Ti-55531合金变形及断裂行为的原位SEM分析

采用原位SEM拉伸方法对比分析了Ti-55531合金片层和双态组织静载下的变形及断裂行为。结果表明,静载下α相的特征参数对该合金的形变、裂纹萌生及扩展有强烈影响。片层组织中粗大次生αs片较软,αs片最先变形促进位错滑移,位错运动至次生αs和残留βr的界面处堆积,塑性变形导致局部应力集中促进裂纹萌生,并沿αs/βr相界面扩展。双态组织中初生等轴αp是相对最软相且尺寸较大,位错滑移自由程较大,易启动多系滑移,αp内不同位向的滑移线交割促进应力集中,部分位错在αP/βtrans界面处堆积产生应力集中,两者导致微裂纹萌生于αp内及αp/βtrans界面,并沿αp/βtrans界面和αp聚集处扩展。     

载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂的影响

通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了双态Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的变形和断裂失效行为。结果表明,载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂行为有显著的影响：首先,该合金扭转剪切强度较拉伸强度低约300MPa,表明该合金的断裂对扭转切应力的敏感性高于拉伸应力。其次,拉伸和扭转变形时,合金主要都受滑移和剪切共同控制,但相对拉伸变形扭转变形时等轴α_p产生的剪切滑移带数量更多;且变形时晶界α和等轴α_p的界面处易堆积高密度位错。最后,拉伸断口较扭转断口陡峭,拉伸断裂失效是以微孔聚集为主的穿晶断裂机制;而扭转断裂失效则是以微孔聚集和剪切开裂的混合断裂机制。     

热处理方式对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射及拉伸试验机等研究固溶处理和时效处理对铸态和轧制态Mg-10.6Gd-1.69Y-0.42Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:经峰时效处理后合金强度均显著提高,但伸长率有所降低;与200℃峰时效态合金相比,220℃峰时效态合金的屈服强度相差不大,但伸长率明显提高。合金在峰时效阶段的主要强化相为柱面β’相,该相能够有效阻碍位错的基面滑移,提高合金强度。轧制后直接时效的合金能够保留轧制产生的位错,而位错能够促进析出相形核,此时,合金具有最高的析出强化效果,屈服强度和抗拉强度分别为380.0 MPa和416.0 MPa。     

冷轧对CT20钛合金微观组织和力学性能的影响

选取通过轧制工艺制备的四种不同厚度的CT20钛合金板材，采用多种技术对其微观组织进行表征，测试板材的硬度以及沿轧件的轧制方向(RD)和横向方向(TD)拉伸的力学性能，分析微观组织与力学性能之间的内在联系。结果表明：在冷轧过程中，高密度的位错触发了合金的非晶化转变，变形量的增大使α相沿RD伸长，β相和β_t组织破碎。位错和亚结构数量的提高不仅使合金硬度上升，而且使RD和TD的拉伸强度增大，伸长率下降。RD的断裂类型属于韧性断裂，TD的断裂类型属于韧脆混合型断裂。在冷轧过程中，基面滑移和柱面滑移共同参与织构的演变，由此形成的织构取向对板材RD和TD两方向的滑移行为和力学性能产生了重要影响；同时，由于位错在RD和TD两方向上的滑移距离不同导致不同的加工硬化阶段。     

热处理Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的显微组织与力学性能（英文）

研究热处理参数对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金显微组织的影响及其等轴组织、双态组织和魏氏组织的室温拉伸力学性能和拉伸断口形貌。获得3种典型显微组织的热处理温度分别为830、890和920°C,并保温30 min后炉冷。炉冷时,初生α相体积分数随热处理温度的升高而减小,在热处理温度为830、890和920°C时,初生α相的体积分数分别为45.8%、15.5%和0;空冷时,初生α相体积分数的变化规律类似。升高热处理温度和炉冷均有利于次生α相的析出和长大。等轴组织具有良好的综合拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率及断面收缩率分别为1035 MPa、1011 MPa、20.8%和58.7%;双态组织的屈服强度和伸长率略低于等轴组织的屈服强度和伸长率;魏氏组织的韧性差、屈服强度低,但抗拉强度高达1078 MPa。等轴组织和双态组织的室温拉伸断口呈韧窝断裂,塑性较好;魏氏组织的室温拉伸断口中韧窝断裂和晶间断裂共存,塑性较差。     

