固溶前深冷变形处理对7050铝合金组织和性能的影响

本工作提出了7050铝合金自由锻件深冷变形新工艺,即在热处理前将合金置于液氮中,待合金降至液氮温度后进行单道次压缩变形。经热处理后,采用硬度仪、室温拉伸、电导率、晶间腐蚀、剥落腐蚀测试及金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了不同深冷变形量对7050铝合金微观组织、力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明:随着深冷变形量的增大,合金再结晶比例上升,晶粒逐渐细化,晶界析出相间距减小,由非连续分布转变为连续分布,晶界无析出带宽度变窄;合金的抗拉强度、屈服强度与硬度明显升高,最大提升幅度分别为33 MPa、35 MPa和10. 5HV,延伸率最大提升幅度为1. 5%;电导率呈现小幅下降趋势,合金抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能降低,30%深冷变形量对应的晶间腐蚀最大深度为167μm,剥落腐蚀等级为EC。     

大变形量近等温锻造开坯对TiAl合金组织与性能的影响

采用近等温锻造开坯工艺实验定量研究了增大变形量对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金变形组织均匀性和力学性能稳定性的作用。通过锻坯组织观察分析及硬度、强度分布测试,揭示了TiAl合金近等温锻造过程中变形量与宏观组织和微观组织均匀性的基本关系。结果表明:近等温锻造变形量为65%,70%,75%,80%,85%时,随着变形量的增大,TiAl合金锻坯内的宏观变形流线分布趋于均匀,均匀变形区域面积不断增大,变形量85%时均匀变形区面积增加至68.0%,微观变形组织由等轴的γ和α2,以及很少量的残余层片团组成,晶粒尺寸明显细化,且等轴组织在合金中占到了绝大部分;锻坯硬度分布测试表明随着近等温锻造变形量的增大,均匀变形区域的硬度变化基本趋于均匀一致,且硬度平均值也在不断增高;锻坯难变形区和均匀变形区经1250℃/15h/AC热处理后取样进行室温压缩测试,随着近等温锻造变形量的增加锻坯各部位室温压缩应力应变数据分散度降低,性能稳定性提高。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

在不同焊接工艺参数下对3.5 mm厚的7050-T7451铝合金进行了搅拌摩擦对接焊,并对焊缝成形质量、接头微观组织演变和拉伸性能进行了深入研究。结果表明,当搅拌头旋转速度(ω)在400～1 000 r/min、焊接速度(v)在50～300 mm/min时,均可获得内部无缺陷的接头。当焊接速度不变时,随搅拌头旋转速度的增加,接头的拉伸性能先增大后减小。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为150 mm/min时,接头的拉伸性能最好,抗拉强度为475 MPa,强度系数达90%,伸长率为5.7%。当ω/v的值处于4～6之间时,可获得拉伸性能优良的接头。     

冷轧变形量对5 A02铝合金管材组织和性能的影响

在室温下,对热挤压态5A02铝合金管材进行四种不同工艺参数(A～D)的两道次冷轧,四种工艺均将尺寸为Φ65. 5 mm×5. 5 mm(外径×壁厚,下同)的坯料冷轧成尺寸为Φ58 mm×2. 5 mm的管材,总冷轧变形量为57. 6%。第一道次与第二道次冷轧变形量(%)分别是:A工艺(20. 2%、47. 3%),B工艺(34. 4%、35. 9%),C工艺(43. 6%、25. 4%),D工艺(52. 7%、11. 1%)。两道次冷轧后的管材均采用410℃/1 h完全退火处理。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪、电子万能试验机等对冷轧管材的显微组织、力学性能、拉伸断口形貌等进行分析,研究冷轧变形量对5A02铝合金管材组织与性能的影响。A～D工艺第一道次冷轧后晶粒与第二相逐渐变小,抗拉强度与断裂延伸率逐渐变大; D工艺第二道次冷轧后管材的晶粒最细小,晶粒尺寸在15～55μm,抗拉强度为186 MPa,断裂延伸率为29%; A～D工艺第二道次冷轧后第二相大小及分布均匀。结果表明:随着冷轧变形量逐渐变大,管材晶粒逐渐变小,力学性能变好;在总冷轧变形量相同的情况下,单道次变形量大的冷轧工艺退火后获得的晶粒更细小均匀,力学性能更好;第二相粒子的尺寸随着冷轧变形量的逐渐增大而变小,在总冷轧变形量相同的情况下,第二相粒子的尺寸也相同。     

等温锻造工艺对FGH96合金组织性能的影响

通过对粉末高温合金FGH96在不同变形量和变形速率下的显微组织及力学性能的研究,得到了不同等温锻造工艺对合金组织和力学性能的影响规律.研究结果表明:在相同的变形速率下,晶粒度随着变形量的增加而更加细小;当变形量为40％～50％时,晶粒最细小、均匀.在不同的变形速率下,合金变形量为40％～50％时,室温和高温力学性能最好.     

