时效时间对Cu-0.2Be-0.5Co合金组织及性能的影响

研究了时效时间对Cu-0.2Be-0.5Co合金显微硬度和导电率的影响,采用透射电子显微镜(TEM)观察分析了微观组织随时效时间的变化。结果表明:Cu-0.2Be-0.5Co合金在460℃时效条件下显微硬度和导电率随时效时间的变化规律基本一致:时效初期(0~2 h)急剧升高,时效中期(2~4 h)缓慢增加,时效后期(4~8 h)趋于稳定。析出相结构为Be12Co化合物相,与Cu基体的位向关系为[112]α∥[011]Be12Co。析出相的大量析出和弥散分布导致合金硬度的显著增加,由固溶态的97 HV0.1增加至时效2 h后的243 HV0.1;铜基体晶格畸变程度的恢复导致合金导电率显著增加,由固溶态的32.3%IACS增加至时效2 h后的57.1%IACS。在试验范围内,Cu-0.2Be-0.5Co合金经950℃×1 h固溶+460℃×2 h时效处理后综合性能优良。     

时效处理对Cu_xCrFeNiAl高熵合金组织与硬度的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了CuxCrFeNiAl(x=0、0.2、0.5、1.0、2.0)高熵合金,时效工艺为600℃×12h。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和数显硬度仪对高熵合金的微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cu含量较低时(x≤0.5),CuxCrFeNiAl的组织主要由BCC相、FCC相和α-NiAl相组成;Cu含量较高时(x≥1.0),CuxCrFeNiAl的组织主要由含Cr、Fe、Ni的FCC1相、含Cu、Ni的FCC2相和α-NiAl相组成。硬度测试表明,含有BCC相的CrFeNiAl合金硬度(HV)最高,约为641,而由FCC相组成的Cu2CrFeNiAl合金的硬度(HV)最低,约为375。时效处理后合金的物相未发生明显改变,但合金组织更加均匀,并在枝晶间区域有纳米颗粒析出,因而合金硬度与铸态相比略有提高。     

时效对新型Ti-Al-V中熵合金组织性能的影响

采用真空悬浮熔炼法制备出新型Ti-Al-V中熵合金,使用全自动密度天平测定合金密度,并对其分别在500 ℃和700 ℃下时效处理2 h,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和维氏显微硬度计研究时效温度对其显微组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明:Ti-Al-V中熵合金是一种轻质(密度4.18 g/cm³)、高硬度(铸态505 HV)新型合金;铸态和时效后的合金中均存在BCC结构的基体和HCP结构的富Ti板条状/粒状/针状析出相两种相结构;时效处理的合金中析出相数量相比铸态明显增加,并且时效温度提高,粒状/针状形貌的析出相数量进一步增加;铸态时合金的硬度较高,但力学性能均匀性差,随着时效温度的升高,合金硬度逐渐降低,但力学性能相对更均匀。     

挤压变形对Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金时效硬化效果的影响

对比分析了铸态和挤压态Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1. 5Al-1Zn-1Si合金在时效过程中的组织与硬度的异同,讨论了产生差异的原因。结果表明:挤压变形合金的时效硬化效果明显强于铸态合金的时效硬化效果。铸态合金随着时效温度的升高和保温时间的延长,析出的化合物增多,特别是Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Sn相。铸态合金经固溶和时效处理后的最大平均硬度为92. 12 HBW,比未经固溶时效处理时的硬度仅提高了7. 78%,且硬度测量误差范围波动较大。挤压变形合金随着时效温度的升高和时效时间的延长,大量颗粒状析出相均匀分布在基体上,析出相明显长大。挤压变形合金经固溶时效处理后的最大平均硬度为116. 94 HBW,比未固溶时效处理时的硬度提高了21. 4%,且硬度误差波动范围较小。挤压后合金经过固溶时效处理后,材料的性能稳定性明显提高。     

烧结温度对AlTiVZr_(0.2)B_(0.2)高熵合金组织和性能的影响

采用真空热压烧结工艺,在不同的烧结温度下制备了AlTiVZr_(0.2)B_(0.2)高熵合金,对合金的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,AlTiVZr_(0.2)B_(0.2)高熵合金主要由简单立方结构的基体相和大量球状的黑色TiB_(12)与白色Al_3Zr_2析出相组成,其密度低于目前常用的TC4钛合金,而硬度和压缩强度均高于TC4钛合金。1 100℃制备的高熵合金具有最高的硬度(809.7HV)、抗压强度(2 080MPa)和比强度(432.7×10~3 N·m/kg)。原因在于1 100℃烧结时,组织中的TiB_(12)与白色Al_3Zr_2析出相弥散度最高,分布最均匀,具有最好的弥散强化效果。     

