固溶热处理对新型镍基粉末FGH98Ⅰ高温合金组织与性能的影响

对新型镍基粉末高温合金(FGH98Ⅰ)在不同温度下进行固溶热处理,采用热力学相计算、光学显微镜、场发射扫描电镜及化学相分析等研究了亚固溶和过固溶合金的析出相和显微组织,并综合分析了组织与性能的关系。结果表明:FGH98Ⅰ合金经1130℃亚固溶和1190℃过固溶处理后的析出相均为γ’、MC、M23C6和M3B2等,未发现TCP(拓扑密堆)相。FGH98Ⅰ合金亚固溶热处理后晶粒稍有长大,存在尺寸不同的初次、二次和三次γ′相;过固溶热处理合金的晶粒明显长大,存在单模分布的二次γ′相;前者由于晶粒较小使强度更高,后者因减小二次γ′相尺寸和消除初次γ′相,PPB(原始颗粒边界)和残余枝晶,提高了合金的高温塑性和持久性能,说明不同晶粒尺寸和γ′相特征是FGH98Ⅰ盘件获得双性能的关键因素。     

基于热模锻造的FGH96粉末冶金高温合金晶粒细化工艺

FGH96是我国第2代粉末冶金高温合金,采用常规锻造工艺进行开坯和成形极为困难,为了探索合理的细晶盘坯制备方法,在900℃的热模温度下,以不同应变速率、变形温度和变形量进行热模锻造实验,研究FGH96粉末冶金高温合金组织的变化规律。结果表明:当以低于γ′相固溶温度锻造时,随着变形温度的升高,显微组织更加均匀,当变形温度超过γ′相固溶温度时,晶粒有长大倾向;合金晶粒度随着变形量的增加而细化,低变形量时组织不均匀,变形量超过30%时能获得较好的细化组织;在1050～1130℃变形温度范围、以大于30%的较大变形量锻造时,晶粒度可以提高3个级别以上;采用大变形镦锻、反复镦拔可获得12级左右的再结晶组织,拉伸强度明显提高,断口特征为沿晶和穿晶混合断裂。     

挤压工艺参数对FGH96合金棒材显微组织的影响

对FGH96合金进行了不同挤压工艺参数的热挤压变形,研究了挤压温度、挤压比、挤压速度对FGH96合金热挤压棒材的晶粒组织和γ′相的影响,以及γ′相对再结晶晶粒长大的影响。结果表明:在实验选定的挤压工艺参数范围内,FGH96合金均发生了动态再结晶,随着挤压温度的升高,再结晶晶粒尺寸增大;在FGH96合金棒材的显微组织中,大尺寸γ′相呈链状分布于晶界,小尺寸的γ′相弥散分布在晶粒内部;随着挤压温度的升高,晶界处的大尺寸γ′相逐渐溶解,晶界迁移、阻力减小,再结晶晶粒长大,挤压温度为1100℃时,晶界处的大尺寸γ′相开始快速溶解,再结晶晶粒开始明显长大;挤压比和挤压速度的影响主要体现在单位时间内等效应变量和变形潜热对再结晶形核和长大的双重作用上,挤压比或者挤压速度过大或过小均会出现不均匀组织。     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

热等静压温度对FGH95合金组织和持久性能的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压处理、组织形貌观察及持久性能测试,研究热等静压温度对合金组织结构与持久性能的影响。结果表明:在低于γ′相溶解温度进行热等静压时,粗大γ′相沿颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度的升高,合金中一次粗大γ′相的数量、尺寸逐渐减小,经1 140℃固溶处理后,晶粒尺寸无明显变化;合金经1 180℃热等静压及完全热处理后,粗大γ′相完全溶解及γ′相贫化区消失,晶粒尺寸明显长大,γ′相和细小碳化物沿晶界及晶内弥散析出,因而合金具有较好的持久性能;合金在持久性能测试期间的变形机制是位错在基体中滑移及剪切γ′相。     

激光多层熔覆FGH95高温合金的显微组织

利用激光多层熔覆工艺制出表面平整无变形的FGH95高温合金样品.样品截面呈层片状结构,显微组织为胞状树枝晶,熔池不同部位的晶粒取向不同.γ′强化相呈岛状或链状弥散分布于γ枝晶晶界处.合金的主要成分在截面上均匀分布,无明显偏析.样件显微硬度为430～540 HV0.2,基本达到FGH95热等静压件的水平.     

