高密度钨合金性能的计算机数值模拟研究──钨含量对合金性能的影响

提出了一个钨合金的组织结构模型,在一定的假设条件下用有限元方法和计算机数值模拟研究了钨合金力学性能和钨含量的关系。结果表明;随钨含量增加,合金屈服强度提高,但弹性变形量和延伸率均降低。当钨含量＜85％（质量分数,下同）时,合金抗拉强度随钨含量增加而增加;当钨含量＞85％时,合金抗拉强度随钨含量增加而降低,在钨含量为85％附近达到最大值。在低钨含量合金中（＜90％）,高应力主要集中在钨颗粒中,随钨含量增加,粘结相中应力水平降低;在高钨含量合金中钨颗粒和粘结相中应力水平基本相同,随钨含量增加,粘结相中应力水平增加。     

铝含量和退火温度对锆铝合金相组成和力学性能的影响

利用非自耗电弧炉熔炼了Al含量为6.0%,7.0%,8.0%(质量分数)的锆铝二元合金,通过退火过程中的包析反应得到了不同相组成的Zr3Al基合金,借助光学显微镜、XRD分析研究了合金的金相组织和相组成,进行了显微硬度测定和拉伸试验。结果表明:铸态的锆铝合金显微硬度随着铝含量的增加而增大;退火可得到组织均匀的Zr3Al基合金,其显微硬度和抗拉强度主要与相组成和基体晶粒大小有关,而与第二相的形态无关;合金的显微硬度、抗拉强度随着Zr3Al相的增多而增大,延伸率随着Zr3Al相的增多而减小;合金的显微硬度、抗拉强度和延伸率随着Zr3Al晶粒的细化而不同程度地增大。     

变形及热处理对Al-Sc二元合金力学性能与导电性能的影响

研究了Al-x Sc(x=0、0.10%、0.45%、0.70%)合金在挤压变形、拉拔变形和热处理过程中的力学性能和导电性能的变化。结果表明,铸态Al-Sc二元合金的强度都随Sc含量的增加而增加,而电导率逐渐降低。挤压变形后,Al-Sc合金的晶粒均有所细化,屈服和抗拉强度大幅提升,塑性略有下降;拉拔变形后,加工硬化使各Al-Sc合金的强度进一步提高,伸长率大幅降至1%左右;经过400℃保温2 min+300℃保温150 min的热处理后,Al-Sc合金的伸长率大幅提升,纯铝和Al-0.1%Sc合金的强度降低,然而添加0.45%和0.70%Sc的合金强度却有所升高,这主要是由于热处理后含Sc第二相析出导致的。两种变形过程对Al-Sc合金电导率的影响很小,热处理可通过分解铝钪固溶体大幅提高Al-Sc合金的电导率。最终制备的Al-0.45%Sc合金屈服强度,伸长率和电导率分别为210 MPa,7.2%,34.8×106S/m,兼具良好的力学性能和导电性能。     

Mg-Bi合金的显微组织和力学性能

采用挤压铸造和挤压变形工艺制备了Mg-Bi二元合金,通过金相显微镜分析,室温拉伸性能测试,X射线衍射分析,SEM和EDS等手段,研究了Mg-Bi合金在铸态和热挤压态的显微组织和力学性能.结果表明:铸态Mg-Bi合金随着Bi含量的增加,伸长率逐渐降低,抗拉强度逐渐增加,当Bi含量达10wt.％以上,抗拉强度降低;Mg-Bi合金铸锭经450℃、3h保温,挤压比为12.76热挤压后,随Bi含量的增加,抗拉强度与伸长率均逐渐增加,当Bi含量达12wt.％时,抗拉强度为219.68 MPa,伸长率为13.43％,Bi含量继续增加,合金抗拉强度及伸长率呈下降趋势;挤压态Mg-Bi合金的力学性能是晶粒细化与Mg3Bi2综合作用的结果,当Bi含量大于12wt.％后,形成较多粗大的Mg3Bi2相是导致合金力学性能下降的主要原因.     

Tensile behavior change depending on the varying tungsten content of W–Ni–Fe alloys

Tungsten heavy alloys (WHAs) are metal–metal composites consisting of nearly pure spherical tungsten particles embedded in a Ni–Fe–W or Ni–Co–W or Ni–Cu–W ductile matrix. In this dual phase alloy, there are several complicated relations between the ductile matrix and hard tungsten particles. The aim of this research was to examine the effect of varying tungsten content on the microstructure and mechanical properties of tungsten heavy alloys. The microstructural parameters (grain size, connectivity, contiguity and solid volume fraction) were measured and were found to have a significant effect on the mechanical properties of tungsten-based heavy alloys. The result shows that the binding strength between the W and the matrix phase has a major influence on the ductility of tungsten-based alloys. The larger this binding force is, the better the ductility is.     

