Mechanism of Enhanced Fracture Toughness in a Novel Al-Cu-Li-Ce Alloy

采用室温拉伸和Kahn撕裂测试方法,对一种加入不同含Ce量的新型Al-Cu-Li合金在T6态和T8态峰时效时的力学性能分别进行了测试;同时辅以扫描电镜和透射电镜对其断口形貌和晶界析出相相应的变化规律进行了研究。对所有状态样品的断口扫描照片和晶界析出相情况进行了统计。结果表明:T8态的强度值和UIE值(unit initiation energy)总体高于T6态,中等含Ce量的合金在T8态具有最高的强韧性配合。断口分析中发现:具有韧窝环绕金属间化合物特征的区域所占面积分数的变化趋势与UIE值变化规律一致;晶界分析表明:无析出带宽度的大小、晶界析出相的数密度和有效尺寸的变化决定了样品在不同Ce含量和热处理状态下的断裂阻力和裂纹扩展方式。     

Ce和Zr对新型Al-Cu-Li合金力学性能与组织的影响

本文通过微观观察和拉伸测试的手段,对比研究了在一种高Cu/Li比的新型Al–5.8wt%Cu–1.3wt%Li合金中分别加入Ce, Zr或者两者共同添加对其合金的微观组织与力学性能的影响。微观观察表明：当Ce和Zr共同添加合金与单一添加Ce或者Zr的合金比较,金属间化物弥散体由粗大的多边形颗粒转变成无规则的细小粒子,相应的拉伸断口断裂模式由脆性的沿晶断裂向塑性穿晶断裂转变。进一步微观分析表明：Ce的添加促进了Al-Cu-Li合金中主要强化相T₁的析出。Ce和Zr共同添加合金与单一添加Ce合金相比,由于相对较少的Cu被束缚在尺寸较小的AlCuCe弥散体中,该合金基体中的Cu过饱和度在固溶淬火后相对更高。因此,Al-Cu-Li-Ce-Zr合金与Al-Cu-Li-Ce合金相比较其析出相种类向T₁转变,尺寸变得更小,晶粒更加细化导致了该合金在峰时效时抗拉强度,屈服强度分别相对提高了19.6%和16.1%并具有与之相当的延伸率。     

均匀化热处理对新型Al-Cu-Li-Ce合金的微观结构的影响

本论文研究了一种添加Ce并具有高Cu/Li的新型Al–Cu–Li–Ce合金在双极均匀化热处理过程中微观结构的演化过程,并重点探讨了该合金中?1(Al8Cu4Ce)相的形成过程及其形成机制。在凝固过程中Ag, Mg富集的粗大的TB (Al7Cu4Li)相和原生的AlCuCe相共同形成。双极均匀化热处理后有两种类型的?1相出现。该相的形成模式包括，通过Ce不断的由Al基体向在TB相上新形核的?1相扩散并导致该粒子不断长大，以及原生的AlCuCe相通过不断缩水并伴随Cu,Ce向各个方向扩散，由之转变为细小弥散的?1相。同时分析发现在合金凝固过程中产生的这种先析AlCuCe相，不但能够促进晶粒形核，同时能够阻止晶粒进一步长大，最终导致含铈的铸态合金晶粒得到细化。     

一种新型Al-Cu-Li合金性能研究

摘 要: 设计一种新型Al-Cu-Li-Mg-Ag合金，探索热处理制度对新合金拉伸性能及裂纹扩展性能的影响，利用光学显微镜、透射电镜和扫描电镜等手段研究合金微观组织及断口形貌。研究结果表明：该新型铝锂合金经过540℃固溶1小时，（12?AaRT（5d） 145℃（20h））双级时效热处理后获得良好的综合性能：抗拉强度σb =443Mpa，屈服强度σ0.2 =397Mpa，延伸率δ=16.5%，裂纹扩展速率da/dn≈1.34*10-3mm/cycle（△K=30 Mpa*m1/2）。双级时效态下析出大量细小均匀的T1相，在保证合金强度的同时，提高合金的抗疲劳裂纹扩展性能。T8态下析出相对粗大的T1相，θ′相和极少量的S′相，合金强度达到项目要求，抗疲劳裂纹扩展性能较差。T3态下析出相数量少，合金强度不满足项目指标。     

