喷射共沉积SiC_p/2024复合材料的显微组织与力学性能

利用喷射共沉积-热挤压-轧制工艺制备SiC_p/2024复合材料板材.研究该复合材料轧板热处理后的显微组织及力学性能,并确定其最佳的热处理工艺条件.结果表明:轧制态复合材料组织细小均匀,晶粒尺寸为3～4 μm,SiC颗粒均匀分布在基体合金中;采用490 ℃、1 h固溶处理和170 ℃、8 h时效后,SiC_p/2024复合材料轧板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、358 MPa和6.4%,基体合金中存在大量细小的第二相颗粒,为Al_2MgCu及Al_2Cu相;峰时效状态时复合材料的布氏硬度值为228 HB,与轧板原始硬度相比较增幅达130%;喷射共沉积SiC_p/2024复合材料轧板到达峰时效时间比铸造2024铝合金的短,这主要是因为喷射沉积基体合金内细小均匀的晶粒组织、基体合金内高密度的位错组态以及SiC颗粒的引入,均有利于沉淀相的提前析出.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

采用压铸浸渗法制备了体积分数为50%的SiC/Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn耐热铝基复合材料.通过拉伸测试与组织观察,研究了高体积分数SiC颗粒增强对基体合金的显微组织与力学性能影响.结果表明,在基体Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn合金中掺入高体积分数的SiC颗粒后,复合材料的时效硬化与拉伸性能得到了大幅度的提高,185 ℃峰时效处理后的抗拉强度从356 MPa增大到520 MPa.SiC/Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂.高体积分数SiC颗粒的增强并不改变基体合金的时效析出过程,析出相由Ω相和少量θ＇相组成,但SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Al4C3化合物.     

原位TiB2增强铝基复合材料的时效行为及性能演变

通过对比原位TiB₂颗粒增强铝基复合材料和基体合金的时效行为,研究了TiB₂颗粒对时效行为的影响以及颗粒促进时效沉淀的机制。此外,还研究了时效过程中TiB₂/Al-4.5Cu复合材料和基体合金的拉伸性能和硬度的变化。结果表明,TiB₂颗粒加速了复合材料的时效过程,同时TiB₂颗粒附近的高密度位错导致了Al₂Cu相的不均匀析出。相较于基体合金,TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的峰时效时间由20 h缩短至8 h。复合材料力学性能随时效时间的变化可以分为2个阶段,这与Al₂Cu析出相的变化具有良好的一致性。复合材料的屈服强度比时效前提高了24%,比时效的基体合金提高了82%。     

高压铸造AlSi7MgMn合金热处理工艺研究

对高压压铸AlSi7MgMn合金采用退火+人工时效处理,研究了其组织与性能的演化。结果表明,退火+人工时效处理可以在铝基体内部析出纳米Si颗粒,使材料变形过程中位错在铝晶粒内部发生缠结和存储,提高材料塑性变形的能力;人工时效后,在铝基体内析出针状β″相,可显著阻碍位错的运动,产生析出强化效应。与压铸态相比,采用两步热处理工艺合金的屈服强度达到150 MPa,提高了25%,断后伸长率没有下降,达到9%。     

30% SiCp/2024复合材料的组织和热处理特性

采用粉末冶金工艺制备了一种SiC颗粒体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、电子拉伸和硬度等测试方法研究了不同热处理参数对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:当固溶处理温度达到505℃,可溶相充分回溶,仅剩下含量极少的不可溶相残留在基体中,同时复合材料获得较高的强度;人工时效时间超过100 min后,材料的布氏硬度迅速升高,4.5 h达到峰值,到10 h没有明显的过时效引起的硬度下降。棒针状纳米析出相(S'相)弥散分布于基体中提高复合材料的性能。碳化硅颗粒的加入加速了基体合金的时效动力学,但是基体合金的时效析出过程并没有改变。     

纳米SiC参与下亚快速凝固镁合金沉淀相析出行为

采用铜模喷铸与等温热处理相结合,研究了加入2%纳米SiC的AZ91合金的亚快速凝固及其时效析出行为,揭示了SiC对快冷镁合金中晶粒细化与沉淀相形成的影响。结果表明,采用铜模激冷和添加SiC可有效促进镁合金晶粒细化,降低溶质偏析,抑制晶界离异共晶β相。经200℃×2h时效,由于SiC提高了快冷合金中的位错密度和晶格畸变能,沉淀相以不连续颗粒状形式沿晶界析出,原始过饱和固溶体中溶质含量下降。当时效时间延长到16h,原子扩散充分,合金中出现不连续析出和连续析出共存模式,其中前者形成垂直于晶界分布的长条状沉淀相,后者在晶粒内部形成无方向性的颗粒或短棒状沉淀相,并导致合金基体硬度显著提高。     

