Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

异步热轧对钛合金Ti-6Al-4V微观组织及力学性能的影响

通过异步/同步热轧实验研究了异步热轧工艺对钛合金显微组织和力学性能的影响。实验表征了试样的显微组织、力学性能、断口形貌和微观取向。实验结果表明,复杂应变路径较之简单应变路径能更好的细化晶粒及同时提高强度和塑性,并且表层晶粒小于中心晶粒。异步轧制工艺相比同步轧制能更好获得细小晶粒。异步轧制试样的强度及塑性值高于同步轧制试样相应值,提高异步速比可提高强度及塑性值。异步轧制试样的塑性变形机制可能是滑移,而同步轧制试样塑性变形机制为滑移或孪晶。     

6061/AZ31B/6061对称复合板的组织与力学性能研究

本文在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到的铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了微观组织、拉伸性能和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg17Al12和Mg2Al3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

热轧5A06/AZ31铝镁复合板结合界面

用热轧法制备了5A06/AZ31铝镁层状复合板材,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、多功能力学性能试验机等仪器,研究分析了轧制工艺参数对5A06/AZ31铝镁复合板界面形貌及结合强度的影响,并分析了其结合机制。轧制温度、压下率分别控制在430℃～450℃、35%～50%时热轧制备的5A06/AZ31铝镁层状复合板具有良好的结合界面,其结合界面具有一定的元素扩散层;扩散层厚度影响着复合板的结合强度,界面结合强度随轧制变形量和温度的增加呈现先增后降的现象;在轧制温度450℃、压下率45%时出现强度峰值,约为72. 57N/mm~2。     

Al-5Ti-1B对AZ31合金组织与性能的影响

研究了Al-5Ti-1B中间合金不同添加量对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在AZ31镁合金中添加Al-5Ti-1B中间合金有利于组织性能的改善。在试验中,添加量控制在0.5%为佳,此时,合金晶粒尺寸达到最小,约为170μm,是AZ31镁合金未添加细化剂时晶粒尺寸的30%,抗拉强度及伸长率分别达到最大。AZ31镁合金组织性能的变化主要与Al-5Ti-1B中间合金中的游离Ti和TiB2有关。     

Ti-6Al-4V合金的疲劳性能

简要综述了Ti-6Al-4V合金的显微组织和织构对其疲劳性能的影响及其机理.     

热处理对热轧不锈钢复合板组织性能的影响

对热轧奥氏体不锈钢复合板的热处理工艺进行了研究,利用金相显微镜对基层碳钢组织进行了观察,通过剪切、拉伸及冲击等试验对热处理前后的界面结合性能及力学性能进行了研究,并对复层不锈钢耐蚀性进行了测量.结果表明,热轧不锈钢复合板基层碳钢组织主要为铁素体和珠光体,强度较低,复层不锈钢的耐腐蚀性也较差;快冷处理后,复合板的强度增加,但由于快冷基层碳钢产生了大量的马氏体和贝氏体组织,塑性明显下降.回火后试样的塑性有明显改善,但仍不能满足使用要求.快冷+缓冷处理后,碳钢层组织为较细小铁素体、贝氏体和少量珠光体,不锈钢复合板力学性能符合标准要求.热处理后的不锈钢复合板抗剪切强度均＞ 380 MPa,界面结合性好;复层不锈钢的腐蚀速率从热轧后的36.2 g/(m2-h)降低到了2 g/(m2·h)左右.最佳热处理工艺为高温(1000℃)快冷+低温(500℃)缓冷.     

热循环对Ti-6Al-4V合金显微组织与疲劳性能的影响

对Ti-6Al-4V轧制板材依次进行了920_oC, 800_oC, 850_oC, 900_oC四次热循环,研究了材料在每次热循环后的显微组织及微观织构的演变,并对热循环前后的拉伸和旋转弯曲疲劳性能进行了比较。结果表明,原材料中存在的长条a相发生再结晶后趋于等轴化,其组织不均匀性在920_oC,800_oC两次热循环后得到根本性改善,再经历850_oC, 900_oC两次热循环后,初生a相进一步等轴化并稍有长大,其体积分数维持稳定。原材料具有较强的横向织构,有多个平行于轧制方向的宏观带存在,导致了轧向的疲劳性能优于横向,中值疲劳极限分别为497MPa/474MPa。热循环后横向织构强度有所减弱,并且出现了一定程度的(0001)基面织构。经历4次热循环后,材料的显微组织发生粗化,拉伸强度降低了约20MPa,轧向/横向的中值疲劳极限下降至441MPa/441MPa。     