AlCrMoTiNi(Zr)高熵合金的组织与性能

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoTiNi和AlCrMoTiZr两种合金,采用X射线衍射仪、扫描电镜和数显硬度计对铸态和退火态合金的组织与硬度进行了分析。结果表明,AlCrMoTiNi合金由FCC和BCC固溶体组成,而AlCrMoTiZr合金由BCC相和金属间化合物组成,两种合金经700~1 000℃退火后,其物相和组织结构并未发生明显改变。AlCrMoTiNi和AlCrMoTiZr铸态合金的硬度(HV)分别为447和623,退火后最高硬度(HV)分别达到615和656。     

铜模铸造Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)合金微观组织及时效工艺

采用铜模铸造制备了直径为20mm的Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)合金棒,研究了其铸态和冷轧态组织以及时效温度和时间对其电导率及力学性能的影响。结果表明,Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)铸态合金由细小的等轴晶粒组成,晶界处存在少量共晶组织,冷轧后晶粒在轧制方向上被压扁、拉长,形成条带状变形组织。在不同时效温度下,合金硬度(HV)随时效时间的延长先增加后减小,而电导率随时效时间的延长先迅速增大后趋于稳定,经过450℃×1h时效后,硬度(HV)达到172,抗拉强度为460MPa,电导率为34.86 MS/m。     

Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为

研究了时效处理后不同程度冷变形的Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为,利用光学显微镜和透射电镜分析了合金时效过程和显微组织,并对其孪晶及析出相进行了标定;同时研究了时效处理和冷轧变形量对合金导电率和显微硬度的影响,建立了导电率方程和时效析出动力学方程,探讨了合金的时效强化机制和时效析出动力学。结果表明:经过时效处理,Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的硬度和导电率均得到提升;Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金经40%冷轧变形后,在500℃时效1 h后,其导电率为44%·IACS,显微硬度为255 HV0.1。Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金在500℃时效时,合金析出相析出完成所用时间最短。     

Mg_(96.17)Zn_(3.15)Y_(0.5)Zr_(0.18)合金高压下固溶处理时效硬化研究

在4 GPa高压下对Mg_(96.17)Zn_(3.15)Y_(0.5)Zr_(0.18)合金进行600~800℃固溶处理,之后在200℃进行等温时效处理.利用TEM,HRTEM,SEM,XRD等分析方法研究了高压固溶及随后时效处理后合金的显微组织,并测试了4 GPa高压下固溶处理后合金的时效硬化曲线.结果表明,在4 GPa高压下固溶能大幅提高Zn在Mg基体中的溶解度,Zn的溶解度由常压下400℃固溶后的2.11%(质量分数,下同)提高到4 GPa高压下700~800℃固溶后的约6.60%,获得了过饱和a-Mg固溶体.在随后的200℃温时效过程中,高压固溶合金在较短的时间内即可获得较高的近峰值硬度,4 GPa下800℃固溶的合金近峰值时效硬度高达105 HV,比400℃固溶处理合金近峰时效硬度(81 HV)提高了约30%.HRTEM观察表明,4 GPa高压下固溶合金时效沉淀析出相具有很高的析出密度,且析出相中含有粒状准晶I-Mg_3Zn_6Y相.     

热处理工艺对AZ80镁合金组织和硬度的影响

挤压态AZ80镁合金分别在380、410、440℃固溶处理2h,固溶后的部分镁合金分别进行单级时效及双级时效处理。研究了固溶温度、单级时效及双级时效处理对AZ80镁合金组织和硬度的影响。结果表明:随固溶温度的升高,β-Mg_(17)Al_(12)共晶组织逐渐分解溶入α-Mg基体中,合金硬度也随之升高,440℃时晶粒变粗大;单级时效处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相以连续和非连续的形式从α-Mg基体中析出,导致硬度大幅提高;双级时效处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相的析出数目更多,尤其是晶内β-Mg_(17)Al_(12)相的连续析出,最高硬度能达到88.32 HV。     

