电磁处理对TC11合金组织性能的影响

研究了脉冲磁场、脉冲电流、脉冲电磁处理对未变形TC11合金组织、晶格参数、位错、显微硬度的影响。结果表明:处理后合金中初生α相含量均增大,脉冲电流、脉冲电磁处理后合金中α相分别增加4%和3%(体积分数),表示外场引入额外相变驱动力促进β相转变为α相。脉冲电磁处理后α相轴比c/a均增大,表明促进Al等元素在α相中固溶,α相得到强化。材料经脉冲电磁处理后,合金中位错缠结减少,表面显微硬度较初始材料下降2.6%。脉冲电流、脉冲磁场、脉冲电磁场处理并未使材料产生变形,可通过影响材料组织结构和位错的运动来实现材料性能调控。     

深冷处理对Cu-3Ti-5Ni合金组织与性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对Cu-3Ti-5Ni合金深冷处理前后的组织演化及析出相进行了表征分析,采用维氏硬度计、涡流电导仪分别分析了深冷处理对合金硬度和导电率的影响。结果表明,Cu-3Ti-5Ni合金经深冷处理后,析出细小颗粒相,Ni3Ti第二相析出更完全。TEM分析发现深冷处理后针状Ni3Ti析出相的周围出现了位错的缠绕,基体中的位错线向位错环转换。适当时间的深冷处理可有效提高Cu-3Ti-5Ni合金的硬度,经深冷处理15 h后合金硬度达最大值217 HV10,但深冷处理对合金导电率的影响甚微。     

固溶时效对Ti-6Al-4V-1.5Mn合金组织与性能的影响

采用冷等静压法和粉末冶金法制备Ti-6Al-4V-1.5Mn钛合金,并利用光学显微镜、XRD、SEM、TEM和拉伸试验机等手段对固溶时效处理后合金的组织和力学性能进行观察和分析。结果表明:试验合金经950℃×40 min固溶处理后,合金基体的组织主要为板条状的α相和细小的α'相。随着固溶温度的增加,试验合金的抗拉强度和伸长率均增加,当在950℃固溶40 min时,试验合金的具有最佳的力学性能。当试验合金经950℃×40 min固溶处理后,随后在不同的温度下进行保温6 h时效处理。随着时效温度升高,试验合金的抗拉强度和伸长率均减少,其中试验合金在460℃时效6 h时具有最佳的力学性能,并对其拉伸断口的组织分析可知,韧窝的数量最多。最后由TEM和XRD分析了最佳固溶时效工艺处理后的样品,基体组织主要为α-Ti和β-Ti,并在XRD图谱中存在较为明显的衍射峰。     

典型钛合金在简谐振动中的能量消耗和裂纹扩展行为

本文研究了近β-Ti合金、近α-Ti合金和(α+β)-Ti合金在0～-110℃、频率为200 Hz简谐振动过程中的振动模量及裂纹扩展行为,分析了温度对简谐振动中裂纹扩展速率及位错分布的影响,揭示了裂纹扩展机制。结果表明：低温下的简谐振动会加剧位错堆积与缠绕,从而增大阻尼,降低钛合金的振动回弹能力,提升钛合金的减振性能。其中,近β-Ti合金的储能模量整体比近α-Ti合金的低28.97%,其损耗模量和阻尼分别比(α+β)-Ti合金的高16.4%和9.88%,其低温下的减振性能优于其他两种钛合金。简谐振动在β相内产生的位错在相界累积并向相内滑移,导致应力集中和界面处微裂纹的产生,进而发生穿晶断裂。此外,伴随着β相中二次裂纹的产生,裂纹尖端受到不同方向的阻力,消耗了额外的简谐振动能量,尤其是当温度低于-60℃时,次生裂纹有效延缓了裂纹扩展速率。简谐振动在α相内产生的位错首先在相内被激活并不断向相界堆积,导致相内能量高于相界,裂纹发生沿晶扩展。在-60～-110℃温度区间,更低的损耗模量和阻尼使简谐振动能量作用在裂纹沿晶扩展上,增大了α相裂纹扩展速率。     

近等温锻造后TC21钛合金的显微组织及力学性能(英文)