轧制复合板及焊接接头组织与力学性能

为了能够更好的指导复合材料焊接工艺的制定,采用自熔等离子弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊3种焊接方法进行组合焊接。焊后通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析方法,分析了轧制复合板及其接头的微观组织、界面元素分布、显微硬度及拉伸性能。结果表明,基材和覆材（复合材料的耐腐蚀层）界面元素扩散层厚度约10μm,由于增碳层和脱碳层的存在,显微硬度值随之升高和降低,抗拉强度达665 MPa,断口形貌呈韧脆混合断裂特征。焊接后,基材与过渡层焊缝界面扩散层厚度约5μm,基材与覆层焊缝界面扩散层厚度约3μm;第一道覆层焊缝由于受到多道焊缝焊接热的作用,铁素体体积分数含量达65%,平均显微硬度约380 HV0.2;接头抗拉强度与复合板相比降低约11%,断口韧窝大小、深度明显减小,断裂在焊缝处。     

退火温度对热轧5052/AZ31/5052镁铝复合板组织和性能的影响

对5052/AZ31/5052热轧镁铝复合板进行160℃～340℃的退火处理,研究了退火温度对复合板界面组织、镁合金基体组织和室温力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,原光整的复合界面转变为具有一定厚度的扩散层,扩散层的厚度不断增加。退火后,镁合金基体组织孪晶消失,形成等轴的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸随退火温度的升高先减小后增大。同时,退火后复合板的屈服强度和抗拉强度有所下降,屈强比降低,断后伸长率明显提高。在200℃下保温60 min后空冷,复合板的综合性能最好。     

AZ31镁合金挤出板降温热轧的组织和织构的演变

研究AZ31镁合金挤出板坯在降温热轧过程中的组织和织构的演变规律.结果表明:退火前滑移和孪生是主要的变形机制和取向硬化机制;退火后长条晶的滑移和细小等轴晶晶界扩散迁移的共同作用成为主要的变形机制;随着压下量的增大,析出物开始破碎和分散,压下量在70%～80%之间时,基面织构组分的取向密度存在突变最大值,形成硬取向较强的{0001}基面织构,软化退火能大幅减弱硬取向;通过一道67%大压下量和一次软化退火可顺利地将AZ31镁合金轧制成厚0.5 mm的薄板.     

6061-T6/AZ31B异种金属激光焊接接头组织及性能

采用高功率、高速激光焊的方法,实现了3 mm厚6061-T6/AZ31B异种金属对接接头的焊接。利用体视显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头的宏观形貌、显微组织及成分、断口特征进行分析,并测试了接头的显微硬度和抗拉强度。结果表明,焊缝内部近镁侧焊缝区及镁侧熔合区存在大量Al_(12)Mg_(17)相,其余区域为α(Al)和Al_2Mg_3两相混合组织。金属间化合物的存在导致焊缝内部显微硬度明显高于两侧母材,接头的抗拉强度可达34 MPa,拉伸断裂位置在近镁侧焊缝区,为典型的脆性断裂。     

Ti-6Al-4V厚板研制

研究了锻造工艺、热轧工艺对Ti-6Al-4V合金40 mm厚板力学性能、显微组织和超声检验的影响.结果表明采用多火次锻造-两相区大加工率轧制工艺可生产出各项技术指标符合XJ/BS5154规范要求的厚板,且质量水平与美国同类产品相当.     

Ti-6Al-4V钛合金厚板组织、性能研究

探讨了轧制及热处理对Ti-6Al-4V钛合金厚板材组织变化的影响.对板材室温、低温及高温状态下的力学性能进行测试,利用扫描电镜观察了合金板材的断口形貌.结果表明;采用低氧含量、两相区加工以及强化热处理工艺制备的Ti-6Al-4V合金板材可获得良好的强度、断裂韧性及塑性匹配.     