95W-3.5Ni-1.5Fe合金高温性能、组织及断裂机制

研究了95W-3.5Ni-1.5Fe合金在400～1100℃范围内的高温拉伸力学性能及其断口特征,并分析了其断裂机制.结果表明:合金的抗拉强度及屈服强度均随温度升高而降低,延伸率和断面收缩率随温度升高呈现先增加后降低的关系,600℃时延伸率和断面收缩率达到最大值.对其断口分析结果表明:在400～600℃范围内,由于钨相发生了塑脆转变,钨颗粒塑性提高使得两相协调变形能力增强,合金塑性提高.而当温度升高到700℃以上,粘结相发生动态再结晶软化,钨相和粘结相界面结合强度大幅度下降,外加应力不能由粘接相传递到钨颗粒,其两相协调变形能力变差,导致合金强韧性急剧下降.     

Cu含量对Al-2.5Mg-xCu-0.2Si合金微观组织和性能的影响

研究了Cu含量对Al-2.5Mg-x Cu-0.2Si合金微观组织和性能的影响。结果表明:由于形成Cu、Mg原子团簇,加入Cu的合金的显微硬度在时效初期有明显的快速硬化。随着时效时间的延长,由于S′相和GPB的形成使得合金的硬度再次提高,并达到硬度峰值。快速硬化的硬度值和峰值硬度值均随铜含量的增加而增加。铜含量增高,合金的抗拉强度和屈服强度增加明显,延伸率降低。含铜量增高,合金的抗晶间腐蚀能力变差。当Cu含量低于1.14%(质量分数,下同)时,合金具有良好的抗晶间腐蚀性能;但含铜2.10%的合金抗晶间腐蚀性能显著降低。实验结果表明:含铜量为1.14%的合金具有较好的机械性能和抗腐蚀能力。     

Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金铸造组织与力学性能

采用正交试验方法,通过砂型铸造制备9种不同成分的Mg-Nd-Gd-Zn-Zr系镁合金。研究该系列镁合金的铸造组织和室温力学性能,并通过对力学性能试验数据的分析,研究主要合金化稀土元素Gd和Nd的作用。研究发现:该系列镁合金铸态组织为α-Mg基体和Mg12Nd化合物。经过固溶处理后,铸态组织中晶界上的化合物大部分溶入基体,但在晶界上还有一些颗粒状的化合物。Gd含量越高,合金的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率就越高。Nd含量越高,抗拉强度和屈服强度也越好,但延伸率在Nd含量超过2水平(2.85%)后会降低。抗拉强度和屈服强度受Nd含量的影响最大,Gd含量的影响次之。Zn含量越高屈服强度越高,但抗拉强度和延伸率降低,其中延伸率受Zn含量的影响最大。     

热处理对Ti30Nb5Ta6Zr合金组织和力学性能的影响

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金在β相区固溶和时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明,在β相区固溶水淬后组织为亚稳β相。低温时效时析出ω相,随着时效温度的升高,逐渐析出α相。合金的强度和弹性模量随时效温度的升高先升高后下降;延伸率先降低后升高。合金在800℃固溶+500℃时效后综合力学性能优良,可以满足牙科植入要求。     

自然时效效应及预时效处理对7A20铝合金组织性能的影响

研究了中强度7A20铝合金的自然时效硬化效应及预时效处理对组织和性能的影响。采用光学显微镜和透射电镜表征了其微观组织结构,采用维氏硬度计和万能拉伸试验机测试了其硬度和力学性能。结果表明:固溶态7A20试验铝合金的自然时效硬化效应明显,12天后硬度由56 HV0.5提高到122 HV0.5,提高了117.86%。经120 ℃×10 min预时效处理后,自然时效硬化增量最低,相比于固溶态降低了16 HV0.5,有效抑制自然时效硬化效应;同时,预时效处理提升了烘烤硬化效应,烘烤硬化后屈服强度提升了166 MPa,抗拉强度提高了51 MPa,伸长率降低了7%。烘烤处理前,其晶内的强化主要来自于与基体共格的GP区,烘烤处理后为尺寸小于5 nm、弥散分布的η′强化相。     

钇含量对电弧增材制造2319铝合金组织与性能的影响

以不同钇含量的2319铝合金丝材为原材料,采用基于冷金属过渡的电弧增材制造工艺(wire arc addictive manufacturing,WAAM)制备2319铝合金,研究了钇含量对WAAM 2139铝合金的显微组织及力学性能的影响. 结果表明,添加Y元素可明显细化直接沉积态WAAM 2319铝合金的晶粒,细晶强化及第二相强化作用显著,间接影响了时效过程析出的二次析出相θ′的数量,同时,未对直接沉积态WAAM 2319铝合金中气孔缺陷的大小、分布产生显著影响. 随着钇含量的增加,合金凝固过程含钇化合物在晶粒交汇处偏析程度增大,使得合金成分过冷度减小,导致WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度和屈服强度呈现出先上升后下降趋势,断后伸长率逐渐下降. 当钇含量为0.15%时,WAAM 2319铝合金表现出最优的力学性能,即抗拉强度484 MPa、屈服强度348 MPa和断后伸长率10.5%.     