热处理状态对GH4698合金盘件组织和蠕变性能影响研究

开展了GH4698盘件后续热处理对盘件显微组织和蠕变性能影响研究以及GH4698盘件标准热处理下750℃的全阶段蠕变行为研究。试验结果表明:GH4698盘件标准热处理后的显微组织由晶内两种尺寸的球状γ'相和碳化物组成。增加第四段热处理后,显微组织有所变化,晶内小γ'相尺寸有所增加,晶界γ'相贫化区的宽度明显减小,晶界颗粒状碳化物析出更加完善。四段热处理后对GH4698盘件在750℃/382 MPa下的蠕变极限有利。GH4698合金750℃全蠕变曲线以及俄原型机盘件蠕变性能对比表明,GH4698合金在750℃稳态蠕变阶段较短,盘锻件的显微组织和晶粒度的不均匀会造成蠕变性能较大波动,合理的蠕变性能验收条件应为700℃/412 MPa/100 h下残余应变≤0.2%。     

粉末高温合金挤压变形组织及变形机理研究

挤压能够提高材料的力学性能,改善材料的组织状态,并为后续的变形提供性能优良的坯料.本文通过对粉末高温合金(FGH96合金)挤压变形,获得了组织良好的挤压棒材.采用徕卡DMLM显微镜对显微组织进行了观察分析,结果表明:挤压变形后,FGH96合金的原始颗粒边界得到了破碎,再结晶后获得了细小、均匀的等轴晶,晶粒尺寸为3μm～10um.通过对γ'相的分布和形貌观察,结果表明:挤压变形后,γ'相得到了破碎,并均匀分布在晶粒边界.同时,采用JEM-2010EX透射电子显微镜(TEM)对挤压试样的塑性变形机理及规律进行了观察研究.     

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。     

固溶冷却速度和前处理对新型镍基粉末高温合金组织与显微硬度的影响

对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ分别进行亚固溶前处理+过固溶和过固溶热处理,利用光学显微镜,场发射扫描电镜和显微硬度仪研究冷却速度对合金组织与显微硬度的影响。结果表明:过固溶处理前的亚固溶前处理使锻态合金中大晶界γ′相发生部分溶解,晶粒稍有长大,对过固溶热处理冷却γ′相析出的影响不显著;随着冷速增加,合金中二次和三次γ′相的尺寸减小,二次γ′相的形状从蝶形向球形转变,γ′相的颗粒密度增大,面积分数减小,在冷却速度≤1.4℃/s时,γ′相分两阶段形核;冷速越快,合金的硬度越高,时效后硬度增高越多。另外,还建立了冷速与γ′相平均尺寸和合金硬度之间的函数关系式。该结果为FGH98Ⅰ合金实际双性能盘固溶热处理工艺的选择提供了理论参考。     

Effect of Zn on mechanical property and corrosion property of extruded Mg-Zn-Mn alloy

The effect of Zn on the microstructure, the mechanical property and the corrosion property in simulated body fluid（SBF） of an extruded Mg-Mn alloy was studied. The results indicate that the addition of Zn element can significantly refine the grain size of the extruded Mg-Mn alloy. When Zn content is increased from 0% to 3%, the grain size decreases from 12μm to 4 p.m. Meanwhile, the mechanical properties also increase remarkably with increasing Zn content. When Zn content is 3%, the ultimate tensile strength and the yield strength are increased by 54.7 MPa and 69.7 MPa, respectively. Zn can also improve the anti-corrosion property of the alloy. The best anti-corrosion property is obtained with 1% Zn. However, further increase of Zn content up to 3% deteriorates the corrosion property. Finally, the influence mechanism of Zn on the microstructure, the mechanical property and the corrosion property was discussed.     

二烷基二硫代磷酸锌润滑添加剂的抗磨机理

用量子化学方法计算了4种二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)与铁原子簇的化学吸附作用能,并探讨了此种作用能与抗磨性能的关系.用前线电子密度和原子净电荷作为判据分析了4种添加剂分子与铁原子间键合的强弱和反应性的大小.计算表明二烷基二硫代磷酸锌的活性元素为6位和7位硫原子,其与铁发生摩擦化学反应时,最可能的断键位置是6位和7位硫原子的双键.反应生成由多磷酸盐和铁硫化物组成的反应膜,该膜具有较好的抗磨作用,仲烷基ZDDP比伯烷基ZDDP的抗磨性好,而伯烷基ZDDP的抗磨性优于芳香基ZDDP的.在伯烷基上吸电子基团能增强硫原子与铁原子之间的化学吸附作用力.量子化学的计算预测结果与摩擦学实验结果相符.     

Cu-Ag-Zr合金的时效性能

采用真空熔炼的方法制备了Cu-Ag-Zr合金,通过显微硬度测试、电导率测试、TEM分析,研究了Cu-Ag-Zr合金经不同冷变形后在不同时效温度和时效时间下的时效性能.结果表明,Cu-Ag-Zr合金经450℃时效4 h具有较好的显微硬度和电导率,其显微硬度和电导率分别达到126 HV和84.4%IACS;时效前的冷变形能够促进相的析出,改善Cu-Ag-Zr合金的性能;经80%冷变形后在450℃时效0.5 h,Cu-Ag-Zr合金的显微硬度和电导率能分别达到134 HV和84.6%IACS.     