锻造变形量对FeNi基奥氏体合金力学性能的影响

研究了最后一火锻造变形量对FeNi基合金微观组织和性能的影响.结果表明,变形量为10%时合金中出现孪晶,其数量随着变形量的增大而增多.随着最后一火锻造变形量的增大,室温拉伸强度因晶粒细化而提高;但是,变形量大于15%后,室温塑性因孪晶对晶内滑移的阻碍作用和晶界碳化物对晶界结合力的削弱而降低;变形量大于10%时高温强度和塑性下降,其原因是孪晶与晶界相交阻碍了晶界滑动,相交部分在外力作用下易产生应力集中导致裂纹萌生并沿晶界扩展.     

变形量对TC18钛合金力学性能的影响

采用一种专门用于钛合金锻造工艺参数定量研究的专利技术研究了β区变形量(从10%到65%)对TC18钛合金关键力学性能、显微组织的影响。研究结果表明:β区变形时,变形量对合金抗拉强度影响不大,σb在1150MPa左右;但对合金伸长率、断面收缩率和断裂韧度均有显著影响。变形量每增加10%,伸长率可提高0.7%左右;断面收缩率提高4%左右;断裂韧度下降3MPa·m1/2左右。为获得TC18钛合金强度-塑性-韧性的最佳匹配,应将β区变形量控制在35%左右。     

锻造工艺对TA5钛合金组织和性能的影响

着重研究了TA5钛合金锻造工艺对组织与性能的影响.采用二次真空熔炼熔铸的α/α+β转变温度为990～1 000℃的TA5钛合金,在β相区开坯,经多火次中间锻造后,对其最后一火次的锻造,改变锻造温度和变形量共8种工艺方案进行实验,考察锻造温度和变形率对组织和性能的影响.结果表明:①最后一火次在970℃(α相区)锻造变形,得到的组织为等轴α组织,在1 020℃(β相区)变形得到的组织以粗大的片状α组织为主;②锻造变形率对TA5钛合金的拉伸性能影响不明显;③锻造温度对冲击韧性aK影响较大,成品锻造在β相区变形的aK值均高于α相区的水平.     

固溶对7050铝合金超厚板高向组织的影响

7050铝合金厚板是飞机的主体结构材料,其高向性能大的差异是材料应用的技术瓶颈.为寻求减小材料高向性能差异的技术途径,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、常温拉伸实验,对比研究了单级、双级固溶处理对200 mm厚7050铝合金超厚板高向组织与力学性能的影响.研究表明:在热轧态板材中,1/4厚层与中心层含有大量粗大S相与Al7Cu2Fe相;单级固溶处理所得的厚板中仍有很多未溶的第二相,时效后抗拉强度在1/4厚层最低,强度沿板材厚度方向先降低后升高再降低;双级固溶处理后大量AlZnMgCu相与S相的溶解使各厚度层的第二相百分数均显著下降,其中1/4厚层的第二相百分数由2.45%下降到0.51%,时效后的抗拉强度达到561 MPa,比单级固溶提高了12.5%;双级固溶处理后板材的中心层抗拉强度最低.双级固溶提高了厚板的整体力学性能,同时高向性能差异减小.     

颗粒增强铝基复合材料时效析出行为研究

时效是提高金属基复合材料力学性能和增强材料稳定性的重要方法,颗粒增强铝基复合材料的时效带来的强化效果有时甚至大于颗粒添加带来的弥散增强效果,深入研究时效析出行为对改进热处理工艺和复合材料的优化设计有至关重要的指导性作用.在当前开展的颗粒增强铝基复合材料时效行为研究的基础上,从时效机理出发,重点分析了基体、颗粒增强体、热处理工艺及加工工艺等对陶瓷颗粒增强铝基复合材料时效析出的影响,评述了当前主要采用的几种颗粒增强铝基复合材料时效析出行为的研究方法,展望了未来颗粒增强铝基复合材料时效行为可能的研究方向.     