Ce含量对新型Al-Cu-Li合金的凝固行为及其平衡相的影响

分别采用金相,扫描电镜,X射线衍射,电子探针和波谱分析的手段,对一种加入不同铈(cerium)含量(0, 0.1, 0.3, and 0.5 wt.%)的新型Al-Cu-Li合金的铸态微观结构进行了研究。结果表明：随着含铈量的增加,晶粒得到很大程度的细化;在含铈量不超过0.3wt.%的所有试验合金中,均观察到了一种 Mg Ag富集的Al₇Cu₄Li中间相;当含铈量达到0.5wt.%,一种新型的灰色CuSi(AgMg)相出现;然而粗大的杆状Al₂CuLi相在含铈量达到0.3wt%就已经完全消失。分析表明：铈添加导致本试验合金中的平衡相的析出序列和凝固行为发生了改变;同时分析发现在合金凝固过程中产生的一种先析Al₈Cu₄Ce相,不但能够促进晶粒形核,同时能够阻止晶粒进一步长大,最终导致含铈的铸态合金晶粒得到细化。     

热处理温度及析出相对镍基合金腐蚀性能的影响

利用金相法、扫描电镜、透射电镜(TEM)等技术研究了镍基耐蚀合金材料固溶时效处理过程中,晶间和晶内大量产生的析出相对材料性能的影响。通过实际摸索试验,对不同温度固溶时效处理以及微观组织变化、析出相出现的条件分析,研究了组织的变化以及析出相对材料性能的影响。结果表明析出相的类型与数量明显受处理温度的影响,析出相大量在晶界产生,几乎呈网状结构;拉伸形貌表明有析出相的断口属于沿晶脆性断裂。结合镍基耐蚀合金在油气田的应用环境,研究了镍基耐蚀合金在酸性环境下的腐蚀性能。碳化物析出相使得晶界形成贫铬区,引起晶内与晶界电位的差异而发生点蚀,点蚀主要集中在晶界处,析出相的存在造成材料耐蚀性下降。建议控制合适的工艺参数,控制碳含量在尽可能低的水平,避免大量析出物的生成影响材料的耐蚀性能。     

稀土Ce对新型Al-Cu-Li合金力学性能与组织的影响

对一种含有不同量微量Cerium的新型高Cu/Li比的Al-Cu-Li合金经过T6和T8热处理后的硬度和拉伸性能进行了测试,同时对该合金峰时效的显微组织进行了观察。结果表明:随着含Cerium量的增加,立方相和T1相的数量均在增加,θ′相数量减少。主要因为微量Cerium加入后,Cerium会以固溶态的形式存在,如果分布于{100}面和{111}面,将会有利于立方相和T1相的析出;同时,微量Cerium的加入抑制了Cu原子的扩散、GP的形成和最终θ′相的析出;T8态时,θ′相和T1相存在竞争析出关系,随Cerium含量的增加,T1相与θ′相的相对含量比会增加。利用IPP软件对T6态峰时效的各析出相的单位面积数密度,以及θ′相和T1相的尺寸分布进行了统计。统计发现:随Cerium含量的增加,总的形核点在增加;2#(0.15%Ce)合金θ′相尺寸比1#(0%Ce)合金更加均匀,这是因为1#合金中的θ′相与立方相之间存在竞争析出关系;3#(0.3%Ce)合金T1相尺寸比2#(0.15%Ce)合金更均匀,据此分析认为,时效初期3#合金比2#合金T1相形核点更多,可以推断,时效16 h时,2#合金的立方相发生了溶解,同时,T1相出现二次析出和快速生长。     

稀土元素铈（Ce）在金刚石工具胎体合金中的行为

本根据作的实验和基础测试结果,讨论稀土元素铈（Ce）在金刚石工具胎体合金中的行为;简要介绍过去十五年来稀土元素铈（Ce）在金刚石工具胎体合金中的应用概况,前景和后续工作,从微观上此前稀土元素Ce在金刚石工具胎体合金中的较好应用效果作出了有试验依据的解释。     

应变条件对Al-6Mg合金拉伸行为的影响

研究了Al-6Mg合金的拉伸行为.结果表明,合金在高温和高应变速率下发生脆性断裂,端口呈沿晶和解理混合状.微量元素促进脆化的发生.     

