核及长大受到抑制,形成的Ⅰ-phase的体积分数相对于常规铸造工艺下制备的合金中Ⅰ-phase的含量有所减少,同时发现,合金的极限抗拉强度和屈服强度随合金中Ⅰ-phase体积分数的增加而增加,但合金的延伸率略有降低;在400℃、24h的热处理工艺下,Mg95Zn4.3Y0.7合金基体上有球形Ⅰ-phase析出,且析出的Ⅰ-phase在随后的时效处理中表现出热稳定性;在190℃不同时效时间下合金基体中的析出相为密排六方结构的MgZn2相,其析出行为与Mg-Zn二元合金类似.Mg-Zn-Y合金的热挤压结果表明,通过挤压变形可以显著细化合金的晶粒组织,合金的晶粒大小可由变形前的40～60μm减小到8～15μm,在挤压过程中位于晶界的Ⅰ-phase被破碎并较均匀地分布在基体合金中,随着挤压比的增大和挤压温度的降低,晶粒进一步细化,Ⅰ-phase的弥散程度增加.挤压变形可以显著提高Mg-Zn-Y合金的强度、硬度和延伸率;随着挤压比的增大,合金的强度、硬度和延伸率均有所增加;在所研究的3种合金中,Mg95Zn4.3Y0.7合金在523K以25:1的挤压比挤压后,具有较高的力学性能,其极限抗拉强度为287MPa,屈服强度为203MPa,延伸率为14.1%.对于预挤压态Mg-Zn-Y合金的ECAP变形结果表明,ECAP对于预挤压态Mg-Zn-Y合金组织的细化是一个不断加强的过程,1道次ECAP变形后,在一些粗大晶粒之间分布着许多细小的晶粒,随变形道次的增加,原始粗大的晶粒消失,形成均匀细小的等轴晶粒,平均晶粒尺寸为1～3μm,同时在ECAP过程中Ⅰ-phase被破碎并呈弥散分布.ECAP变形1道次可以显著提高Mg-Zn-Y合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率,Mg95Zn4.3Y0.7合金ECAP变形1道次后力学性能指标σb=331MPa,σ0.2=223MPa,δ=19.4%.Mg-Zn-Y合金以A、BA、Bc、C等4种不同工艺路线进行8道次ECAP变形后的显微组织差异不大,均形成细小的等轴晶粒;4种工艺路线在1～8道次的变形过程中,合金的力学性能变化不同,对于路径A和BA,随着变形道次的增加,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率变化幅度不大,对于路径BC和C,变形道次超过4次后,产生的变形织构的弱化作用导致合金的屈服强度迅速降低,但是合金仍保持较高的抗拉强度和延伸率.通过对ECAP变形过程中Mg-Zn-Y合金晶粒细化过程的分析,结合其力学性能的变化得出ECAP变形的细化机制和准晶相强化机制:ECAP对于准晶增强Mg-Zn-Y合金的细化机制主要是基体在不同变形路径下的连续剪切变形机制和准晶粒子对于基体的剪切及钉扎机制;准晶增强Mg-Zn-Y合金ECAP变形过程中存在3种强化机制:细晶强化、第二相粒子强化和位错强化,3种强化机制分别在ECAP变形的不同阶段起主导作用,在共同的强化作用下提高合金的强度.     

冷轧对含少量Mo的301不锈钢(15Cr17Ni7)组织和性能影响

对含有0.8%(质量分数)Mo的301奥氏体不锈钢板进行了压下率为0-52%的冷轧变形实验,研究了不同变形量下合金室温拉伸性能、显微组织、马氏体含量及显微硬度。结果表明合金的加工硬化与变形过程中应力诱发马氏体相变密切相关,合金的屈服强度、抗拉强度和显微硬度与压下率呈线性关系。当压下率为52%时,合金组织中马氏体含量约75%,抗拉强度达1700 MPa以上。添加0.8%Mo对合金起到轻微强化作用,强度提高约100 MPa,但塑性没有降低。     

单级时效工艺对7075铝合金包覆薄板力学性能的影响

为了解决大飞机蒙皮用7075铝合金薄板T6态性能要求。本工作采用室温拉伸试验、金相及扫描电镜研究了工业化生产的7075薄板前铸锭的均热效果,单级时效工艺对7075薄板的力学性能的影响规律。结果表明合金铸锭经均匀化处理后,主要残留含Fe相,共晶组织基本消除。铸锭经热轧、冷轧至2.5 mm,固溶后薄板的晶粒呈拉长状态,再结晶程度达到80%。单级时效结果表明:随着时效时间的延长,7075薄板L和LT向的抗拉强度、屈服强度不断增加,延伸率有所降低,选择121℃/36 h作为7075薄板T6态时效制度,此时L和LT向抗拉强度分别为531MPa和520.5 MPa,屈服强度分别为448.5 MPa和440.5 MPa,延伸率分别为15.5%和14.8%。     

