航空紧固件用Ti-5553合金的组织和性能

采用扫描电镜和透射电子显微镜研究不同热处理制度对Ti-5553高强钛合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在(α+β)两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,Ti-5553合金组织中的初生α相含量逐渐减少,β相的尺寸和体积分数均增加,合金强度逐渐降低。时效后β基体发生转变,晶界和晶内析出大量次生α相。次生α相的尺寸对力学性能产生重要影响,随着时效温度的升高,次生α相逐渐粗化,导致抗拉强度逐渐下降。1240MPa级航空紧固件用Ti-5553的固溶温度应选择Tβ以下,使组织中留有足够的β相,从而时效时在β相中有大量次生α相析出,获得需要的高强度。同时,保留一定含量的初生α相,以便获得良好的塑韧性。经810~820℃,1.5h,水淬+510℃,10h,空冷热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1500MPa,伸长率达14.8%,断面收缩率为38.6%。固溶和时效态的拉伸断口均存在大量韧窝,材料具有良好的塑韧性。     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

初生α相含量对TC18时效组织及力学性能的影响

目的 探究TC18合金中初生α相含量对时效后次生α片层形貌及力学性能的影响.方法 通过改变两相区固溶温度控制初生 α 相含量,观察固溶后合金元素分布及相同时效后合金的组织形貌,研究固溶温度对合金拉伸性能的影响.结果 固溶过程中发生元素再分配,固溶温度低,初生α相含量高,β基体中β稳定元素含量高,β基体稳定性强,抑制时效过程中次生α片层析出,时效强化效果弱.固溶温度高,β基体稳定性弱,促进时效过程中次生α片层析出,时效强化效果显著.结论 固溶温度升高,初生α相比例降低,即β基体稳定性降低,促使时效过程中大量次生α相析出,显著提高合金强度.     

时效温度对SCFs/AZ31B复合材料组织和性能的影响

目的 探究提高固相合成SCFs/AZ31B镁基复合材料力学性能的最佳时效温度.方法 采用固相合成工艺制备SCFs/AZ31B镁基复合材料并在415℃固溶处理20 h,然后分别在155,175,195,215℃下进行20 h时效处理.采用金相显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)观察微观组织,并测试拉伸性能、硬度等力学性能,研究时效温度对显微组织及力学性能的影响.结果 时效过程中,碳纤维稳定存在于基体中.随着时效温度的升高,晶粒尺寸先增加后减小,175℃时效晶粒尺寸最小为14.84μm,时效析出的第二相为Al2Mg.当时效时间为20 h、时效温度为175℃时,材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率和维氏硬度最高,分别为188 MPa,259 MPa,6.9％,70.2HV.在该实验条件下,最佳时效温度为175℃.结论 随着时效温度的升高,第二相从非连续析出转为连续析出.时效处理可以改善材料的力学性能.     

预时效对TB8钛合金超塑性的影响

研究了预时效对TB8钛合金的显微组织和超塑性的影响。结果表明,当预时效温度为520℃预时效时间为1 h时TB8钛合金的超塑性能最佳,伸长率达到362%,比未经时效的伸长率提高了165%。时效处理后在亚稳态β相晶界和晶内析出一定量的细小α相,变形时α相既能抑制基体组织的晶粒过分长大,又能在一定程度上使脱溶组织发生应变集中而破碎,使晶粒细化从而提高TB8钛合金的超塑性。在预时效温度一定的条件下,随着时效时间的延长断口组织的晶粒度先减小后增大,在时效时间约为1 h的晶粒最细小,伸长率最高。时效时间一定时,时效温度约为520℃的断口组织最为均匀,伸长率最高。     

热处理对7A85铝合金组织和性能的影响

采用室温拉伸测试,电导率测试,晶间腐蚀及透射电镜等手段研究不同时效制度对7A85铝合金显微组织,力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经过峰时效(120℃/24h)处理,抗拉强度,伸长率和电导率分别达到760.8MPa,8.9%和29.7%IACS;合金的主要强化相为GP区,峰时效(T6)合金晶内分布着大量细小而弥散的GP区和少量的η′相。双级时效(120℃/8h+165℃/12h)时,合金抗拉强度及电导率分别达到597.7MPa和38.1%IACS,且随着时效时间的延长,晶间析出相长大粗化,PFZ带宽化,晶间腐蚀敏感性降低。因此,采用120℃/8h+165/12h双级时效可以获得较好的综合性能。     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。     

长期时效对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用螺旋选晶法制备DD6合金单晶试棒,标准热处理后在980℃长期时效2000 h,研究980℃长期时效对DD6单晶高温合金的组织演化及力学性能的影响.结果表明:随着长期时效时间的延长,合金中γ'相的尺寸增大,2000 h后γ'相尺寸约为1μm,没有TCP相析出,合金具有较好的组织稳定性.2000 h长期时效试样在980℃/243 MPa下持久寿命为180.16 h,为热处理态的56.3％;在1070℃/130 MPa下持久寿命为144.42 h,为热处理态的35.31％,断裂模式均为微孔聚集型断裂;相比热处理态的合金,2000 h长期时效态试样760℃的抗拉强度和屈服强度分别降低5.55％和5.88％;980℃的抗拉强度和屈服强度分别下降11％和10.59％.     

