定向凝固Ag-28Cu-xNi系合金的组织和性能研究

采用定向凝固技术,制备了Ag-28Cu-xNi (x=0、0.75、1.0、2.0)系4类合金棒材,采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜研究了合金的显微组织结构和断口形貌;采用万能电子实验机,研究了合金的力学性能。结果表明,定向凝固Ag-28Cu合金的显微组织为竖直生长的柱状晶组织,Ag-28Cu-0.75Ni合金的显微组织为不同方向生长的树枝晶组织,Ag-28Cu-1Ni和Ag-28Cu-2Ni合金的显微组织为块状+花瓣状枝晶组织。随着冷拉拔变形真应变从η=3.22逐渐增大到η=6.0,Ag-28Cu-xNi系合金呈现出抗拉强度逐渐升高、延伸率逐渐下降的变化趋势;Ni元素的添加使Ag-28Cu合金的硬度、强度和延伸率均有不同程度的减小。Ag-28Cu-0.75Ni合金的室温拉伸断口形貌呈现有明显的缩颈现象和大量的韧窝,其断裂机制为微孔聚集型塑性断裂。     

显微缩松对Ag-28Cu-0.75Ni合金性能影响研究

分别采用水冷铜模铸造、石墨模铸造两种工艺获得具有不同显微缩松的Ag-28Cu-0.75Ni合金铸锭,通过模锻开坯、旋锻减径、热处理及拉拔等工艺对两种铸锭进行超细丝加工。研究不同铸造工艺下显微缩松对Ag-28Cu-0.75Ni合金超细丝加工、电学及力学性能的影响。结果表明,直径30mm的Ag-28Cu-0.75Ni合金铸锭芯部分布有显微缩松,且水冷铜模铸造铸锭的显微缩松含量更高、尺寸更大;经过锻造加工后显微缩松呈现出“愈合”的趋势,但无法完全消除显微缩松;显微缩松含量高、尺寸大的Ag-28Cu-0.75Ni合金铸锭加工得到的丝材电阻率较高、抗拉强度较低。通过合理的热处理,能有效消除加工硬化、残余应力,两种铸锭均可拉拔加工至直径0.05 mm的超细丝。     

高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金强韧化机理研究

本文通过常规轧制与退火工艺制备了具有高抗拉强度(~502MPa)和高断后延伸率(~22%)的高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金,退火工艺为673K/1h。通过X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了合金退火后的组织及其强化机制。结果表明：Al-Mg-Sc-Zr合金在退火后获得了具有尺寸为0.42 μm的小晶粒和尺寸为16.2μm的大晶粒的双峰晶粒组织,固溶镁原子与Al₃(Sc,Zr)相的存在与共同作用促进了具有较大晶格畸变、存在大量亚晶及均匀弥散分布析出相的双峰晶粒组织的形成;合金主要强化方式为镁原子的固溶强化、亚晶界阻碍位错引起的亚晶界强化、细晶强化和Al₃(Sc,Zr)相的弥散强化,且合金计算与实测屈服强度相吻合;高镁固溶度、Al₃(Sc,Zr)相、双峰晶粒及再结晶织构的存在为位错增殖提供了空间,提高了合金加工硬化率,进而提高了合金的延伸率。     

冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响

为了研究冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响,通过楔形铜模铸造制备了Al-6%Cu合金铸锭。结果表明,当冷却速率从100 K/s降低到2 K/s时,铸锭晶粒形态的转变过程为：全部柱状晶→柱状晶与等轴晶混合→全部等轴晶。同时,靠近模壁处的柱状晶宽度从244.7 μm增加到408.2 μm,铸锭心部等轴晶的平均晶粒尺寸从629.8 μm减小到152.8 μm,并且平均枝晶臂间距从10.1 μm增加到52.8 μm。计算得出Al-6%Cu合金平均枝晶臂间距和冷却速率经验公式中的参数,其中A和n的值分别为78.75和0.41。当冷却速率从100 K/s降低到25 K/s时,共晶Al₂Cu的形态从骨骼状变为片层状,在共晶Al₂Cu附近的α-Al的形态呈蜂窝状。当冷却速率由2 K/s增加到100 K/s时,Al-6%Cu合金的硬度由618 MPa增加到726 MPa。     