应变条件对Al-6Mg合金拉仲行为的影响

研究了Al-6Mg合金的拉伸行为。结果表明，合金在高温和高应变速率下发生脆性断裂，端口呈沿晶和解理混合状。微节元素促进脆化的发生。     

Al-Mg-Mn-Er合金组织及性能的研究

采用拉伸性能测试、光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,研究了Al-Mg-Mn-Er合金组织及性能,分析了Er在基体中的存在形式。结果表明,合金中的组织较均匀,存在AlMg相和Al2Er相,大小为100μm左右,第二相分布在晶界上。材料抗拉强度为189.29 MPa,伸长率几乎为零。断口分析表明材料为沿晶断裂,这与合金中的第二相粒子及杂质相有关。     

亚晶界对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火过程的影响

通过末端淬火试验研究了亚晶界对Al-7．01Zn-1．26Mg-1．43Cu合金淬火过程中的淬透性和第二相析出行为的影响。两组试样分别在440℃和480℃温度下固溶处理，以获得不同的再结晶分数。结果表明，亚晶界能够增大合金最大硬度值，但会明显降低淬透层深度。由于亚晶界的增加而引起的表面能的变化降低了相变激活能，故能够促进η’相的形成及向η相的转变。     

氢对2091合金力学性能及断裂行为的影响

用动态充氢慢拉伸试验研究氢对２０９１铝锂合金力学性能的影响,用离子探针、透射电镜和扫描电镜研究合金的微观组织和断裂行为。结果表明,２０９１合金具有明显的氢脆敏感性,氢降低合金原子间结合能。合金氢脆敏感性和断裂特征与微观组织有密切关系。     

真空处理和Ti含量对Mo-0.1Zr合金性能与显微

将粉末高能球磨,经压制、预烧、高温烧结和真空处理,制备Mo-0.1Zr(质量分数,下同)和含有不同Ti含量的Mo-0.1Zr-nTi(n分别为0.4,0.55,0.7,0.9)合金。研究真空处理和Ti含量对Mo-0.1Zr合金性能和组织结构的影响。结果表明,真空处理能够使Mo-0.1Zr合金的性能大大提高,尤其使合金的延伸率达到25.6%,达到甚至超过了锻造态合金的延伸率,合金的断口也由真空处理前的沿晶断裂特征转变为明显的穿晶断裂。Ti的添加,使Mo-0.1Zr合金生成了(Mo,Ti)xOy第二相粒子,第二相粒子存在于晶界之间,并随着Ti添加量的增加而增加,从而使合金的力学性能随Ti添加量的增加而下降。     

镍-铜高温合金主蒸汽滤网开裂失效分析

对某电厂镍基高温合金制造的主蒸汽滤网的开裂失效进行了分析.结果表明,造成主蒸汽滤网开裂的主要原因是晶界高温氧化,断口呈典型的沿晶开裂特征.主蒸汽滤网内孔涂层的成分与主蒸汽滤网基体接近,主要是多出了氧元素,其组织为Ni(Cu)＋Ni(Cu)O双相组织.内孔涂层上局部有开裂,进一步促进了基材的氧化与开裂.     

