高Cr镍基铸造高温合金中的沉淀相及其对性能的影响

对一种高Cr镍基铸造高温合金的铸态、固溶态和标准热处理态的组织进行了光学和电子显微镜观察,并进行了相分析.测定了不同时效时间,即沉淀相析出过程对合金力学性能的影响.结果表明,合金中沉淀相有α-Cr相、γ'相和少量的M12C6及M6C相.存在含量为10%左右的α-Cr相是本合金的显著特点.随着沉淀相析出过程的延长,合金的硬度、拉伸和持久性能不断提高.但是各性能提高的速度不同,由快到慢的顺序依次为硬度、拉伸强度和持久寿命.     

时效与冷变形对Cu-Ni-Si合金微观组织和性能的影响

应用新型生产线固溶处理工艺对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金进行处理,研究了时效温度、时效时间和时效前不同变形量对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金微观组织和性能的影响.结果表明,合金在450℃时效时,第二相呈细小弥散状态分布在基体上,能获得较好的综合性能,在450℃时效4 h时,其导电率和显微硬度分别可达38.13%IACS和212.6HV.经过对选区电子衍射花样的标定,析出相为Ni<,2>Si.合金经冷轧变形后内部出现大量的晶体缺陷,能在时效初期促进第二相的析出,使合金具有更好的综合性能,合金经60%变形后在450℃时效1 h后其导电率和显微硬度分别可达38.78%IACS和232.1 HV.继续升高时效温度或延长时效时间会引起第二相长大而导致显微硬度的升降.通过对生产线固溶和常规实验室固溶处理的合金进行性能比较,生产线固溶态合金的显微硬度时效后低于常规固溶处理合金,这可能是由生产线固溶时的不彻底性所导致.     

固溶温度对挤压态Mg-13Al-6Zn-4Cu合金组织与性能的影响

采用不同的固溶温度对挤压态Mg-13Al-6Zn-4Cu(质量分数,%)合金进行热处理,然后在(150℃/10 h)条件下进行时效处理,通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、维氏硬度与极化曲线测试,研究固溶温度对挤压态合金显微组织、硬度与腐蚀性能的影响。结果表明:固溶处理促进晶界处的β-Mg_(17)Al_(12)相充分溶入α-Mg基体中。提高固溶温度使基体晶粒再结晶长大,逐渐缩小T-MgAlCuZn相心部的Cu元素富集区,改变β析出相的形态和分布,促进层片状β相在α-Mg晶界析出,从而提高时效态合金的硬度。但固溶温度超过420℃时,合金晶粒粗化并发生过烧。固溶温度升高导致合金腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,腐蚀速率加快。     

固溶处理工艺对压铸Mg-9Al-1Zn-0.2Mn合金微观组织与硬度的影响

采用不同的固溶处理工艺对冷室压铸法制备的Mg-9Al-1Zn-0.2Mn(质量分数)合金进行热处理,随后在150℃/5 h条件下进行时效处理,通过X射线衍射、金相显微镜与扫描电镜观察及硬度测试,研究固溶处理工艺与时效对合金显微组织与硬度的影响。结果表明,固溶处理可使压铸态合金晶界处的β-Mg17Al12相充分分解并溶入到α-Mg基体中。提高固溶温度和延长固溶时间,均可减少以连续网状形态分布于α-Mg枝晶间的β-Mg17Al12硬脆相,使其由晶间析出转变为α-Mg晶内析出。但固溶温度过高或固溶时间过长都导致α-Mg基体组织粗化,并发生过烧现象。固溶处理后的时效过程中,β-Mg17Al12相从过饱和固溶体中以不连续和连续2种方式析出,从而提高合金的硬度。     

Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的热处理工艺优化

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和维氏硬度计等仪器观察和分析了不同热处理工艺对Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,铸态Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体和第二相(Mg₁₂Nd相和Mg₅Gd相)组成,经过热处理后合金组织中的相没有发生改变。铸态合金中的第二相主要以沿晶界分布的不连续网状和在晶粒内部的颗粒状形式存在,经固溶处理大部分第二相融入基体,后经时效处理又重新析出,此时合金中的析出相细小且弥散分布。Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃固溶8 h,然后在225℃时效8 h,此时,合金的硬度达到峰值,为42.9 HV。     

Ti-5Al-10Cr合金棒材的时效响应研究

对固溶处理的近β型Ti-5Al-10Cr合金进行了不同温度和时间的时效处理,观察了时效处理后合金的显微组织,分析了合金的相组成,并对硬度及拉伸性能进行了测试分析。结果表明,随着时效温度的提高,析出α相的体积分数先增多后减少,合金的抗拉强度与α相体积分数有着同样的变化趋势;合金在低温长时间时效或高温时效时,会析出Ti Cr2相,时效温度较低时该相对合金硬度有一定贡献,随着时效温度升高,该析出相长大,对硬度的贡献下降。     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