下引连铸Cu-Ag合金拉拔过程中组织与性能演变EI北大核心CSCD

采用下引连铸工艺制备了d 11 mm Cu-4%Ag合金棒坯,棒坯具有高轴向取向柱状晶组织,表面质量良好,断后伸长率达到35.0%,可直接进行拉拔加工成d 0.04 mm微细丝,无中间退火的累积冷变形量达99.998%。拉拔过程中,在一般变形阶段,棒材变形机制为位错滑移,形成了较多的位错胞,晶内发生微区晶体转动,随应变量增大,剪切变形程度加剧,晶内形成了较多的切变带;在大变形阶段,通过各种动态回复机制如纳米孪晶、位错墙的亚晶化,层状界面,实现大塑性变形。随着变形量的增加,棒材的抗拉强度和硬度分别由铸态的245 MPa和63.4 HV增加至变形量99.7%时的655 MPa和187 HV,而导电率由90.3%IACS则降低至82.2%IACS。上述下引连铸-连续拉拔加工方式制备Cu-Ag合金微细丝材具有短流程、高效率的优势,提供了新的思路。     

连续铸造Ag-28Cu合金的组织形貌表征

采用连续铸造技术制备了Ag-28Cu合金棒材,用金相显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)对其组织形貌进行了分析表征。结果表明,Ag-28Cu连铸合金的组织均为典型的三区结构:细等轴晶区、柱状晶区和中心的等轴晶区,在铸锭中还散落着形貌清晰、形态规整的白色枝晶。     

分子动力学模拟不同层错能单晶Ni及其合金拉伸变形行为

采用分子动力学模拟了不同尺寸模型的单晶Ni及Ni₅₇Cr₁₉Co₁₉Al₅合金[100]晶向拉伸变形过程,确定了具有稳定塑性流变应力的模型尺寸,进一步研究了在具有稳定塑性流变应力的相同模型下单晶Ni及其合金拉伸变形行为。结果表明,层错能较低的单晶Ni₅₇Cr₁₉Co₁₉Al₅合金在小尺寸模型拉伸变形时,容易形成多层孪晶结构或变形孪晶;模型的横截面边长大于30倍的晶格常数时,塑性流变阶段流变应力、相结构及位错密度随应变起伏趋于平稳。具有稳定流变应力的相同尺寸单晶Ni及其合金拉伸时,层错能越低,塑性变形时层错面的面积越大。Shockley不全位错在单晶Ni及其合金塑性变形过程中起主导作用,多层孪晶的形成伴随着位错耗尽,变形孪晶的形成与湮灭则主要由位错饥饿机制主导。     

粉末冶金态与铸态Ti-5553合金高温不连续屈服行为和绝热温升效应对比研究

本文系统地研究了粉末冶金态与铸态Ti-5553合金在温度为700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温不连续屈服行为和绝热温升效应,并对这两种同名义成分不同制备工艺的钛合金进行了对比研究。结果表明：两种合金不连续屈服的幅度均与应变速率呈正相关关系,并与温度呈近似负相关关系, 两种合金中出现的不连续屈服现象符合动态理论。在相同变形条件下,铸态合金中不连续屈服的幅度更大,其原因是相对于粉末冶金态合金,铸态合金中的起始位错密度低,这更有利于晶界处可动位错的突然增殖与扩展。两种合金在热变形中绝热温升的大小均随应变速率的升高而逐渐增大,并随着变形温度的升高而逐渐降低。在相同变形条件下,粉末冶金态合金的绝热温升效应相比与铸态合金较弱,这是因为粉末冶金态合金具有较低的变形抗力和较高的协调变形能力。     

低温退火加工硬化Al-10% Mg合金的显微组织特点和力学行为

研究了冷轧减薄率为75%的Al-10% Mg（质量分数）合金在75~150 ℃下退火的显微组织特点和力学行为。轧制态和退火态Al-10% Mg合金的特征是晶粒细长,位错密度高,Al₃Mg₂相含量极低,且无弥散分布的Al₃Mg₂相。随着退火温度的升高,细长晶粒的宽度增加,位错密度减小。在75~150 ℃退火后,相比于轧制态合金,其屈服强度降低8%~33%,极限抗拉伸强度降低1%~12%,延伸率增加16%~83%。此外,分析了各种强化机制对屈服强度的贡献,以及原有位错和Mg溶质对塑性的贡献。     

