AZ31B镁合金凝固组织对室温力学性能的影响

采用铸锭底部喷水、侧面加热炉保温的方法制备了AZ31B镁合金铸锭。通过改变熔体过热温度来调整凝固组织,研究了凝固组织中晶粒大小以及形态对合金室温力学性能的影响。结果表明,采用这种方法制备的AZ31B镁合金铸锭,底部是柱状晶,其余为等轴晶。铸锭组织致密,无缩孔、缩松缺陷。当熔体过热温度由720℃提高到900℃时,铸锭底部柱状晶的长度由35mm减小到15mm,柱状晶间距由0.7mm减小到0.2mm;在距铸锭底部130mm处,等轴晶枝晶由0.8mm减小到0.1mm。减小等轴晶枝晶尺寸,可以提高试样的室温抗拉强度和塑性。垂直于柱状晶轴向进行拉伸时,试样的抗拉强度和伸长率与等轴晶相比明显下降。减小柱状晶间距,可以提高镁合金的室温压缩性能;当柱状晶间距相同时,垂直于柱状晶轴向进行压缩比平行于柱状晶轴向进行压缩的性能好。     

晶粒形态、尺寸对Ag-28Cu-0.75Ni合金超细丝加工及电学性能的影响

为诠释柱状晶贵金属兼具优良超细丝加工性能及高电阻率的原因,采用水平连铸、水冷铜模铸造及石墨模铸造,分别获得了具有20 μm×60 μm的柱状晶、10 μm的等轴晶、以及5 μm的表面细晶+长径比约为3的柱状晶+30 μm的芯部等轴晶三晶区的三种Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材,研究了晶粒形态、尺寸对Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材超细丝加工性能及电阻率的影响。结果表明：与等轴晶和三晶区Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材相比,柱状晶棒材由于其较低的位错密度(1.78×10_¹⁵ m_^-2)及显微硬度变化率(33.3%)、铸态断口无解理台阶,表现了出最低的加工硬化率,且铸态轴向抗拉强度高达384.6 MPa,可实现100 m以上、直径0.05 mm超细丝高效不断丝加工;加工态及退火态的柱状晶Ag-28Cu-0.75Ni合金超细丝均表现出了较高的电阻率,经两次连续退火后电阻率高达3.68 μΩ.cm,与其较低的位错密度及加工硬化率有关。     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

冷旋锻变形对TB9钛合金显微组织和拉伸性能的影响

采用冷旋锻对TB9钛合金棒材进行多道次冷变形,利用OM、EBSD、XRD、TEM以及拉伸等实验研究了不同冷变形量TB9钛合金棒材的显微组织、织构和拉伸性能及其规律。结果表明,TB9钛合金棒材的晶粒尺寸随冷旋锻变形量的增大而减小,部分晶粒尺寸达到纳米级。同时,晶粒随变形量的增加沿旋锻轴向转动,形成择优取向,由初始{001}110和{001}100织构转变为110取向的α-fiber和γ-fiber{001}110、{112}110和{111}110织构。在亚结构、小尺寸晶粒以及织构的共同作用下,TB9钛合金的强度随变形量的增大而增加,延伸率和面缩率在70%冷变形后仍保持在一个较高的水平,具有优异的冷变形能力。     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

过热区对大尺寸TB6钛合金棒材组织与性能的影响

尺寸为210mm×210mm的TB6钛合金方形棒材经固溶加时效处理后，心部形成过热区。研究了过热区对TB6钛合金棒材组织与性能的影响。结果显示，距棒材表面深度为60mm以内的区域为正常的球状等轴组织，深度超过65mm的心部过热区为针状网篮组织。过热区的形成主要是由于心部区域在固溶处理时的冷却速度低于临界冷却速度，没有生成亚稳β相，而直接生成α＋β相造成的。棒材横截面上过热区面积占比约18．4％，相比正常区域，其抗拉强度最大降低22．9％，屈服强度最大降低28．5％，布氏硬度降低4．2％，但是具有较好的塑性、较高的平面应变断裂韧度与较强的抗疲劳裂纹扩展能力。过热区的存在增大了棒材横截面组织与性能的不均匀性，降低了TB6钛合金棒材及后续所制锻件的安全系数，必须予以避免。     