热处理对Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及万能拉力试验机等,研究了Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr(%,质量分数,下同)合金在固溶+人工时效情况下,显微组织和力学性能的变化。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和粗大共晶相(α-Mg+Mg_5Gd+Mg_(12)Nd)组成,热处理后,合金组织中的颗粒方块相显著增多且长大,沿着晶界分布;合金组织析出的纳米尺寸颗粒方块相可有效强化合金性能。时效态合金的β'相形态类似纺锤形,彼此相互连接,夹角为120°,且有周期性。不同状态合金的室温抗拉强度分别为:铸态177.9 MPa、固溶态191.4 MPa和时效态247.1 MPa。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190～1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5～7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV～712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190～1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

三级时效处理对7×××系铝合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、硬度测试等手段研究了回归时间对试验铝合金的微观组织以及硬度、电导率、力学性能、断裂韧性等性能的影响.结果表明,三级时效态合金的强度峰值、硬度峰值、导电率和断裂韧性均超过了未回归时效态合金与T6态;回归的过程是晶内析出相GP区部分会先产生回溶,然后不断长大直至转变为η'相,晶界析出相逐渐粗化且不连...     

热处理对TC18粉末合金微观组织及力学性能影响

采用粉末冶金工艺制备了TC18粉末合金,并基于固溶+时效热处理,系统地研究了固溶温度对合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,原始态TC18粉末合金的微观组织主要由α相和β相组成。随着固溶温度的增加,初生α相逐渐消失,次生α相发生粗化,同时相间距增大。由于微观组织的变化,导致TC18粉末合金的强度和硬度随固溶温度的增加先增加后降低,延伸率则呈现相反趋势。基于以上结果,进一步讨论和分析了热处理对合金微观组织及力学性能影响的本征关联。     

微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效性能的影响

研究了微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效后导电率和显微硬度的影响。结果表明:Cu-0.41Cr-0.10Zr合金在950℃固溶1 h后,在480℃时效2h能获得较高的显微硬度和导电率;时效前冷变形可加快第二相的析出,使其性能得到显著提高。固溶后经60%变形后于480℃时效1 h其显微硬度和导电率分别高达154.3HV和81.5%IACS,而固溶后直接时效时仅为110.2HV和65.2%IACS。微量稀土元素Y的加入,使Cu-0.39Cr-0.11Zr-0.041Y合金的显微硬度较Cu-0.41Cr-0.10Zr合金高9HV,而导电率略有降低。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190~1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5~7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV^712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190~1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

时效工艺对Ti-26合金棒材组织和拉伸性能的影响

对经过790℃固溶处理后的Ti-26合金棒材进行了不同温度及时间的时效处理,研究了时效温度和时间对Ti-26合金棒材显微组织和拉伸性能的影响。研究结果表明:在450~550℃范围内,随时效温度升高,合金组织有针状α相弥散物析出。升温至510℃,相同时效时间内析出α相数量最多,高于510℃,部分析出α相开始溶解。合金时效处理10 h内,随时效时间延长,合金组织针状α相弥散物数量增加,且针状α相存在跨晶界长大现象。合金经510℃×10 h时效处理,α相形核和长大达到最佳匹配,Ti-26合金获得理想的强度和塑性匹配。     

Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金的析出与再结晶的交互行为

通过对施加30%~70%的冷变形量的Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金时效过程中的显微硬度及导电率规律分析和透射电镜观察,发现固溶合金时效前冷变形可加速时效初期第二相析出,导电率得以快速上升。如合金经过30%形变400℃时效1 h后导电率可达43%IACS,而固溶后直接时效为40.7%IACS。经过冷轧-时效后,沿位错分布着许多细小的析出相,使位错在时效过程中运动困难,同时合金内形成了高密度的位错,析出相弥散细小分布在基体中,故可以获得较高的显微硬度,如经30%形变于400℃时效2 h其显微硬度可达HV223,而未加形变直接时效合金的显微硬度为HV202。形变析出与再结晶过程中再结晶时间tR和时效析出时间tP取决于形变量和时效制度,在一定的形变量和较高的时效温度的条件下,合金内晶粒易发生再结晶。合金70%变形500℃时效2 h,由于基体中产生高密度的位错,会降低再结晶激活能QR,故在显微组织中发现了亚晶粒,从而降低了合金的强化效果,此时其显微硬度为HV206。该合金在450℃时效处理时组织转变主要有两种:一是第二相弥散分布在铜基体中;另一种是析出与再结晶交互作用而产生的不连续析出。     