研究经不同参数近等温锻造并固溶时效热处理后TC21钛合金的显微组织及拉伸性能。结果表明,所有试样中都存在细小片状α相强化的残留β基体,而初生等轴α相、弯曲片状α相及片状α相可能同时或单独出现在试样中。残留β基体含量的增多会增加合金中α/β相界面,从而引起合金强度增加。随着残留β基体含量的增加,细小片状α相增多,变形过程中被位错切过,导致合金的塑性有下降趋势。另外,当长轴方向与最大剪切应力平行时,粗大的片状α相也会降低合金的塑性。     

钛表面辉光等离子渗钯过程中Pd在钛中扩散行为的研究

采用辉光等离子冶金技术在纯钛表面制备了Ti-Pd合金层,用XRD、SEM和EDS研究合金层的相组成、微观组织和元素分布。结果表明:900℃渗钯时,Ti-Pd合金层大体分为3层,各层间Pd元素的浓度有明显的突变,Pd在Ti中的扩散属于反应扩散。室温状态时,合金层从表层到基体分别是:Ti Pd3相层,α-Ti Pd相层,Ti2Pd相层。推测合金层在高温状态时,从表层到基体分别是:Ti Pd3相层,β-Ti Pd相层,Pd在β-Ti中的饱和固溶体层。各层的长大速率基本满足抛物线规律,Pd在Ti中的扩散以体扩散为主。     

电磁铸轧Al-Mg-Si合金短流程制备工艺对其组织和力学性能的影响

采用电磁铸轧制备出无大尺寸中心偏析缺陷的Al-Mg-Si合金板坯，探究了短流程工艺(直接冷轧)和传统工艺路线(长时间均匀化后冷轧)对第二相演变、元素分布和力学性能的影响。结果表明，电磁铸轧Al-Mg-Si合金经直接冷轧后，第二相颗粒被显著破碎、细化，位错密度增大，因此，仅需短时固溶处理便可使初生Mg₂Si相快速回溶到α(Al)基体中，并使主要合金元素(Mg和Si)均匀分布。直接冷轧的样品经固溶处理后获得了细小的再结晶组织，并保留了部分未再结晶晶粒，增强了时效硬化能力。因此，在T4P和模拟烘烤硬化处理状态下，采用短流程工艺路线的Al-Mg-Si合金具有良好的力学性能，其强度和塑性均与传统工艺路线处理后的样品基本相同。结果表明，电磁铸轧Al-Mg-Si合金可以省略长时间的均匀化处理工艺，具有实现汽车用Al-Mg-Si合金短流程制备的潜力。     

316L不锈钢强流脉冲电子束表面钛合金化及其耐蚀性

利用强流脉冲电子束对不锈钢表面进行了快速钛合金化。将精细钛粉预涂在基体表面后采用强流脉冲电子束对其进行后处理。在电子束对表面的快速加热熔化、混合及增强扩散效应的作用下,部分钛熔入基体表层形成一层富钛层。由于钛的添加有利于形成α相,合金层由α相和γ相混合组成。在模拟体液中的动态极化测试表明,316L医用不锈钢经强流脉冲电子束表面钛合金化后,其在模拟体液中的耐腐蚀性能获得了显著的提高。     

钛合金相变的电子显微镜研究（Ⅵ）：钛合金中的氢化物

本文首先介绍了钛合金中可能出现的三种不同的氢化物及其结晶结构、同基体α-Ti的关系和形成条件。各类氢化物的形态均为薄片,氢化物片周围有高密度位错分布或畸变应变场痕迹。氢化物的电子衍射花样的标定,可根据其同基体α-Ti的位向关系,采用矩阵变换方法进行。     

热处理对SiCp/7075Al复合材料组织与性能的影响

研究了不同热处理工艺对40 vol%含量SiC颗粒增强7075Al复合材料组织及性能影响。实验结果表明:SiC颗粒增强体没有改变基体合金中析出相的沉淀析出次序,但延迟了GP区的出现,并缩短了复合材料达到峰时效的时间;经峰时效处理与退火处理后复合材料的抗拉强度分别达到544 MPa与383 MPa。不同热处理工艺下复合材料基体合金中的位错组态以及析出相结构会对复合材料性能产生极大的影响。峰时效状态下,复合材料基体合金中同时存在的细针状沉淀相以及位错提高了复合材料的力学性能。而退火后,复合材料基体中形成了大量粗大的棒状沉淀相,并且位错基本消失,使得复合材料的力学性能降低。     