铸态Mg-4Al-4Si合金的显微组织与力学性能

摘 要:采用重力铸造法制备Mg-4A1-4Si(AS44)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能.结果表明,铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;Mg2Si粗大的呈树枝状、块状和汉字状3种形态;铸态合金的硬度为66.5 HV3,室温抗拉强度为108.8 MPa,屈服强度为72.3 MPa,伸长率为2.6％;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

退火处理对TiZrAlV合金组织与力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试和拉伸试验等方法研究退火处理对TiZrAlV合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:锻造态TiZrAlV合金由α相、β相以及少量fcc相组成;退火处理后,合金发生α+β+fcc→α+β的相变过程,并且β相含量随退火温度升高而增加;TiZrAlV合金锻造态和退火态的微观组织特点为典型的网篮组织,并且随着退火温度的升高,α相片层的厚度逐渐增大;锻造态TiZrAlV合金的屈服强度、最大抗拉强度、伸长率以及硬度分别为833、955 MPa、13.08%以及36.5 HRC;退火处理后合金的屈服强度得到提升,400℃退火的屈服强度为982 MPa,抗拉强度为1136 MPa,而伸长率和硬度变化不大;退火处理后合金的拉伸断口由大量大小不等的韧窝组成,呈现塑性断裂特征。     

不完全再结晶Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金的室温及低温力学性能

采用冷轧和退火热处理工艺制备了不完全再结晶结构的Fe₄₀Mn₁₀Cr₂₅Ni₂₅高熵合金,分析了合金的室温(298 K)及低温(77 K)拉伸时的力学性能。结果表明,合金具有优良的室温及低温力学性能,合金在低温拉伸时强度和塑性均得到了提高,其室温强度和断后伸长率分别为880 MPa和18%,低温强度和断后伸长率分别为1360 MPa和36%。合金在室温变形以位错滑移为主,低温变形以位错滑移和孪生为主。室温拉伸时,粗晶晶粒先于细晶晶粒变形,导致试样内部产生了应变梯度,提高了合金的加工硬化率,使合金在室温下具有良好的强塑性。低温拉伸时,粗晶晶粒中形成了大量的变形孪晶,从而提高了合金的低温力学性能。     

Ti555211合金双态组织拉伸行为的SEM原位观察

利用SEM原位拉伸实验,研究了Ti555211合金具有初始双态组织的拉伸变形和断裂行为。结果表明:在拉伸载荷作用下,双态组织试样中滑移带优先出现在初生α相内(与拉伸轴呈45°),在裂纹扩展过程中,合金内滑移带的密度均随着载荷的增加逐渐增加,双态组织试样的断裂方式为微孔聚集型断裂。原位拉伸试样断口分析表明,韧性断裂是双态组织试样的主要断裂方式,双态组织试样断口没有明显剪切唇,存在小范围的剪切滑移造成的平坦面。SEM原位拉伸实验分析方法能够对该合金的变形和断裂行为进行实时跟踪,该方法的研究结果更加具有重大的理论价值和工程意义。     

预变形与等温时效耦合作用下Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金的力学性能

基于热锻/热轧工艺以及均匀化热处理制备了孪生与位错滑移耦合变形的Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金,利用LSCM、XRD、SEM、SEM-EDS、EBSD、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了预变形与等温时效耦合作用对层状合金力学性能的影响.结果表明,经拉伸预变形和等温时效处理后,该合金具有{332}<113>孪晶和位错滑移带多层交替变形组织,且呈现出较高的屈服强度和较大的均匀伸长率.等温时效析出的ω相提高了β相稳定性,使得变形初期的塑性变形方式由位错滑移主导,这是其具有较高屈服强度的主要原因.预变形诱发的孪晶推迟了屈服之后颈缩的快速发生,而且后续变形过程中进一步激活的孪晶引起的动态晶粒细化效应及其与层界面的交互作用,使其具有较大的均匀伸长率.因此,在孪生与位错滑移耦合变形层状合金的基础上,进一步通过预变形诱发{332}<113>孪晶和等温时效析出ω相的双重耦合效应,可在较大范围内调控β型钛合金的强塑性匹配.     

Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能

研究了Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能,结果表明钢板经热轧-冷轧-热处理后,钢板可达到有57.3%的延伸率,480MPa的屈服强度和1140MPa的抗拉强度。其室温组织为单相奥氏体基体并伴有退火孪晶,拉伸变形后通过XRD检测和TEM观察发生了少量的γ→α和γ→ε→α相变同时内部有大量的滑移带和变形孪晶共存。即Fe-Mn-C系TWIP钢变形时同时有TRIP效应、TWIP效应,使钢板具有优良的力学性能。     

均匀化热处理对Mg-5Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金组织及性能的影响

利用XRD、OM、SEM、TEM和室温拉伸实验等方法研究了均匀化热处理对Mg-5Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr(mass%)合金组织及力学性能的影响。结果表明:铸态组织主要由等轴的α-Mg基体、晶界上的(Mg,Zn)3RE相、14H型LPSO结构相及靠近晶界处α-Mg基体中的堆垛层错组成;均匀化热处理后,(Mg,Zn)3RE相和堆垛层错都消失了,在晶界上出现了网状形貌的14H型LPSO结构相。室温拉伸实验表明:铸态合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为170 MPa,120 MPa和2.0%;经过520℃均匀化热处理32 h后,合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为240 MPa,158 MPa和10.0%。     

β锻造Ti17钛合金的组织和织构及其对室温拉伸性能的影响

利用光学显微镜、XRD和EBSD对β单相区锻造Ti17合金的显微组织和晶体取向进行了表征,分析了二者对Ti17合金室温拉伸性能的影响。结果表明:β锻Ti17合金中的原始β晶粒沿金属流动方向拉长,晶内为网篮状组织;β相呈现100β与压缩方向(锻坯轴向)平行的强丝织构;α相的强织构呈现在晶体c轴与轴向呈45°和90°的区域内;合金轴向拉伸试样的强度和断裂伸长率均低于径向拉伸试样的强度和断裂伸长率;轴向拉伸强度和塑性的降低分别与合金的转变α相织构和原始β晶粒形貌有关;通过细化原始β晶粒尺寸和弱化原始β晶粒的变形织构,可减小合金各向异性。     

热加工对电子束焊接TC11/Ti_2AlNb双合金接头组织和性能的影响(英文)

研究热加工对电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金接头显微组织的影响,对焊接件热暴露前后的室温拉伸性能进行测试。结果表明:电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金熔合区主要由β相组成;经过变形和热处理后,熔合区主要由β、α2和α相组成,同时原始铸态的晶界在变形过程中破碎。在拉伸试验中,熔合区是薄弱区域;在不同的变形条件下,试样(热暴露前后)在此区域发生断裂。热处理后试样的最大室温拉伸强度达到1190 MPa;锻后水冷试样具有较好的塑性,其伸长率达到4.4%。相比较而言,经过(500°C,100 h)的热暴露后,试样的室温拉伸强度略有上升,但塑性变化较小。拉伸断口SEM观察显示,在不同变形条件下穿晶断裂为主要的断裂机制。     

热加工对电子束焊接TC11/Ti2AlNb双合金接头组织和性能的影响（英文）

研究热加工对电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金接头显微组织的影响,对焊接件热暴露前后的室温拉伸性能进行测试。结果表明:电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金熔合区主要由β相组成;经过变形和热处理后,熔合区主要由β、α2和α相组成,同时原始铸态的晶界在变形过程中破碎。在拉伸试验中,熔合区是薄弱区域;在不同的变形条件下,试样(热暴露前后)在此区域发生断裂。热处理后试样的最大室温拉伸强度达到1190 MPa;锻后水冷试样具有较好的塑性,其伸长率达到4.4%。相比较而言,经过(500°C,100 h)的热暴露后,试样的室温拉伸强度略有上升,但塑性变化较小。拉伸断口SEM观察显示,在不同变形条件下穿晶断裂为主要的断裂机制。     