锻造温度对Nb521合金棒材组织及力学性能的影响

在1 000~1 400℃的温度区间对Nb521合金棒材进行拔长锻造,利用显微硬度仪、金相显微镜、拉伸试验机以及超声波探伤仪研究锻造温度对组织和性能的影响。结果表明：锻造温度越高,棒材的动态再结晶比例越高,后续完成再结晶的退火温度越低。随着锻造温度升高至1 400℃,退火态棒材截面上的组织细小均匀,强度和塑性匹配最好。最后,通过棒材的超声波探伤检测,证实了提升锻造温度有利于组织的均匀化,明显降低杂波水平。     

抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金对7050铝合金力学性能的影响

通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),X射线衍射仪(XRD),能量色谱仪(EDS)分析Al-5Ti-1B,Al-4Ti-1C和Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金的微观组织与物相组成,比较研究3种中间合金对7050铝合金晶粒尺寸与力学性能的影响。结果表明:Zr的存在削弱了Al-5Ti-1B和Al-4Ti-1C中间合金的细化效果,而对Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金细化效果影响较小。含掺杂型TiC粒子的Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金具有较好的抗Zr"中毒"能力,加入量为0.2%(质量分数,下同)时,含Zr7050铝合金平均晶粒尺寸由200μm细化至(60±5)μm,室温极限抗拉强度由405MPa提高到515MPa,提高了27.2%,伸长率由2.1%提高到4.1%。而加入0.2%的Al-5Ti-1B或Al-4Ti-1C中间合金时晶粒尺寸较粗大且分布不均匀,表现出明显的细化"中毒"。     

热轧变形对5052铝合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射分析和拉伸实验等试验分析方法,研究不同热轧变形量(54％、75％)对5052铝合金微观组织和力学性能的影响.结果显示,变形量可显著影响5052铝合金的热变形组织及其力学性能.随着轧制变形量的增加,晶粒被显著拉长,晶界处粗大第二相沿晶界被拉长,甚至被破碎.但是其第二相的组成并没有随着轧制变形量的增加而变化,铸态和轧制态的5052铝合金均由α-Al、Al82Fe18和Mg2Si三相组成.同时随着轧制变形量的增加,其综合力学性能提高,即沿轧制方向且轧制量为75％时的5052铝合金呈现出最优的综合力学性能.     

喷丸强化对7050铝合金微观组织和耐磨性的影响

目前,有关增压喷丸对7050铝合金耐磨性能的影响研究鲜见报道。通过增压喷丸方式在7050铝合金表面制备纳米晶层;用X射线衍射仪、光学显微镜、透射电镜观察并分析了纳米晶层的组织结构,统计了晶粒尺寸大小和变形层的厚度;通过维式硬度计测量了样品喷丸前、后的显微硬度;采用钻盲孔法测试了残余应力的分布;在油润滑条件下对喷丸前、后样品进行了摩擦磨损试验,通过磨损失重和形貌对比分析了耐磨性能。结果表明:增压喷丸使7050铝合表面发生严重的塑性变形,变形层平均厚度约为140μm,表层纳米晶粒平均尺寸约为80 nm,硬度比基体提高了1.38倍,耐磨损性提高了1倍以上。试样表面经增压喷丸撞击产生的塑性变形引起的晶粒细化以及加工硬化现象的共同作用,是其显微硬度和耐磨性能提高的主要原因。     

蠕变时效对7050铝合金板材组织与性能的影响

通过金相显微、透射电子显微、电子拉伸和剥落腐蚀实验研究了7050铝合金板材蠕变时效与人工时效的微结构及性能。结果表明:蠕变时效过程中施加的应力使板材不断产生变形,为η′析出相提供了大量形核点,析出相尺寸更加细小,特别是晶界无沉淀带较人工时效明显变窄,晶界析出相不连续。与人工时效相比,蠕变时效试样的抗拉强度和抗剥落腐蚀性能略有提高。     