MICROSTRUCTURE ANALYSIS AND MECHANICAL PROPERTIES OF Zn—Al ALLOY ROD PRODUCED BY HEATED MOLD CONTINUOUS CASTING

The new technology of continuous casting by heated mold was used to produce directional solidification ZA alloy lines to eliminate the inter defects of these lines and increase their mechanical properties. The results are as follows: (1) The microstruc-ture of the ZA alloy lines is the parallel directional dendritic columnar crystal. Every dendritic crystal of eutectic alloy ZA5 was composed of many layer eutectic β and η phases. The micro structure of hypereutectic ZA alloys is primary dendritic crystal and interdendritic eutectic structure. The primary phase of ZA8 and ZA12 is β, among them, but the primary phase of ZA22 and ZA27 is a. (2) Through the test to the as-cast ZA alloy lines made in continuous casting by heated mold, it is found that the tensile strength and hardness increase greatly, but the elongation decreases. With the increase of aluminum amount from ZA 5 to ZA 12, ZA22 and ZA27, the tensile strength increases gradually. ZA27 has the best comprehensive mechanical properties in these     

基于人工神经网络与遗传算法的Al-Mg-Si系合金抗拉强度预测模型

为了研究Al-Mg-Si系合金热处理制度和合金成分对力学性能的影响规律,采用人工神经网络（artificial neural network, ANN）和遗传算法（genetic algorithm, GA）相结合的方法,构建了Al-Mg-Si系合金强度预测模型（ANN-GA模型）。通过单因素和双因素分析,研究了合金元素含量和热处理工艺参数对铝合金抗拉强度的影响规律。结果表明,随着Si含量的增加,铝合金的抗拉强度呈现先降低后升高的趋势;随着Mg含量的增加、Cu含量的增加或者Fe含量的减少,铝合金的抗拉强度整体上呈现升高的趋势。双因素分析更能反映输入参数对铝合金抗拉强度的影响。Mg/Si比、Mg+Si总量和时效时间对Al-Mg-Si系合金力学性能的影响显著。铝合金的硬度随时间的变化趋势与ANN-GA模型的计算结果一致,峰值时效时间为29 h,相对误差为11.86%。     

时效处理和挤压后预变形工艺对Mg-Gd合金组织和力学性能的影响

将挤压态Mg-4Gd合金沿挤压方向进行10%预拉伸处理,然后研究了时效处理对预变形后合金组织和力学性能的影响。结果表明:预拉伸处理产生加工硬化的同时促进了变形镁合金中灰暗过渡相及明亮平衡相的形核,时效过程加速了过渡相的形成及其向平衡相的转化。随着时效温度升高,明亮平衡相的平均尺寸增加。预拉伸试样经时效处理可提高力学性能,当时效工艺为210℃×24 h时,合金综合力学性能最佳,其硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为66.65 HV0.1、137.4 MPa、245.4 MPa和22.1%;时效温度升高使得合金的峰值硬度降低,但达到硬度峰值所需时间缩短且强度和伸长率均保持在较高水平。     

Cu含量对重力铸造Al-Cu-Mg-Sc合金组织及力学性能的影响

在重力铸造条件下制备了不同Cu含量(4%~6%,质量分数,下同)Al-Cu-Mg-Sc合金,采用500 ℃×4 h＋520 ℃×6 h的双级固溶,水冷后进行175 ℃×5 h时效。通过维氏硬度测试、室温拉伸性能测试试验、扫描电镜分析(SEM)等手段,研究了不同Cu含量对试验合金显微组织和力学性能的影响,进而优化Al-Cu-Mg-Sc铝合金成分。结果表明,经热处理后,随Cu含量从4.26%提高至5.58%,Al₂Cu析出相含量持续提高,热处理后合金屈服强度从191 MPa提升至216 MPa,抗拉强度从323 MPa提升至355 MPa,伸长率维持在13%附近。然而,当Cu含量较高时(6.13%),微观组织中Al₂Cu相体积分数较高,固溶后进入基体的Al₂Cu相数目有限,有大量Al₂Cu相残留在晶界处,经过时效处理后,合金的强化效果不能随Cu含量的增加而继续提升。因此整体上,随Cu含量提高,时效态高Cu含量合金的硬度和抗拉强度先增加随后趋于平稳,断后伸长率呈现先增加后降低的规律。Cu含量为5.58%的铸造Al-Cu-Mg-Sc铝合金时效后获得最佳综合性能,其硬度为117 HV,抗拉强度和屈服强度分别为355 MPa、216 MPa,断后伸长率为13.5%。     