形变热处理对Cu-6.5Ni-1Al-1Si-0.15Mg-0.15Ce合金微观组织及性能的影响

设计并制备 Cu-6.5Ni-1Al-1Si-0.15Mg-0.15Ce(wt.%)合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析和透射电镜(TEM)等测试手段研究合金形变热处理过程中微观组织及性能的变化。合金铸态组织为典型的枝晶组织,铸锭经过920℃热轧后,枝晶组织显著消除。合金的适宜固溶处理制度为960℃/4 h。该合金固溶处理后的冷变形对合金最终性能有很大影响。冷变形程度越大,合金达到硬度峰值的时间越短,硬度峰值和电导率越高。时效温度越高,时效析出过程越快。960℃固溶4 h后冷轧50%,450℃时效2 h硬度峰值可达300.8 HV,电导率20.6%IACS,抗拉强度963.9 MPa,屈服强度950.1 MPa。合金在时效过程中析出纳米级粒子为δ-Ni2Si,其与基体的位相关系为：Cuδ[001][001], Cuδ(110)(010), Cuδ(110)(100)。     

Al-5.87Zn-2.07Mg-2.42Cu合金形变热处理过程的组织与性能演变

通过维氏硬度试验、力学性能试验以及透射电镜观察,研究了Al-5.87Zn-2.07Mg-2.42Cu合金在最终形变热处理(固溶—预时效—变形—终时效)过程中的组织演变和力学性能,并优化出最适宜的工艺制度。结果表明,Al-5.87Zn-2.07Mg-2.42Cu合金最适宜的形变热处理工艺为480℃/1 h+100℃/8 h+30%+120℃/10 h。100℃/8 h预时效处理后,合金基体内弥散析出大量细小的沉淀相。经30%冷变形引入位错后进行120℃/10 h终时效处理,析出相数量增多且尺寸增大。最终形变热处理后合金的硬度、抗拉强度和屈服强度分别为200 HV、645 MPa和621MPa,分别比T6态合金的增加了19 HV、67 MPa和110 MPa。     

第二相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压板材冲击韧性的影响

通过固溶处理和时效处理，获得了具有不同第二相特征的样品。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、硬度测试和冲击韧性测试等方法，研究了第二相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压板材冲击韧性的影响，结果表明：挤压板材中存在大量微米级动态析出相，经固溶处理可基本消除；时效处理对挤压态样品的冲击韧性无明显影响，挤压态、欠时效态和峰时效态样品的冲击韧性相差不大，冲击韧性值在4.2～4.7 J·cm^-2范围内波动，微米级动态析出相是影响合金冲击韧性的主要因素；时效处理对固溶态试样的冲击韧性具有显著的影响，固溶态试样的冲击韧性值最高(14.3 J·cm^-2)，随着时效时间的延长，冲击韧性急剧降低，峰时效状态下，合金的冲击韧性值为4.9 J·cm^-2，微米级动态析出相的溶解是固溶态合金冲击韧性提升的主要因素，纳米级时效析出相则是使固溶-时效处理试样冲击韧性降低的主要因素。     

合金元素对Mg-Gd系合金组织及时效硬化行为的影响

利用扫描背散射电子像(SEM-BSE)和透射电子显微像(TEM)观察,研究了MgGd3,MgGd3Nd0.3和MgGd3Nd0.3Zn0.33种合金的铸态、固溶态显微组织结构,同时利用显微硬度仪研究了3种固溶态合金在200℃下的时效硬化行为。结果表明:3种合金经过520℃固溶处理后,均能使富稀土的初生相有效地固溶,形成可时效强化的过饱和固溶体合金。其200"C时效后峰值硬度的实现都源于基体中微细β’析出相的形成和弥散分布,而随后硬度随时效时间的变化趋势却有所不同。添加稀土元素Nd,有助于加快合金的时效响应。Nd和Gd共存时的析出强化使MgGd3Nd0.3合金在0～120 h时效阶段具有高于其他两种合金的硬度。过渡族元素Zn的添加,虽然使MgGd3Nd0.3Zn0.3的硬度相比MgGd3Nd0.3略低,但能够在长时间时效中保持硬度不明显下降。基于透射电镜观察,着重分析对比了在200"C 85 h时效条件下的3种合金的显微结构特征,讨论了添加Nd和Zn元素对析出相尺寸、形貌和分布特征的影响。     

Fe和Ni对Al-Cu-Mg-Ag耐热合金组织和高温力学性能的影响

利用高温短时拉伸、XRD、扫描电镜和透射电镜对峰时效态的Al-Cu-Mg-Ag和Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金的高温力学性能及显微组织进行分析。结果表明:Fe和Ni的加入可消耗可固溶的Cu,降低合金的时效硬化能力,减少Ω相的析出数量,减缓Ω相的长大和粗化速度;同时导致Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金在190℃时效时,达到峰值的时间比Al-Cu-Mg-Ag合金长,硬度和强度峰值下降。虽然Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金的强度低于Al-Cu-Mg-Ag合金,但Fe和Ni的加入,增强了该合金的强度随温度升高时的稳定性。