金属板材弹性性质与塑性性质关联性的数值验证

金属材料的宏观弹性和塑性性质均与晶粒对称性和晶粒取向分布(材料的织构)有关,因此弹性常数和塑性参数间具有关联性。该文在已有文献对金属板材弹性性质与塑性关系的关联性做了大量理论研究工作的基础上,利用ADINA软件,通过一立方晶粒正交集合金属板材不同方向的试样拉伸数值模拟实验,对多晶体材料的弹性与塑性关联性进行数值验证。验证结果较好的吻合了其弹塑性关系的理论公式,为该理论的进一步研究和应用提供了有效的验证方法。     

Local property measurement in PTC thermistors

The local electrical properties of a positive temperature coefficient (PTC) thermistor based on donor doped BaTiO₃ with additions of Sr, Pb and Ca, have been characterised and correlated with the results of compositional, microstructural and crystallographic analyses. Wavelength dispersive spectroscopy showed a significant depletion in lead near the pellet surface, caused by volatilisation during sintering. Compensation for the lead loss was principally by Ba substitution, with only a small increase in the levels of Ca and Sr. Local resistance–temperature (R–T) measurements showed a slight reduction in switching temperature, together with an increase in the pre-switching resistance, within the lead depleted zone. Electron backscatter pattern (EBSP) analysis revealed a significant proportion of Σ=3 and 9 grain boundaries, which are reported to be PTC inactive, in the microstructure. The proportion of Σ=3 grain boundaries was significantly higher in the lead-depleted zone than in the bulk of the pellet.     

Electronic bonding and property of FeAl

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｄｖａｎｃｅｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅｉｎｔｏａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｃｉｅｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｅｍｐｉｒｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｏａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ,Ｘｉｅｆｉｒｓｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｏｎｅａｔｏｍｓｔａｔｅｔｈｅｏｒｙ(ＯＡｔｈｅｏｒｙ)[1]ｏｆｐｕｒｅｍｅｔａｌｂｙａｂｓｏｒｂｉｎｇｑｕｉｎｔｅｓｓｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｂａｎｄｔｈｅｏｒｙ[2]ａｎ…     

金属板材拉延极限性能

利用自主设计的模具结构在6300 kN液压机上对金属板材进行拉延极限性能测试,获得了不同材料、不同厚度、不同钢种下的拉延极限高度以及初始开裂部位,并对不同工艺下的材料极限性能及开裂部位进行了研究。结果表明:不同材料对拉延极限高度与材料初始开裂部位均有影响,拉延极限高度随着材料强度的增大而减小,且DC01钢的拉延开裂位置发生在半球根部,DP系列高强钢拉延开裂位置发生在半球上部;宝钢与唐钢所生产的同种材料的拉延极限性能相当;厚度只对材料的拉延极限高度有影响,而对材料初始开裂位置影响不大;DC01钢在不同工艺下的拉延极限性能与开裂位置均相差较大,而不同工艺对DP590高强钢的影响则相对较小。     

搅拌摩擦焊接头抗拉强度无损表征

材料的弹性模量、显微结构及相应的力学性能可用超声学来表征.对力学性能起决定性作用的显微结构与超声衰减有明显的相关性.采用接收到的斜入射透射波能量变化来表征超声波在搅拌摩擦焊接头(FSW)不同组织中的衰减,从超声C扫描图像中提取特征,计算了接头拉伸时的净工作面积.结果表明,检测图像特征与接头实测拉伸性能之间具有良好的相关性,证明了用超声波无损表征的方法预测FSW接头抗拉强度是可行的.     

Microstructural evolution,tensile property and dynamic compressive property of FSWed Ti-6Al-4V alloy

Friction stir welding was applied to Ti-6 A1-4 V plates with 5 mm in thickness.The microstructure and mechanical properties were investigated.A full lamellar microstructure was developed near the top surface,and the size of prior β grain gradually decreases as the distance from the top surface increases.The microstructure of the bottom is fine equiaxed a grains,and the mean size is2 μm.A mixture microstructure consisting of primary a,lamellar α+β and fine equiaxed α is discovered in thermomechanically affected zone(TMAZ).Results of transverse tensile test show that the tensile strength of the joint reaches 98% that of the base material(BM).Quasi-static compression test shows that the joint exhibits larger compressive strength and failure strain than the BM.Dynamic compressive strength of the joint is close to that of the BM;furthermore,the strain at the peak stress and energy absorption of the joint are larger than those of the BM.     

Mechanical property variations within thermal barrier coatings

The mechanical properties of nanostructured yttria stabilized zirconia (YSZ) coatings were investigated using an instrumented indentation technique. Coatings were produced using the Triple-Torch Plasma Reactor (TTPR) where three plasma jet plumes converge to form a single jet where powder is injected axially. Partially fused clusters of sub-micron particles are characteristic for the coating microstructure. Flattened particles, termed as splats that are typical for conventional YSZ coatings were not observed.The microstructure exhibits a low isotropy that is related to variations in mechanical properties that are measured in directions parallel (normal to the coating plane) and perpendicular to the spray direction (in the plane of the coating). The microstructure of the nanostructured coating, which is different from a conventional coating, has a significant effect on the anisotropy of the mechanical properties. The in-plane elastic modulus of the nanostructured coating is lower than the normal modulus, as opposed to a conventional YSZ coating where the ratio is inversed. Multiple indentations arranged in arrays were used to map the variation in mechanical properties. Indentation results obtained using spherical and Vickers indenters are compared.