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。     

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。     

BASCA热处理对TB18钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了TB18钛合金棒材经β固溶缓慢冷却时效（BASCA）热处理后的显微组织和力学性能。结果表明，TB18钛合金棒材在β相区固溶后缓慢冷却条件下，α相在β晶界和晶内均有析出，晶内α相呈点状或短针状，晶界α相基本呈薄膜状镶嵌在β晶界上。冷却速度对晶界α相影响较大，当冷却速度为1℃/min时，晶界α相以透镜状在晶界上不连续析出，形成“项链”组织。随着冷却速度的降低，析出的晶界α相越来越多且相互连接为一体，并逐渐粗化呈连续的波浪状。缓慢冷却后形成的晶界α相对合金塑性和韧性不利，随着冷却速度的减小，合金塑性和韧性均降低。TB18钛合金棒材经过β相区固溶空冷+时效处理后，可获得在抗拉强度接近1300 MPa的水平下，延伸率达到8%，断裂韧性超过80 MPa·m1/2的优异综合性能。     

TB6钛合金铸锭中的偏析

通过对TB6钛合金进行微观和宏观研究,得出无论是等轴晶内还是柱状晶内,Fe元素都是沿着晶粒生长方向增加,A1元素沿着晶粒生长方向减小.采用新的熔炼方法得到的TB6钛合金,元素Al偏析程度较小,V元素的偏析最严重,但由于冷床炉熔炼,Al元素整体含量偏少.Fe是正偏析元素,所以Fe元素在铸锭中心和顶部含量较多,Al元素在铸锭底部和边部含量较多.     

Microstructure and mechanical properties of laser solid formed 30Cr–Mn–Si–Ni–2A ultra-high-strength steel

ABSTRACT

Microstructure and mechanical properties of laser solid formed 30Cr–Mn–Si–Ni–2A steel are investigated. The deposits consist of epitaxial columnar grains, equiaxed grains or direction changed dendrites can be observed in the bulk specimens. The microstructure at the bottom of deposits is mainly composed of tempered martensite; the middle to top zone of the deposits are characterised by martensite and bainite. With the increasing of deposition height, the volume fraction of bainite increases, the size of martensite laths increases but its volume fraction decreases. The microhardness shows a decrease from the bottom zone to the middle–upper zone, and then a significant increase at the top of the deposits. Anisotropic and unevenly distributed tensile properties are observed for the deposits. Samples after heat treatment demonstrate tensile strength of 1720?MPa and elongation rate of 8.7%.     

高碳含铜TWIP钢TIG焊接头组织与性能

通过单向拉伸试验、显微组织观察、X射线衍射(XRD)和硬度测试对比研究了Fe-20Mn-3Cu-1.38C TWIP钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头固溶处理前后的组织和力学性能. 结果表明,固溶处理前焊缝组织为特定取向的柱状晶,整个焊缝组织晶粒粗大且分布着密集的颗粒状碳化物,热影响区(HAZ)在晶界有大量碳化物析出;固溶处理后,焊缝组织变为等轴晶,碳化物被完全固溶,焊接接头抗拉强度由953 MPa降为870 MPa,断后伸长率由41.85%提高至66.35%,低于母材性能(抗拉强度1 100 MPa,断后伸长率92.25%),但相比固溶处理前,综合力学性能显著提高;两种拉伸试样均断在热影响区,为典型韧性断裂.     

快速凝固+热挤压制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金的组织和性能

采用单辊熔体旋转法制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金带材,利用热挤压将带材坯料制成棒材,对其微观组织和力学性能进行研究。结果表明:所制备的带材由过饱和固溶体α(Al)等轴细晶构成,晶粒尺寸为3~5μm;合金经挤压后存在粗大第二相,析出相主要为MgZn2相,挤压态棒材抗拉强度为499.8 MPa,伸长率达到了15.3%,断口呈韧性断裂特征;经T6热处理后,合金中有细小的沉淀相析出,使得室温力学性能得到提高,抗拉强度达到631.9 MPa,伸长率有所降低,断口呈韧脆混合断裂特征。     

制备参数对HCCM水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co铍铜合金板材表面质量、组织和性能的影响