热处理对热轧7075铝合金组织和力学性能的影响

目的 探究T6、T73和RRA热处理对不同道次压下量的热轧7075铝合金板材微观组织和力学性能的影响,确定不同道次压下量的热轧7075铝合金板材最优热处理工艺。方法 分别将11%和16%道次压下量的热轧7075铝合金进行T6、T73和RRA热处理,并对热处理后的试样进行微观组织表征和力学性能测试。结果 3种方式热处理后,11%道次压下量的热轧板材微观组织以拉长晶粒为主,伴随有等轴再结晶晶粒的生成,而对于16%道次压下量的热轧板材,等轴晶数量增多,故经3种方式热处理后,16%道次压下量热轧板材的屈服强度和抗拉强度均高于11%道次压下量热轧板材的相应强度。RRA热处理有效提升了16%道次压下量热轧板材的延伸率,而对于11%道次压下量热轧板材,RRA的预时效等过程会造成其晶粒粗化,从而降低延伸率,与T6和RRA热处理相比,T73热处理对力学性能的提升不显著。对于2种不同道次压下量的板材,T6热处理为最优热处理工艺。经过T6处理后,11%道次压下量的热轧板材抗拉强度达到589.8 MPa,屈服强度达到560.7 MPa,延伸率达到16.6%,16%道次压下量的热轧板材抗拉强度达到607.5 MPa、屈服强度达到580.9 MPa、延伸率达到13.6%。T6热处理后,<001>方向的织构占主导,原始板材内部存在较多的小角度晶界,热处理后大角度晶界含量增多且有静态再结晶出现。3种热处理后的拉伸试样断口形貌没有太大区别,存在大量韧窝和撕裂棱特征,说明热处理后板材塑性较好。结论 热处理能调控再结晶行为,优化亚晶等微观结构,与其他7系铝合金热处理后的力学性能相比,本文的7075热轧铝合金在16%道次压下量和T6热处理条件下获得了较为优异的力学性能,说明热处理工艺设计合理。     

Al-Ti-C和Al-Ti-B对7050铝合金微观组织与力学性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),结合拉伸力学性能与维氏硬度测试,研究了Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂对含Zr的7050铝合金铸态、均匀化态以及时效变形态的微观组织演变规律、第二相析出行为及力学性能的影响。结果表明:在7050合金中,Zr元素会使Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C均发生细化"中毒现象",降低晶粒细化剂的细晶效果;与Al-Ti-1B相比,增大Al-Ti-0.2C晶粒细化剂的添加量对于缓解"Zr中毒"现象,细化晶粒更有效,且能够提高合金强度与硬度,并使合金保持较好伸长率;同时,使用Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂的7050合金,其第二相的分布较使用Al-5Ti-1B晶粒细化剂更加弥散、均匀。     

稀土Er对A356铝合金微观组织和力学性能的影响

针对传统的A356铝合金,添加稀土元素是改善其微观组织并提高力学性能的有效途径。本工作通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段来研究稀土Er对铸态A356铝合金组织和性能的影响。结果表明,稀土元素Er是一种能够显著改善A356合金铸态组织的优良变质剂。Er的加入细化了初生α-Al相,二次枝晶间距降低,枝晶臂直径减小,同时对铸态组织中的共晶Si起到了变质作用。当Er含量达到0.4%(质量分数,下同)时,细化效果最为显著,二次枝晶间距由53.6μm减小到17.5μm,共晶硅形貌也由粗大的板条状转变为短棒或圆粒状。与A356合金相比,添加0.4%Er的合金样品的抗拉强度和伸长率分别提高了15.1%,29.8%。     

径锻压下率对镁棒热力参数及组织演变的影响

目的 通过径向锻造工艺制备大尺寸镁合金棒料,并研究ZK60镁合金稳定变形区轴向截面边部位置的组织演变规律.方法 基于轴对称模型,利用数学解析方法建立不同压下率下的镁棒应变分量数学模型;使用弹塑性有限元分析软件对不同压下率下的镁棒径锻过程进行热力耦合分析;采用GFM-SSP32径锻机对铸态ZK60镁合金棒材进行阶梯锻造实验.结果 随着径向压下量的增大,晶粒细化明显.当压下率达到62.29％时,孪生动态再结晶机制开动;与模拟结果相比,数学模型预测的平均相对误差约为8.4％,可较准确表征径锻镁棒的应变分布情况.结论 径向锻造工艺完全可以制备ZK60镁合金棒材,并可有效解决镁合金塑性变形过程中的易开裂、散热快等问题.