固溶处理对Mg-4Gd-1Y-1Zn-0.5Ca-1Zr合金组织和力学性能的影响

研究了固溶处理工艺对低稀土含量的Mg-4Gd-1Y-1Zn-0.5Ca-1Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金的铸态组织为α-Mg基体、共晶相和处于α-Mg基体边缘的长周期堆垛有序(LPSO)结构。经480℃固溶处理后,合金中共晶相的体积分数减少,出现富Zr析出相,LPSO结构完全消失。经520℃固溶处理后,合金组织由α-Mg基体和大量富Zr析出相组成。随着固溶温度的升高,合金的强度和硬度先降低后升高,520℃固溶处理的合金的力学性能与铸态性能相当。LPSO结构、固溶、析出相和晶粒尺寸均影响合金的力学性能。     

Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响

对经均匀化退火，不同变形锻造，固溶处理的样品，借助TEM，研究了Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明：Cu原子与Al原子在变形与时效过程中形成了Al2Cu沉淀相而降低了Cu元素在Al基体中的浓度，减少了Cu、Mg元素的交互作用。由于Mg元素有较大的原子半径，与基体产生了很大的晶格畸变能和内摩擦力，因此Mg元素在Al基体中对位错的分布式滑移（交滑移）起着明显的阻滞作用，限制了胞状组织的形成。与典型的高能层错金属与合金中位错呈胞状组织不同，Al-Cu-Mg合金中的位错呈准均匀的Taylor晶格分布，这种分布可以降低合金的自由能。     

形变热处理对发动机用TiAl合金超塑性变形特性的影响

采用拉伸试验机等研究形变热处理对发动机用Ti Al合金超塑性性能和显微组织的影响。结果表明:超塑性变形处理后Ti Al合金等轴α相的平均晶粒尺寸约为1.5μm, Ti Al合金在900℃时达到最优的超塑性,其伸长率为1188%。其应力-应变曲线属于明显的应变软化曲线类型。超塑性变形处理后,Ti Al合金断口与夹头区域的显微组织发生粗化作用,合金基体中的α晶粒内及其晶界部位形成了众多位错结构,其晶粒依然维持着良好的等轴形态。     

软接触电磁连铸铝硅共晶合金凝固组织研究

采用软接触电磁连续铸造的方法制备铝硅共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织的影响.结果表明,与传统连续铸造的铝硅共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中α-Al相得到细化,出现了颗粒状初生硅相;随着磁场强度的增加,初生硅的含量减少、平均尺寸减小,形状有球化趋势.     

电磁耦合处理对Ti2AlNb合金电子束焊缝疲劳寿命的影响研究

在航空发动机机匣的焊接过程中,焊缝作为薄弱部位,将直接影响整个机匣的疲劳性能及服役寿命。通常采用焊后热处理消除焊接热应力,均匀焊缝组织,提高焊缝性能,但对于疲劳寿命的改善效果不明显。本研究创新性地提出电磁耦合处理技术,对热处理后的Ti₂AlNb合金电子束焊缝进行调控,提升焊接接头的疲劳寿命,同时研究了在电磁耦合作用下焊缝区材料组织演变规律。结果表明,焊缝疲劳极限由134.2MPa增至159.4MPa,提升18.8%。经电磁耦合处理后,焊缝区域的残余压应力最高提升128.7%。同时,在不改变材料组织和相成分的情况下,在材料内部生成位错墙与位错纠缠,疲劳裂纹源由表层移至次表层,疲劳裂纹扩展速度降低,使得疲劳性能提升。焦耳热效应、电子风力效应与磁致塑性效应的耦合作用促进了位错运动,同时增强了疲劳裂纹扩展障碍。本研究为提升焊缝疲劳寿命提供了一种新方法,并为电磁耦合处理提升焊缝疲劳性能提供了可行性依据。     