SiCp/AlCuMgAgCe复合材料的显微组织与力学性能

采用压铸浸渗法制备了53%SiCp增强的AlCuMgAgCe基复合材料。通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜与透射电镜分析以及力学性能测试,研究了SiCp/AlCuMgAgCe复合材料的显微组织与力学性能。结果显示,在AlCuMgAgCe合金中加入53%体积分数的SiC颗粒后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂,SiC颗粒与基体之间并没有发生明显的界面反应。在185℃的等温时效析出过程中,复合材料的析出相主要由Ω相和少量θ′相组成。     

热处理工艺对2A97Al-Li合金拉伸性能的影响:实验和BP人工神经网络模拟(英文)

研究热处理工艺对2A97Al-Li合金拉伸性能的影响。结果表明:从传统T8工艺改进的、具有预时效和中间变形的热处理工艺可以有效地改进Al-Li合金的拉伸性能。合金经该热处理工艺处理后,在峰时效条件下,基体中析出大量的T1相,同时,晶界无第二相析出,并且晶界上无沉淀析出带不明显。峰时效合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为597MPa、549MPa和7.4%。此外,建立BP人工神经网络模型对经不同热处理工艺处理的合金的拉伸性能进行预测,所得预测结果与实验结果吻合较好,表明该人工神经网络模型可用于预测2A97Al-Li合金的拉伸性能。     

真空压力浸渗制备SiCp/AZ91复合材料的显微组织、力学性能和磨损行为

采用真空压力浸透法制备SiC_p/AZ91复合材料,研究其显微组织、力学性能和耐磨性。结果表明,SiC颗粒均匀分布于金属基体中,并与基体界面结合良好。Mg₁₇Al₁₂相在SiC颗粒附近优先析出,SiC与AZ91基体的热膨胀系数失配导致高密度位错的产生,加速基体的时效析出。与AZ91合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和抗压强度,这主要是由于载荷传递强化和晶粒细化强化机制。此外,由于SiC具有优异的耐磨性,在磨损过程中形成稳定的支撑面保护基体。     

热处理对挤压铸造TiB2P/6061Al复合材料组织与性能的影响

采用挤压铸造法制备了不同体积分数的TiBzv／6061Al复合材料，利用扫描电镜、透射电镜、硬度计、三点弯曲等手段对复合材料的组织与力学性能进行了研究，分析了热处理工艺对其组织性能的影响。结果表明：不同的热处理条件下TiB2P／6061Al复合材料的组织不同：退火态时观察到再结晶晶粒和少量位错：时效态时观察到大量的位错和析出相，界面产物尺寸比退火态时相对大些，且在界面附近的基体中存在明显的无析出区。热处理状态对弹性模量的影响不大，但对材料的硬度和抗弯强度影响较大。45％TiB2v／6061Al复合材料时效处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了40％和23％。     

热处理对SiCp/Al-Cu-Mg基复合材料力学性能的影响

用粉末冶金法制备了SiCp/Al-Cu-Mg基复合材料,研究了SiC颗粒体积分数、Mg在基体合金中的含量(质量分数)以及热处理工艺对SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的力学性能的影响.结果表明,热处理工艺、SiC颗粒的加入和在基体合会中的Mg含量,都能明显提高复合材料的硬度和强度.9v01%SiC/Al-4wt%Cu-1.2wt%Mg复合材料的力学性能最好,其硬度和强度由热处理前的101.3 HV0.02和285 MPa提高到热处理后的151.5 HV0.02和372 MPa.     

颗粒增强铝基复合材料6066Al／SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料，与常规则熔铸＋挤压的基体铝合金比较，喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短，即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察，分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明：喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高，时效析出驱动力大，有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核，是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。     

Cu-Cr-Zr-Sn合金的时效析出行为与性能

采用TEM对Cu-0.22Cr-0.05Zr-0.05Sn合金不同形变热处理状态微观组织的演变以及时效过程中析出相的状态进行研究,并以此解释形变热处理过程中合金力学性能和导电性能的变化.结果表明,合金中存在2种析出相,分别是Cr相和Cu4Zr相.其中Cr相在时效过程中分别经历了固溶体、GP区、脱溶并与基体共格以及长大;而Cu4Zr相则以早期Cr析出相为核伴随析出,与基体半共格.由于析出相尺寸很小,且分布较为均匀,使合金具有很强的时效强化效果,经940℃固溶1h后冷加工至变形率为96％并在400℃时效4h,合金的抗拉强度和电导率可分别达到400 MPa和84％IACS.对于该合金,时效温度是决定合金综合性能的关键,而时效时间对综合性能的影响并不显著.     