电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的组织与性能（英文）

电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金,对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性,其中X向、Y向强度较高,Z向强度低但塑性较好;消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响;热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低,但具有良好的塑性与韧性,同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求,但与锻件标准HB5432相比仍有差距。     

等通道转角挤压制备7075Al/AZ31复合板界面组织及结合强度北大核心CSCD

在573 K,通过等通道转角挤压成功制备了7075Al/AZ31复合板,并采用SEM、EDS、XRD和剪切实验研究了挤压道次及退火温度对复合板界面层组织和性能的影响及剪切断裂面的组成。结果表明:1道次等通道转角挤压制备的复合板界面处形成厚度为20μm均匀致密的扩散层,由Al_3Mg_2相和Mg_(17)Al_(12)相组成,Al_3Mg_2相层厚(17μm)是Mg_(17)Al_(12)相层厚(3μm)的5.6倍。2道次等通道挤压后,扩散层厚度无变化,但是出现了裂纹,剪切强度大幅下降,剪切断裂面发生在Al_3Mg_2相层。复合板界面层在473 K退火,扩散层厚度无变化,裂纹无改善,剪切强度略有提高;573 K退火,复合板扩散层中的Al_3Mg_2相层和β-Mg_(17)Al_(12)相层均急剧增厚,微裂纹被焊合,剪切强度均大幅下降。在相同处理状态下,1道次ECAP复合板剪切强度均高于2道次ECAP复合板,473 K退火处理后,强度高出30.11%。573 K退火处理后,强度高出12.4%。故利用等通道转角挤压法制备7075Al/AZ31复合板,1道次比较合适,扩散层退火温度不宜超过473 K。     

通过焊接与轧制制备的不锈钢/碳钢复合板的组织与性能

采用焊接与轧制技术制备不锈钢/碳钢复合板,并对其微观组织、力学性能及退火对复合板的力学性能影响进行了分析。结果表明:不锈钢侧为奥氏体,晶粒细小,碳钢侧为铁素体和少量的珠光体组织;钎缝是由富铜相及其周围的富银相固溶体和黑色富铜相与相间的白色富银针状相组成的共晶组织。复合板的抗拉强度高于基材钢板;退火后,复合板的抗拉、抗弯强度及其整体硬度值明显下降,而冲击吸收能量、剪切强度有所提高。     

热氢处理对MIM Ti-6Al-4V组织及性能的影响

系统研究了热氢处理过程中MIMTi-6Al-4V相组成和显微组织的演变规律,尤其是置氢量变化带来的影响,以实现通过热氢处理改善合金力学性能的目的。结果表明,在650℃置氢时,随着置氢量的增加,首先合金中的β相增多,然后开始析出δ相氢化物,并形成越来越多的细小针状组织。在850℃进行固溶和620℃进行等温时效使得合金中的溶氢分布更均匀,δ相的析出更充分,针状组织更加丰富。在720℃进行真空除氢处理后,合金的显微组织保持了细小针状组织的特征,并且置氢量越大时除氢后显微组织的细化效果越显著。置氢量为0.51%(质量分数,下同)时MIMTi-6Al-4V经热氢处理后极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高11%、13%和19%。     

铜夹层Ti-6Al-4V/AZ31B异种金属的扩散连接

采用纯铜(Cu)箔作为中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与镁合金AZ31B异种金属进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜、能谱仪等对连接接头进行微观分析,利用拉伸试验获得接头强度。结果表明:530℃的扩散焊接头结合良好,界面区呈层状结构,相结构依次为γ-Cu固溶体、Cu3Ti、Cu2Al、Mg-Cu-Al三元金属间化合物、Mg17(Cu,Al)12及(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织。520℃时,AZ31B/Cu界面无液相产生,无法实现AZ31B与Ti-6Al-4V的可靠连接;530℃时,共晶组织与金属间化合物共存于接头界面区,形成冶金连接;焊接温度为550℃时,共晶组织消失,接头界面区Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布。焊接接头的剪切强度随保温时间的增加呈先上升再下降的趋势,30 min的接头剪切强度达到最大值,约为61 MPa。