O2/Ar流量比及退火对氧化锆薄膜结构及摩擦学性能的影响

采用多弧离子镀(MAIP)方法在 Inconel 718 高温合金基体上沉积了氧化锆(ZrO_x )薄膜,并对该薄膜进行了 800 ℃退火处理;研究了 O₂ / Ar 两种气体流量比 R_{O2/ Ar}(0. 25、0. 43、0. 67、1. 00、1. 50)及退火处理对沉积态薄膜的微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响。 结果表明:随着 R_{O2/ Ar} 从 0. 25 升高到 1. 50,沉积态薄膜的主要物相组成由不稳定的锆的氧化物(h-ZrO_{0. 35} 、h-ZrO₂ 、h-Zr₃O)逐渐转变为稳定的 m-ZrO₂ ,薄膜截面结构由起初疏松的柱状晶逐渐转变为排列致密的柱状晶,薄膜硬度逐渐升高,O₂ / Ar 比为 1. 50 时最大为 16. 7 GPa。 低 R_{O2/ Ar} 下沉积的薄膜摩擦学性能很差,很快磨穿失效。 当 R_{O2/ Ar} 超过 0. 67 时,薄膜的摩擦寿命显著提高,R_{O2/ Ar} 为 1. 50 时薄膜磨损率最低为 1. 45×10^-6 mm³ / (N·m)。 沉积态薄膜经过退火处理后主要物相转变为 m-ZrO₂ ,薄膜表面变得更加光滑致密,薄膜硬度、弹性模量以及摩擦学性能均较退火前明显改善。     

Fe对Al-Ti-B和Al-Ti-C中间合金细化纯铝时晶粒形核与生长行为的影响

分别用Al-Ti-B、Al-Ti-C两种中间合金细化不同Fe含量(w(Fe)=0.2%～1.0%)的铝。通过扫描电镜观察异质形核晶粒核心及围绕核心所形成的晕圈,分析晶粒形核及生长过程。结果表明,两种中间合金加入铝熔体后释放出的TiB2和TiC颗粒都能吸附熔体中的Ti,形成围绕TiB2和TiC颗粒的Ti浓度梯度场。围绕TiB2和TiC颗粒团的晕圈形状存在差异:围绕TiB2颗粒团的晕圈基本为圆形,围绕TiC颗粒团的晕圈基本为花瓣状。在Fe元素存在的条件下,由于晕圈之间的融合以及晶粒核心颗粒不同造成的晕圈形状差异对晶粒的生长方式有重要影响。在晕圈形状相同的条件下,Fe含量对晶粒生长行为影响显著,随着Fe含量增加,晶粒的树枝化程度变大。     

Mg对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mg对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种中间合金细化铝晶粒效果的影响,分析了Mg影响两种中间合金细化铝晶粒行为的机制。结果表明,在w(Mg)=1%～7%的范围内,镁含量的增加,对两种中间合金细化铝晶粒的促进作用不显著,但对晶粒形貌有显著的影响;晶粒形貌取决于所用中间合金的种类和Mg添加量大小,相同镁含量时,用Al-5Ti-1B细化比用Al-5Ti-0.2C细化后晶粒的树枝化程度小;细化所用的中间合金相同时,随着镁含量的增加,细化晶粒的树枝化程度增大。     

Fe、Si对工业纯铝晶粒细化的影响

通过AlTiB晶粒细化剂对高纯铝、工业纯铝的细化及Al-10Ti中间合金、Fe、Si对工业纯铝的细化，研究了Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中的作用。试验结果表明，0.3％的AlTiB晶粒细化剂对工业纯铝有良好的细化效果，但不能细化高纯铝；Fe、Si作为晶粒细化剂单独加入时，有不同程度的细化作用。分析认为，Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中有双重作用，即促进型壁晶核的游离和增加α-Al在型壁形核的质点数目。     

晶粒尺寸及取向对钕铁硼磁体磁性能的影响

研究了烧结钕铁硼磁体晶粒尺寸及取向对其性能的影响。随着晶粒尺寸的减小,矫顽力大幅度增加,剩磁微弱增强,晶粒取向磁体的剩磁明显大于未取向磁体的剩磁,而取向磁体的矫顽力小于未取向磁体的矫顽力。     