微量Cu和形变热处理对Al-Fe合金性能的影响

观察Al-Fe合金的显微组织并测量其力学性能和导电性能,研究了Cu元素和形变热处理对其性能的影响。结果表明：在铸态Al-Fe-Cu合金组织中,Cu元素在基体内均匀分布,而Fe元素在晶界处偏析;挤压态的Al-0.7Fe-0.2Cu合金其性能最优：导电率为59.90%IACS,抗拉强度为108 MPa,硬度为31.2HV;随着退火温度的提高Al-0.7Fe-0.2Cu合金的抗拉强度急剧降低,在400℃退火时其抗拉强度最低(100 MPa),伸长率最高(31.3%);在250℃退火时导电率出现峰值(62.61%IACS)。在退火Al-0.7Cu-0.2Cu合金中有许多细小针状的θ(Al₂Cu)相析出,并与位错交互缠结。随着退火温度的提高合金中的位错密度降低,晶粒细化。     

1470MPa级双相钢的性能特征与强韧化机制

对0.16C-1.38Si-3.2Mn双相钢进行轧制和退火处理,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段表征试验钢的微观组织和断口形貌,分析试验钢经退火后钢板的力学性能和加工硬化行为,重点研究了试验钢晶粒细化的强韧化机制。结果表明:试验钢在800℃退火后的显微组织主要由8.8%铁素体和91.2%回火马氏体构成。退火后的钢板具有良好的综合力学性能,屈服强度为873 MPa,表现为连续屈服特征,抗拉强度为1483 MPa,总伸长率为11%,屈强比为0.58;试验钢的Mn含量、退火前的初始组织、冷轧大变形以及退火过程中关键工艺参数等都有利于试验钢退火板的晶粒细化,铁素体尺寸为1-2μm,马氏体板条束的有效晶粒尺寸为0.2-1.5μm。细小的晶粒有利于阻碍位错的运动和增加裂纹扩展的阻力,从而提高了钢板的强度和塑韧性。     

稀土元素Nd对高铝镁合金组织性能的影响

:研究了稀土Nd含量对Mg-10Al-Zn合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加稀土后,合金主要由α-Mg相、β-Mg₁₇Al₁₂相和Al₂Nd相组成,其中Al₂Nd相成片状分布。Nd含量为2.5%时,其抗拉强度和伸长率最大,分别为130 MPa和4.37%。该稀土镁合金的断裂为塑性断裂。      

变质细化和热处理对挤压铸造成形A356铝合金构件性能的影响

用Al-10Sr变质剂和Al-5Ti-B细化剂处理A356铝合金熔体,并结合挤压铸造和T6热处理工艺,研究变质细化与热处理对A356铝合金挤压铸造件的组织和性能的影响规律。结果表明,随着Al-10Sr变质剂加入量的增加,共晶Si的形貌由片状和长杆状变为颗粒状和蠕虫状,α-Al的晶粒尺寸先减少后增大。当Al-10Sr的加入量(质量分数)为0.3%时,挤压铸造成形件的最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为221.3 MPa、104.5 MPa和10.3%。Al-10Sr变质能提高形核率、细化α-Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌,使铸造件的力学性能提高。随着A-5Ti-B的增加,晶粒尺寸先降后增,力学性能先增后降。Al-5Ti-B的加入量为0.6%时,最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为215.6 MPa、106.6 MPa和9.0%。T6热处理(固溶540℃/4 h+时效190℃/4 h)使屈服强度和抗拉强度显著提高和延伸率降低。经过0.6% 的Al-5Ti-B细化处理,T6处理挤压铸造件的最优的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为297.5 MPa、239.3 MPa和8.0%。共晶硅的球化和细化、成形件成分的均匀化以及Mg₂Si强化相在基体中弥散析出,是热处理后构件力学性能提高的主要原因。     

高碳钢丝拉拔过程中的组织性能演变

研究了拉拔及镀锌过程中珠光体钢丝的微观组织及力学性能的演变规律,并分析了强化机理和镀锌过程渗碳体的球化机理.研究表明:初始高碳盘条中珠光体片层随机排列,存在强度较弱的<110>纤维织构;铁素体和渗碳体两相在拉拔过程中协同变形,随着拉拔应变量的增加,随机取向的珠光体片层通过偏转和扭折变形逐渐形成平行于拉拔方向的显微状组织,位错密度逐渐增高,渗碳体和铁素体的片层间距逐渐减小,晶粒尺寸减小形成细晶强化效应,随着拉拔过程<110>织构强度逐步增强,钢丝的抗拉强度、屈服强度、显微硬度均快速上升;与拉拔钢丝相比,镀锌钢丝渗碳体部分球化,<110>织构强度稍有减弱,导致钢丝的抗拉强度、屈服强度、显微硬度均有所下降.