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备了宽度300 mm、厚度10 mm的Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金板材,研究制备参数对连铸合金板材固/液界面位置和形状、表面质量和组织的影响规律。结果表明:随着热型加热温度的降低、冷型段一次冷却水流量的增大和拉坯速度的降低,合金板材的表面质量随之提高。随着热型加热温度的升高、一次冷却水流量的减小和拉坯速度的增大,合金固/液界面位置从热型段向冷型段移动,沿板材宽度方向的固/液界面形状由凸向固相的“U”状转变为“W”状,且凸向固相程度增大,组织变化为粗大平直柱状晶→细长对称倾斜柱状晶→混晶→等轴晶。合理的制备参数为热型加热温度1100℃、拉坯速度50 mm/min、一次冷却水流量Qul=Qur=400 h/L、Qum=600 h/L、Qll=Qlr=400 h/L和Qlm=600 h/L。所制备的合金板材具有良好的表面质量和沿连铸方向柱状晶组织,表面粗糙度Ra=2.2μm,屈服强度和抗拉强度分别为212 MPa和353 MPa,断后伸长率为35.0%,无需表面处理可直接用于后续冷轧加工。     

基于Ti中间层的SiCp/6061-T6Al MMCs低功率激光-TIG复合焊组织与性能

以0.1mm厚的Ti箔做中间夹层,使用低功率激光-TIG复合焊的方式对SiCp/6061-T6Al MMCs 进行焊接,并对接头的宏观形貌、显微组织、物相、电阻率、抗拉强度及断口形貌进行分析。结果表明：激光功率对焊缝的成形有着较大影响;Ti箔的加入基本抑制了焊缝中针状Al₄C₃生成,并生成TiC增强相以及条状TiAl₃;焊缝区为等轴晶组织,熔合区为柱状晶组织,热影响区组织变化不明显;随着激光功率的增加接头的电阻率呈现出增加的趋势,并明显高于母材;在554W时接头的抗拉强度可达196.98MPa,是母材强度的54.71%。接头断口中几乎没有气孔,韧窝中的第二相粒子以TiC为主,接头呈现出以脆性断裂为主的脆-韧性混合断裂特征。     

微合金化技术开发800MPa级高韧直缝焊管钢

采用微合金化和热轧后超快冷等技术生产得到800 MPa级高韧直缝钢管钢,借助OM、SEM、TEM和室温拉伸等,研究了试验钢不同区域的组织与性能。研究表明,试验钢的热轧组织主要是粒状贝氏体+少量板条贝氏体;焊接热影响区粒状贝氏体体积分数减少到32.7%,板条贝氏体体积分数增加到30.5%,组织中出现针状铁素体和少量马氏体。试验钢热轧区主要以Ti为主进行复合微合金化,综合运用固溶强化、细晶强化、位错强化和析出强化,具有高的强韧性,屈服强度为804 MPa、抗拉强度为852 MPa、伸长率为21.5%。     

轧制温度与变形量对TB2钛合金微观组织和力学性能的影响

通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度计以及万能拉伸试验机等研究了不同轧制温度及变形量对TB2钛合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明,在600℃轧制处理后,TB2钛合金由β相和α相组成。同一轧制温度下,随着变形量的增加,晶粒被明显拉长,基体中的β晶粒部分破碎,并在晶界处出现大量再结晶晶粒。当轧制温度为600℃,变形量为60%时,合金的抗拉强度最大,可达到1360 MPa,伸长率为5.7%;而当轧制温度为600℃,变形量为40%时,合金的抗拉强度最大,可达到1270 MPa,伸长率为10.9%,综合力学性能较好。     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。     

退火工艺对Cu-2Ag-0.075Y合金线坯组织和性能的影响

采用真空感应熔炼、热锻和冷拉拔等工艺制备了Cu-2Ag-0.075Y合金线坯,通过拉伸性能测试、导电性能测试和显微组织观察,研究不同退火工艺下Cu-2Ag-0.075Y合金线坯的组织和性能。结果表明,Cu-2Ag-0.075Y合金线坯抗拉强度随着退火时间的延长先显著下降至300~435 MPa,随后下降速率明显放缓,最终趋于平稳,退火温度越高,抗拉强度越低。而伸长率和导电率的变化规律则与抗拉强度相反,先是迅速提升,随后提升速率放缓,最后趋于平稳,550 ℃退火试样可获得较高伸长率和导电率。随着退火温度的提高和退火保温时间的延长,都可以使Cu-2Ag-0.075Y合金线坯组织再结晶程度加大。采用550 ℃×60 min退火工艺,Cu-2Ag-0.075Y合金线坯可以获得细小、均匀的等轴晶组织,良好的伸长率和导电率匹配,有利于其进行后续超微细丝拉拔加工。