铸态和退火态Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼法熔炼出Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金,并在600、800和1000℃下进行真空退火热处理。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、硬度计、万能试验机以及电化学工作站对合金铸态和不同温度退火态的微观组织、硬度、压缩力学性能以及在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性进行研究。组织分析表明:铸态和退火态的Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)合金均由富(Cr,Fe)的FCC、富(Al,Ni,Ti)的BCC和σ三相组成,但退火处理使合金的组织形貌和各相的相对含量发生了改变,铸态下的粗大白色FCC柱状晶转变为细小的FCC+BCC+σ的混合组织;随着退火温度的升高,BCC和σ相含量增加。800℃退火态合金成分均匀性最好,1000℃退火态合金由于退火温度过高,组织粗大,元素偏析重新加剧。硬度试验和压缩试验结果表明:合金在铸态和3种温度退火态下的硬度都较高,表现出良好的抗回火软化能力;800℃退火态合金中由于BCC和σ相的增加,其硬度和屈服强度最高,但塑性最差。1000℃退火态合金由于大量σ相的析出以及组织粗大,其屈服强度、断裂强度和压缩形变率都急剧降低。600℃退火态合金具有理想的FCC、BCC和σ相的组成含量,其综合力学性能最好。电化学腐蚀试验表明:铸态和3种温度退火态的合金在3.5%NaCl溶液中都表现出良好的耐蚀性,800℃退火态合金由于其成分均匀性最好,耐蚀性最好。     

热处理对Mg-5Sn-1Si合金组织及硬度的影响北大核心CSCD

采用Ar气保护制备了Mg-5Sn-1Si(质量分数,%)合金,并研究了合金的铸态组织和在480℃固溶处理及180℃和280℃不同时效热处理对合金组织中析出相演变的影响及组织与硬度的关系。结果表明,合金铸态组织由α-Mg、共晶Mg2Si、共晶Mg2Sn三相组成;经480℃固溶处理后Mg2Sn相完全固溶,粗大的Mg2Si相得到少量球化;时效处理过程中Mg2Si相得到球化。在180℃时效时,Mg2Sn无沉淀析出,硬度较低,时效保温24 h仅为24.1 HV。在280℃时效时,细小的Mg2Sn相弥散析出并使合金的硬度明显升高,时效保温18 h达到峰值硬度47.6 HV,并随时间的延长出现过时效现象。280℃时效初期,组织中形成较宽的无析出带(PFZ),随着时效时间的延长无析出带PFZ消失。     

Er元素添加对Al-7.7Li合金时效强化及显微组织的影响

通过显微硬度测试及三维原子探针(3DAP)分析对Al-0.03Er、Al-7.7Li、Al-0.03Er-7.7Li (at%)合金的时效强化与显微组织进行了研究。结果表明,Al-0.03Er合金在350℃等温时效10 min达到峰时效硬度38HV,相比固溶态硬度提升了12 HV。Al-7.7Li合金在190℃等温时效24 h达到峰时效硬度98 HV,相比固溶态提升了56 HV。Al-0.03Er-7.7Li合金经350℃/1 h+190℃/8h双级时效后,硬度达108 HV,相比固溶态提升了66 HV,其强化效果为Al-0.03Er、Al-7.7Li合金强化效果的叠加。对此状态的Al-Er-Li合金显微组织进行分析,结果表明,合金中有3种析出相:Al_3Er、Al_3Li及以Al_3Er为核、Al_3Li为壳的Al_3(Er,Li)相,说明先析出的Al_3Er能作为Al_3Li异质形核的核心,从而促进了Al_3Li的析出,使Al-Er-Li合金强度高于Al-Li合金的强度。     

时效处理对Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金组织与力学性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2(x=0、0.5、1.0、2.0,记为C1~C4合金)高熵合金,在700℃和800℃退火12h后对其微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态主要由BCC相、FCC相和HCP相组成、经700℃退火处理后,合金物相均未发生明显改变,表现出良好的热稳定性;经800℃退火后,除C2合金外,其余合金的FCC相转变为BCC相。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金经700℃和800℃退火后,其微观组织为枝晶和枝晶间组织,并随Cr含量的增加,枝晶间区域扩大。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态、700℃和800℃退火态的硬度均随Cr含量的增加而提高,但是增加幅度较小。800℃退火处理后,C4合金的硬度(HV)由441增加至480,增幅仅为8.8%,表现出相对较弱的时效硬化现象。     