脉冲电磁场效应对2195铝锂合金力学性能的影响及机理

基于试样不发生形变的脉冲电磁场效应实验装置，研究了脉冲电磁场效应对应变量为0.09的退火变形态2195铝锂合金力学性能和微观组织的影响规律及机理。发现脉冲电磁场效应对材料维氏硬度呈现阶梯影响规律。当放电电压低于临界电压(13 kV)时，试样的维氏硬度随放电电压的增加而降低，相对退火变形态试样降低达8.1%,脉冲电磁场对试样产生软化效应。当放电电压高于临界电压时，脉冲电磁场的软化效应与硬化效应趋于动态平衡。通过微观组织表征，发现脉冲电磁场效应可以促进材料第二相溶解，其平均尺寸和面积分数分别相对退火变形态试样降低8.8%和13.9%;脉冲电磁场效应影响材料位错演变，脉冲电磁场效应使得材料位错密度从退火变形态试样的2.37×10¹⁴ m^-2降低至1.42×10¹⁴ m^-2。此外，阐明了脉冲电磁场效应下材料软化和硬化现象的来源及机理，揭示了涡流软化效应和磁致应力硬化效应对位错、第二相及维氏硬度演变的影响机理。     

Y对AZ91D镁合金阻尼性能的影响

通过DMA等手段研究了Y元素对AZ91D镁合金阻尼性能的影响,并通过扫描电镜、X射线衍射、透射电镜等手段研究了不同Y含量下AZ91D合金的显微组织,在此基础上分析了显微组织与阻尼性能的关系.结果显示:Y元素能明显细化AZ91D合金的组织,随着Y含量的增加.β相逐渐变得细小、弥散,且合金中会出现弥散分布的A12Y相,根据G-L位错模型理论,固溶在α-Mg基体中的Y原子对合金中的位错线构成弱钉扎,A12Y等含Y合金相对合金中位错线构成强钉扎,且组织细化后合金中位错线相互缠结,导致AZ91D合金阻尼性能下降明显.     

固溶温度对单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响

通过对不同温度固溶处理合金枝晶干/间区域进行成分分析、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究固溶温度对一种无Re单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响。结果表明:经不同温度固溶处理后,合金中枝晶干/间区域具有不同的偏析程度,随固溶温度提高,元素偏析程度降低,可明显提高合金的蠕变抗力和延长蠕变寿命。800℃蠕变期间,合金中γ′相仅形成串状结构,未形成完全筏状组织。合金在中温蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和剪切γ′相,其中,在基体中发生大量位错的单取向、双取向滑移,可产生形变硬化作用,阻碍位错运动,加之γ′/γ两相共格界面的应力场作用,可抑制位错剪切进入γ′相,是使合金在稳态蠕变期间保持较低应变速率的主要原因。     

脉冲强磁场处理对TC4钛合金显微组织及力学性能的影响

研究在脉冲强磁场处理条件下磁感应强度(B=2T、3T和4T)对TC4钛合金材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着B值从2T增加到4T,α相体积分数从49%增加到59%,表明磁场诱发了从β到α的相变。经过磁场处理后,位错密度增加,当B=3T时,位错密度达到最大值,较未处理试样增加了4.8倍;当B=4T时,位错密度有所减小,这是由于磁致塑性效应和位错堆积效应共同作用的结果。经过磁场处理后,合金的强度提高了,当B=3T时,合金强度最高达到1330 MPa,较未处理试样的1236 MPa提高7.6%;当B=4T时,合金强度为1265 MPa,增幅2.3%,合金伸长率为15.66%,较处理前样品的伸长率提高4.8%,实现材料强度和塑性的同步提高,这与位错强化机制和α相的数量、分布和形貌有关。     

Ti60Cu14Ni12Sn4Nb10合金等温退火过程中的相变研究

通过水冷铜模吸铸法制备出了Ti60 Cu14 Ni12Sn4 Nb10复相合金.对合金在不同温度下等温退火过程中的相转变及显微结构演化进行了研究.结果表明,该合金的显微组织主要由β-Ti枝晶相、纳米晶化相和少量非晶相组成.在450℃退火时,合金中有ω-Ti和面心立方结构的Ti形成;而在550℃退火时ω-Ti消失,同时由于非晶相发生了晶化,基体中有TiNi相析出,该晶化相在高于715℃时,转变为稳定的Ti2Ni相;当温度达到795℃时,合金中的β-Ti枝晶相转化为α-Ti.