Fe-1.18Cu合金的时效强化

含铜高纯低碳钢具有高强度、高韧性等多种优良的性能,研究铜在钢中的沉淀规律具有重要意义。本文借助JEM-2010高分辨透射电镜研究了Fe-1．18Cu合金的时效组织,初步探讨了其时效强化机制。结果发现,在时效峰处,在铁素体基体上析出亚稳富铜颗粒。这种富铜过渡相形成的GP区对合金起强化作用。在时效过程中,析出颗粒周围存在着高密度的位错和层错。析出颗粒阻碍位错运动,提高合金的强度。     

热处理对砂型铸造Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响

本文研究了热处理对砂型铸造Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响,并运用光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及力学实验设备对该合金进行了表征与分析。结果表明:铸态合金主要有α-Mg和Mg3Sm组成;固溶处理之后,Mg3Sm相完全溶入到基体且晶粒并未发生明显长大。250℃峰时效合金中主要的析出相为基面γ″沉淀相。峰时效态合金展示了最好的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为210 MPa、153 MPa和4.0%。根据峰时效态合金的强化机制的定量分析结果,发现峰时效态合金主要的强化效果来自于弥散分布的细小的γ″的沉淀强化,其对屈服强度的贡献为120MPa,约占总屈服强度的80%。     

喷射成形Al—Zn—Mg—Cu系高强铝合金的组织与性能

利用喷射成形工艺制备了Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金材料,研究了热挤压工艺与热处理工艺对材料微观组织与力学性能的影响,在峰时效的情况下材料表现出了高的力学性能指标,抗拉强度达到754MPa,屈服强度达到722ＭＰa,断裂延伸率达到8%,与采用传统铸造变形工艺制备的同类合金相比（σb≥610MPa,σ0.2≥580MPa,δ≥4%),性能有了明显的提高。合金性能的提高与其基体中呈弥散分布的Mg7Zn3相有很大的关系,合金的主要强化机制是沉淀强化。     

组合形变热处理工艺对Cu-Cr-Zr-Si合金组织性能及抗软化特性的影响

采用光学显微镜、透射电镜、电子万能试验机、数字电导率仪和维氏硬度计等研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.31Cr-0.19Zr-0.03Si(mass％)合金组织演变、力学性能、电学性能及抗软化特性的影响.结果表明:经960℃×1 h固溶处理+450℃×2 h预时效处理+80％冷轧+450℃×1 h时效处理后(组合形变热处理),合金的抗拉强度达到615 MPa,屈服强度达到598 MPa,硬度达到206 HV,电导率达到70.5％IACS.合金经预时效处理后在基体中析出大量弥散分布的细小析出相,在后续的冷轧中,析出相与位错发生强烈交互作用,在基体中引入高密度的位错,从而提高合金的力学性能.此外,对经组合形变热处理取得峰值强度的试样进行了抗软化性能的研究,结果表明该合金的软化温度高达580℃.经微观组织分析发现,在该温度下合金中析出相发生了粗化,但再结晶程度较低,此时引起合金软化的主要机制为析出相长大机制.     

Cu含量对Mullite／Al—Cu复合材料时效硬化行为的影响

用挤压铸造方法制备了Mullite/Al-Cu复合材料,用硬度测试仪、差示扫描量热仪（DSC）和透射电镜（TEM）等设备研究了铝基复合材料及其基体合金中Cu含量变化对时效硬化行为的影响,同时还研究了增强纤维对时效相的板出序列、析出相和位错结构的影响。结果表明,无论是在复合材料中还是在基体合金中,随着Al-Cui合金中Cu含量的增加,时效硬化过程均有不同程度的加速;Mullite纤维的引入提高了Al-Cu合金的时效硬度,明显加速了Al-Cu合金的时效硬化过程,对GP区的形成有抑制作用,但不影响基体沉淀相的析出顺序。     

热处理工艺对单辊搅拌冷却成形Al-Mg-Sc合金组织和力学性能的影响

采用单辊搅拌冷却技术(Shearing-cooling-rolling,简称SCR技术)和在线固溶处理方法制备Al-3Mg-0.5Sc合金线材,研究不同热处理工艺对合金线材的微观组织和力学性能的影响。结果表明:SCR技术对合金线材产生强烈的单辊剪切塑性变形,在铝基体中产生大量的位错及初生Al3Sc强化相粒子,初生Al3Sc强化相粒子与热处理过程中沉淀析出的大量更为细小的次生Al3Sc强化相粒子共同与位错交互作用。当合金线材采用T6(SCR成形、在线固溶并人工时效)热处理制度时,320℃时效2h后合金线材的抗拉强度为353MPa;当采用T8(SCR成形、在线固溶、冷拔加工并人工时效)热处理制度时,合金材料的抗拉强度为378MPa;当采用T9(SCR成形、在线固溶、人工时效并冷拔加工)热处理制度时,合金线材的抗拉强度为435MPa。     

超高强度18Ni无钴马氏体时效钢的力学性能

研究了2000MPa级18Ni无钴马氏体时效钢的热处理对微观结构和力学性能的影响,并对无钴马氏体时效钢的强韧化机理进行了探讨.结果表明,固溶态18Ni无钴马氏体时效钢的硬度几乎不受固溶温度和固溶时间的影响;峰时效时屈服强度达到2000MPa以上,δ和KIc分别为9％,70Ma·m1/2,强度和韧性达到最佳配合.TEM观察表明,18Ni无钴马氏体时效钢通过在高密度位错基体中时效析出纳米尺度沉淀相Ni3（Mo,Ti）而实现强韧化,沉淀强化遵循Orowan位错绕过机制.