微合金化Cu-Ni-Sn-P合金的组织和性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微维氏硬度计和涡流电导率仪,分析了不同镍锡比对Cu-Ni-Sn-P合金铸态、固溶态及时效态组织和性能的影响,从而优化了Cu-Ni-Sn-P合金中镍和锡元素的成分配比,同时研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金组织和性能的影响。结果表明,Ni∶Sn为1∶2时Cu-Ni-Sn-P合金(Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金)的综合性能最佳,固溶时效处理后硬度最高达119.9 HV0.5,电导率为35.0%IACS。时效前经过30%预冷轧变形能提高时效峰值硬度,450 ℃时效后硬度可达164 HV0.5。断口组织多为韧窝,韧性较好,抗软化温度为480 ℃。时效强化析出相与位错为切过关系,析出相呈现为球形Ni-P颗粒;晶界处析出颗粒较大,晶内析出的颗粒普遍较小,尺寸介于几十纳米到数百纳米之间。     

Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金组织和硬度研究

使用真空熔炼炉和激光熔覆设备制备了块状和涂层Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金,使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,两种方法制得的Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金均为BCC结构,但涂层仅由一种BCC结构相组成;而真空熔炼的块体高熵合金则是由两种BCC结构相组成,其具有不同的成分但具有相同的晶格常数。退火处理使晶格常数减小,块体由0.291 6 nm变成0.290 3 nm;涂层由0.290 7 nm变成0.288 9 nm。激光熔覆制备的涂层比真空熔炼制的块体合金具有更高的硬度。退火处理消除了合金的内应力,从而导致硬度略有下降,涂层硬度(HV)由853.8降至798.6;块状合金硬度(HV)由664.7降至650.9。     

等离子熔覆AlCoCrCuFeNiMnV_(0.2)C_x高熵合金的组织结构

利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备Al Co Cr Cu Fe Ni Mn V0.2Cx(x=0,0.02,0.05,0.1,0.2,摩尔比)高熵合金熔覆层,采用XRF、OM、SEM、XRD、显微硬度计等分析了熔覆层的合金成分、微观组织、物相结构以及显微硬度。结果表明,熔覆层基体组织均为典型的树枝晶结构,由FCC+BCC固溶体组成,枝晶为BCC相,枝晶间为FCC相。当x为0.05~0.2时,熔覆层组织中有大量VC相在枝晶内析出,其形态多呈十字状和多边形颗粒状。由于碳的固溶强化作用和VC的析出相强化作用,随着碳含量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当x=0.2时,显微硬度达到572.4 HV。     

粉末冶金制备AlCrMnMoNiZr(B0.1)合金的组织与性能

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMnMoNiZr、AlCrMnMoNiZrB0.1高熵合金,用X射线衍射仪、扫描电镜和数显硬度计对铸态和退火态合金的组织与硬度进行了表征.结果表明,两种高熵合金的组织均为富(Cr,Mo) BCC相和金属间化合物的混合组织.两种合金经700～1 000℃退火后,其物相和组织结构并未发生明显改变,合金的硬度(HV)在铸态和高温退火态均保持在525以上,表现出较好的高温稳定性.微量元素B具有较好的固溶强化作用,使合金的铸态硬度(HV)由528增加至741.     

Mg—Gd—Ag—Zr合金的组织与力学性能

对Mg-18.6Gd-1.9Ag-0.24Zr合金铸态、T4态和T6态的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,该合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg5Gd相组成;T4态时由过饱和α-Mg固溶体和H2Gd相组成;峰值时效态的析出相为β相.该合金具有明显的时效强化效果,在200、225、250℃温度下的时效处理结果发现,随着时效温度的升高,合金的峰值时效硬度下降,到达峰值硬度的时间大为缩短.其中200℃下的峰值时效硬度(HV)最高,达到了134.合金经过200℃的峰值时效处理后具有最高的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为291.0 MPa、383.5 MPa和1.17%.     

固溶时效过程中高导热Al-9Si合金组织性能演变

采用水冷铜模制备高导热Al-9Si-Mg-Cu合金铸态试样,经固溶、时效处理后,分析了合金在不同状态下的显微组织、析出相形貌和分布、合金的硬度及导热性能,研究了固溶时效过程中合金的组织演变。结果表明,铸态下合金主要由初生α-Al、共晶Si相、Mg_2Si相以及富Fe相组成;经过固溶和时效处理后,合金物相组成与铸态保持一致,但析出相显微组织形貌和分布明显发生变化;在固溶过程中,共晶Si相明显细化,时效处理后分布更为均匀,而Mg_2Si和AlSiMgFe及AlSiMgCu相在时效处理后尺寸细小、分布均匀;固溶时效处理对析出相形貌、尺寸和分布均产生影响,将减少自由电子传输过程中的散射中心数量,降低散射几率,构建更有利于自由电子传输的通道,从而实现合金力学性能和导热性能的同时优化;最终,制备合金的显微硬度(HV)达到122.92,热导率达到162.73W/(m·K)。