应用数字图像识别法检测金刚石磨粒的形状与粒度

提出一种金刚石磨粒尺寸的检测方法，并建立相应的测试系统，目的在于快速检测出超硬磨料的形状和粒度。应用数字图像识别技术，通过MATLAB软件编程，对CCD采集到的金刚石磨粒数字图像进行图像增强、二值化、滤波、边界检测等图像处理，设定金刚石磨粒的等效形状，检测金刚石磨粒的形状与粒度。选择晶形较规则的等积形金刚石磨粒作为实例，将金刚石磨粒的面积等效为正六边形。结果表明金刚石磨粒的粒径满足正态分布，应用数字图像识别技术检测金刚石磨粒的形状与粒度是可行的。     

单步冷变形对纯铜轴瓦组织和性能的影响

采用晶界工程技术对汽轮发电机轴瓦用工业纯铜进行单步冷拉拔变形以及退火处理,研究了冷变形量对纯铜轴瓦组织以及性能的影响。结果表明,与其他变形量的试样相比,预处理后再经过10%变形量冷拉拔和500℃×60 min退火后的纯铜轴瓦试样具有较好的综合性能,晶界优化效果明显。优化处理后试样的硬度为43.8 HB,导电率为97.81%IACS,晶粒尺寸较小,晶粒度为29.6μm。纯铜组织内部以∑3晶界为主,比例达到88.16%,构成低∑值CSL晶界网络,晶界优化效果较好,同时表现出良好的塑性。     

原砂性状对自硬树脂砂性能的影响

研究分析了原砂粒度大小、粒度分布、粒形和砂粒表面状态对自硬树脂砂性能的影响情况.结果显示:在相同树脂加入量条件下,原砂粒度对自硬树脂砂粘结强度的影响情况是树脂在砂粒表面形成的料结膜厚度与粘结桥尺寸大小两方面综合作用的结果决定的;虽然较粗的原砂耐火度较高,但一般情况下,因考虑耐火性能而采用粗砂的措施却不一定妥当;铸造企业应根据具体情况选择适合产品的最佳粒度级配;多角形原砂配制的型砂的抗压强度较高,比圆形砂更适合用作铸造生产;填补原砂表面纹理、凹陷需耗用一定的树脂量,且砂粒表面粘附的污染物既削弱粘结剂的附着力,还可能影响型砂的粘结.     

纳米金属材料的强度与晶粒尺寸的关系

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合H-P关系,然而,对于纳米金属材料,随着晶粒尺寸的减小,强度与晶粒尺寸的关系不符合H-P关系.这与纳米材料晶界(包括三叉晶界、四方晶界或晶隅)所占的体积分数有很大关系.对此,通过几种修正模型对该问题进行了分析.     

固溶处理对GH4169合金组织与性能的影响

研究了热处理温度和保温时问对GH4169合金晶粒长大规律和硬度的影响。结果表明，δ相对晶粒长大有显著阻碍作用，在低于δ相完全溶解温度热处理时，未溶解的δ相使晶粒长大缓慢；在高于δ相完全溶解温度热处理时，合金为单相奥氏体组织，晶粒随温度的升高迅速长大。晶粒长大动力学表明：在热处理温度高于1050℃时的晶粒长大激活能为157．6kJ／mol，晶粒长大机理为Ni基合金的晶界扩散过程所控制同时也建立了相应的晶粒长大动力学方程。     

细晶粒钛合金粗晶区组织及接头力学性能分析

针对TIG焊接过程,研究了显微组织为层片状结构的细晶粒Ti-6Al-4V合金热影响区粗晶区组织转变规律,分析了热输入对粗晶区晶粒生长和接头力学性能的影响.粗晶区晶粒尺寸的测量结果显示,经历焊接热循环后,晶粒具有严重的长大倾向.焊接过程中,粗晶区发生了马氏体相变,形成α′马氏体组织.随着热输入的增加,粗晶区组织将由尺寸较小,且相互交错的α′丛,持续生长成贯穿整个晶粒的粗大α′束.硬度测量结果表明,热影响区中存在一个软化区间,该区间宽度随焊接热输入增加而增大.细晶粒Ti-6Al-4V合金焊接接头抗拉强度随热输入增加而减小.较大热输入下,断口位于粗晶区内,拉伸断口呈准解理断裂特征.