粗大第二相及时效析出相对Al-Mg-Si合金延性断裂的耦合影响

针对Al-Mg-Si合金采用不同固溶处理和时效处理获得粗大第二相颗粒与析出相颗粒之间体积分数的相对变化,研究粗大第二相颗粒与析出相颗粒对合金断裂应变的耦合影响.结果表明:两种颗粒间含量的相对变化对Al-Mg-Si合金断裂应变的影响呈非单调性,粗大第二相颗粒含量较高的合金经较高温度时效时,其断裂应变值高于粗大第二相含量较低但经较低温度时效的合金的断裂应变值.根据强韧化效果相对变化对此试验现象进行分析讨论,采用多尺度断裂模型很好地模拟了该两相颗粒对断裂应变的耦合影响.     

Cu-2.0wt%Be合金中晶界析出相对弹性性能的影响

本文对Cu-2.0wt%Be合金晶界处不连续析出相的形貌及其与热处理参数之间的关系进行了研究,利用正交试验设计的方法选取热处理参数,制备微观结构差距较大的样品,从中筛选所需样品研究了晶界反应物对滞弹性行为的影响。不连续析出相主要存在于晶界处,主要由γ相和α基体相组成。根据极差分析结果,影响晶界反应量的热处理参数主要为二级时效温度,其次为一级时效时间和二级时效时间。滞弹性行为分析表明,晶界反应量对样品加载过程中的变形量影响较大,这是由于不连续析出形成的γ相与基体为非共格关系,在γ相周围存在原子无序区域,位错在此处的湮灭引起原子重排,因此晶体产生滑移,造成合金塑性变形。而无晶界反应物的晶界两侧交错排列着γ’相,位错容易在此处塞积,阻碍晶体滑移。     

淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响

通过室温力学性能测试,光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响.结果表明:含Zr小于0.1%合金随着淬火速率的降低,由穿晶破断和沿晶开裂的混合型断裂逐渐转变成沿晶断裂;其主要原因是淬火速率降低使晶界无沉淀析出带(PFZ)宽化.含Zr大于等于0.1%的合金随着淬火速率的降低由穿晶破断为主的断裂逐渐转变成沿晶开裂和穿晶剪切的混合型断裂;沿晶断裂的产生主要是由于晶界无沉淀析出带宽化;穿晶剪切主要是由于慢速淬火过程中晶粒内部析出了大量粗大的η平衡相.     

Pd替代对Ti-Zr-Ni准晶合金中的相形成与稳定性影响（英文）EI北大核心CSCD

Pd能用来作为添加元素改善Ti-Zr-Ni准晶合金的吸氢性能,但是Pd添加的作用机制仍然不清楚。本工作通过采用XRD、TEM、DSC分析技术研究了Pd在Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20两个合金中对Ti、Zr的替代行为。结果显示：在前1个合金中,替代4%-6%（原子分数,下同）Ti或4%Zr能够确保纯二十面体准晶形成;在后一个合金中,替代3%-4%Ti或3%以下Zr才能形成纯二十面体准晶。这说明Ti具有更高的替代极限。Ti39Zr38Ni17Pd6与Ti36Zr40Ni20Pd4两个衍生准晶合金在400℃温度下退火会转变为晶体相,而它们的初始准晶合金Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20在400℃仍然结构稳定,这反映出添加Pd后准晶合金的热力学稳定性变低。这种替代趋势和准晶稳定性的降低很可能归功于Pd具有适宜的原子尺寸。     

2195铝锂合金力学性能及组织与热挤压及冷轧变形过程的相关性（英文）

采用挤压及后续冷轧变形制备2195铝锂合金板材,研究固溶处理后挤压板材及冷轧薄板的织构以及T8时效后的析出相及纵向强度。结果表明,挤压板T8时效时T1(Al₂Cu Li)相分布不均匀而且孕育期较短。挤压板固溶处理后未发生再结晶,变形织构Brass和S体积分数达55.28%。而冷轧薄板固溶处理后发生严重再结晶,且S变形织构消失。由于固溶态挤压板Brass和S织构分数高,其Schmid因子大,等效滑移系数量少,因而其屈服强度不高甚至低于固溶态冷轧板,但抗拉强度则明显较高。另外,在预变形后的时效过程中,这些变形织构促进T1相在优先滑移面析出,从而导致时效态挤压板屈服强度及抗拉强度均高于时效后的冷轧薄板。