亚共晶Al-xLa-0.2Sc合金的组织、性能及断裂行为

采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试和电导率测试等手段研究了亚共晶Al-xLa-0.2Sc(x=5, 8)合金铸态及T5时效后的微观组织、力学性能和导电性能，并结合代表性体积元(RVE)有限元拉伸模拟分析了合金拉伸断裂机理。结果表明：随着La含量的提高，合金的强度随之提高，伸长率和电导率随之降低。铸态合金拉伸时，裂纹萌生于共晶区域和初晶α(Al)的界面。T5处理后，Al₃Sc相析出提高了合金强度和电导率，降低了α(Al)塑性变形能力，增加了共晶相界面的位错塞积程度和应力集中水平，导致裂纹更易萌生于共晶区域，合金的断裂模式由铸态的韧性断裂转变为时效态的脆性断裂。     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-4Al-2Si(s42)镁合金的铸态组织和高温力学性能.结果表明,铸态合金主要由a-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成.其中,离异共晶β-Mg17Al12相呈网状分布于晶界上,初生Mg2Si相呈多边形块状随机分布于基体组织中,共晶Mg2Si相呈粗大的汉字状沿晶界或穿晶分布;150℃高温短时拉伸,合金的抗拉强度为97MPa,屈服强度为58MPa,伸长率为18%,拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

挤压变形Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金的显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼炉熔铸了Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金，对该合金进行了挤压变形，采用OM、SEM、XRD、EDS等检测了挤压态合金的显微组织，室温拉伸试验测试了挤压态合金的力学性能，并观察了断口形貌。结果表明，挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金由基体α-Mg和少量的AlLi相组成，晶粒尺寸细小。挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金具有较高的力学性能，抗拉强度达到260 MPa,伸长率为20.7%,断口主要由韧窝组成，合金具有较好的韧性。     

冷轧变形量对Mg-9Li-1Zn合金组织和性能的影响

采用显微组织观察、室温拉伸、硬度测试研究了冷轧变形量对Mg-9Li-1Zn合金在不同加工状态下显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Li-1Zn合金组织为α-Mg和β-Li的两相混合组织。随着冷轧变形量的增加,合金中α-Mg相和β-Li相逐渐被拉长,两相取向性越来越明显。在变形量80%的合金中,α-Mg相和β-Li相的组织明显细化,呈细条状分布。随着冷轧变形量的增加,合金的抗拉强度、硬度逐渐升高,伸长率逐渐降低。变形量80%的合金抗拉强度达到197MPa,硬度达到74.3HV,但伸长率降到9.0%。合金冷轧后200℃×1 h退火处理,合金的塑性明显改善,80%变形量轧制合金退火后伸长率达到24.1%。     

热处理对挤压态Mg-6Gd-5Y-1Zn合金组织与性能的影响

通过对Mg-6Gd-5Y-1Zn(质量分数,%)合金在固溶和时效处理状态下显微组织和力学性能的研究发现,α-Mg基体、沿挤压方向分布的条状18R-LPSO相、少量的Mg₂₄(GdYZn)₅ 相以及细层片状的14H-LPSO相构成了挤压态合金的组成相。挤压态合金经固溶(T4)处理后,一部分18R-LPSO相溶入基体,并且基体中的14H-LPSO相伸长同时粗化。挤压态合金经过固溶加时效(T6)处理后,大量β′相从α-Mg基体中析出。T6态合金的室温力学性能最好,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为272 MPa、406 MPa和6.1%。β′相沉淀也发生在挤压态合金的直接人工时效(T5)处理过程,但相比于T6处理,14H-LPSO相和β′相在基体中的体积分数均偏低。