稀土铈对AZ61变形镁合金组织和力学性能的影响

研究了不同稀土铈含量对AZ61合金显微组织和力学性能的影响.实验发现:加入稀土铈后,AZ61合金铸态组织的β相变少、变细,铸态晶粒细化;大部分铈与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相Al4Ce;在热挤压和退火过程中,Al4Ce能够阻碍晶粒或亚晶粒的长大,使晶粒细化.适量的稀土铈提高了挤压态合金的强度、延伸率和显微硬度;而过量的稀土铈则会导致AZ61合金的性能下降;含1.0%稀土铈的挤压态合金可得到最高的抗拉强度308.1MPa、最高屈服强度180.1MPa、最大的显微硬度HV80.5和最高的延伸率14.2%;所有试验合金的断裂方式是解理断裂.     

Mn含量对Mg-Zn-Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响

通过对3种不同Mn含量的Mg-6Zn-XMn变形镁合金的微观组织的观察及力学性能的测定,研究了Mn含量对Mg-Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：Mn元素以单质形式弥散地分布于Mg-Zn-Mn合金中,起到阻碍晶粒长大的作用,即随着Mn含量的增加,晶粒尺寸减小;Mn含量的变化对合金的屈服强度有一定的影响,即随着Mn含量的增加,屈服强度增加,其中挤压态增幅最大,双级时效次之,增幅分别是14%和5%;而Mn含量的变化对T6、T4+双级时效后合金的抗拉强度和延伸率的影响规律不明显,其中含0.68%Mn(质量分数, 下同)的合金整体性能较优,经双级时效后具有最高抗拉强度,达到360 MPa,伸长率为5.2%     

Zn含量对7XXX铝合金性能及微观组织影响

为了深入研究7XXX铝合金的成分对材料性能的影响,对通过模铸工艺制备的高锌含量的铝基合金性能和微观组织进行了研究,重点探讨了Zn含量对合金组织、性能和铸造流动性的影响。研究结果表明,当Zn含量从20%增加到40%时:对材料组织的影响主要表现为晶粒尺寸由45μm减小到20μm,晶界处非平衡相α+η的体积分数由9%增加到28%;对力学性能的影响表现为抗拉强度与屈服强度升高,分别达到470 MPa和430 MPa,伸长率有所降低,从7%降低至3%左右,合金硬度值由75 HV提高至140 HV。同时,Zn含量的增加可以降低合金固相线温度,这有利于提高合金的流动性。     

钇含量对Mg-xY-1.5LPC-0.4Zr合金的时效硬化和力学性能的影响(英文)

研究钇含量对Mg-xY-1.5LPC-0.4Zr镁合金的时效硬化、显微组织和力学性能的影响(其中LPC代表富镧混合稀土金属)。当将Y加入Mg-1.5LPC-0.4Zr时,随着Y含量的增加,合金的时效硬化反应相应增强,晶粒尺寸变小,强度增加。当将Y添加到Mg-1.5LPC-0.4Zr合金中时,时效析出相发生改变,由Mg-LPC基合金的稳态Mg12RE相转变为Mg-Y基合金的亚稳态β′相,且随着Y含量的增加,β′相的数量也相应增多。在合金晶界上还发现了稳态立方形的β-Mg24Y5相。对于Mg-Y-LPC-Zr合金,拉伸性能的改善主要归功于均匀、弥散分布的β′相,在晶界上的β-Mg24Y5相对合金的晶界也有明显的强化作用。当Y含量达到6%时,合金的拉伸强度最大,合金在室温和250°C的抗拉强度分别是250 MPa和210 MPa。     

Ho对铸态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子拉伸实验机、布氏硬度计等研究了铸态Mg-5Y-3Sm-xHo-0.5Zr(x=0,2,4,6)合金的组织和力学性能。结果表明:铸态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金主要由α-Mg和大部分位于晶界的Mg24Y5和Mg41Sm5第二相组成。添加Ho后,在晶界处出现了Mg24Ho5新相,Ho的含量高低对合金相组成没有影响。随着Ho含量的不断提高,析出的第二相逐渐增多,晶粒尺寸逐渐减小。当Ho含量为4%时,该铸态合金的综合力学性能最好,抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率分别为193 MPa、170 MPa、72.8 HBW和4.15%。