固溶温度对Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr钛合金的组织和拉伸性能的影响

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近,随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失,随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配,气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。     

5A01高镁铝合金的PLC效应及其力学性能

采用DSC、金相组织观察、透射电子显微镜及室温拉伸实验研究了5A01(6.13wt%Mg)高镁铝合金的组织、锯齿屈服(PLC)效应及不同应变速率下的力学性能。结果表明:淬火态、150℃/1h时效和350℃/1h时效三种状态合金中均分布有β相,但以150℃/1h时效态合金中的β相数量最多;在150℃时效,随时效时间(1～72h)的延长,合金的PLC效应减弱;在时效时间为1h时,随时效温度150℃升高到350℃,合金的PLC效应增强;在应变速率为6.66×10-4s-1时,淬火态、150℃/1h及350℃/1h时效态合金的极限抗拉强度和延伸率变化不大,在应变速率为8×10-5s-1时,150℃/1h时效态合金的极限抗拉强度最高,延伸率最低;5A01铝合金的PLC效应及不同应变速率下力学性能变化的机理,可利用固溶Mg原子和位错相互作用理论进行合理解释。     

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。     

时效工艺对2124铝合金厚板组织与性能的影响

采用室温拉伸的方法,研究170～180℃范围内时效不同时间2124铝合金厚板高向(ST向)力学性能的变化。利用透射显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察合金不同时效工艺下组织形貌特征。结果表明:2124铝合金板材适宜的T851时效制度为175℃保温10h,此条件下合金高向的屈服强度,抗拉强度,伸长率分别为372,422MPa,2.9%。此时主要的强化相为S′相,含有少量的GPB区以及粗大的T相。时效温度是影响合金析出相密度和尺寸的主要因素,时效温度越高,强度上升越快,达到强度最大值的时间越短。基体与晶界处的强度差越来越大是导致伸长率降低的主要原因。     

800 MPa级超高强度铝合金的时效析出行为

采用硬度、电导率、室温拉伸测试方法,研究110~140℃范围内时效不同时间后新型铝合金性能的变化。利用透射显微镜(TEM)观察合金的组织形貌特征。结果表明:该新型铝合金最佳的时效工艺为110℃保温24 h,此条件下合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为808,785 MPa与6.9%。时效温度是影响合金析出相种类、密度和尺寸的主要因素。在110℃时效时,合金主要的析出相是GPⅠ区、GPⅡ区和亚稳η′相。110℃时长时间(直至96 h)时效后,GPⅠ区和GPⅡ区仍能稳定存在。与110℃时效相比,在140℃时效时,析出过程加速。当140℃时效4 h后,未观察到GP区的存在,主要的析出相为η′相;140℃时效24 h后,主要的析出相为η′相和η相。     

Mg-13Gd-1Zn合金的组织与力学性能

研究了铸态、退火态、挤压态和T5时效态Mg-13Gd-1Zn三元合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态组织由α-Mg、(Mg,Zn)₃Gd和14H-LPSO长周期相组成。合金在均匀化退火和热挤压后的直接时效(T5)过程中都发生了晶内14H-LPSO相的沉淀析出,表明合金中14H-LPSO的沉淀相变发生在一个很宽的温度范围(200~510℃)。在挤压后合金的直接时效(T5)过程中发生了β'及β₁相的沉淀析出。在沉淀强化和LPSO强化的共同作用下,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为197 MPa、397 MPa和2.56%。在200℃/80 MPa和200℃/120 MPa两种实验条件下,Mg-13Gd-1Zn合金的抗蠕变性能均优于WE54合金。     

多级时效热处理对7056铝合金析出组织与耐蚀性的影响

利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试、电导率测试以及剥落腐蚀、慢应变速率拉伸应力腐蚀(SSRT)、Tafel循环极化曲线等手段研究多级时效热处理对7056铝合金析出组织及耐蚀性的影响。结果表明:过时效再时效热处理后溶质原子二次析出,晶内析出相体积分数增大,晶界析出相粗化断开,无沉淀析出带宽化。与120℃/24h相比,采用120℃/6h预时效工艺有利于晶内细小析出相回溶和粗大相长大。再时效热处理可提高过时效合金的强度和电导率,与峰时效和回归再时效相比,合金的抗拉强度损失不大,电导率明显提升。过时效再时效热处理后,合金晶界处连续阳极溶解被有效避免,抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀性能增强。     

非等温回归再时效对7050铝合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和拉伸测试研究了非等温回归再时效对7050合金组织和力学性能的影响。非等温回归处理的加热速率为5℃/min,回归终了温度包括160℃、190℃、220℃、260℃和300℃。结果表明:经120℃/24 h+RT■190℃+120℃/24 h的非等温回归再时效处理后,合金的力学性能最佳,其抗拉强度约为588 MPa,屈服强度约为558 MPa,延伸率约为23%,硬度值约为199HV。预时效态合金晶界平衡相η呈不连续分布,其尺寸约为49～70 nm,晶内析出相η'的平均尺寸约为5～6 nm;在190℃的非等温回归处理过程中,预时效态合金中的析出相发生了部分回溶,相的平均尺寸变小,其晶界相和晶内相的尺寸分别约为5～10 nm和3～6 nm,回归态合金晶界呈多列平行且无沉淀析出带(PFZ)不明显;再时效态合金的晶界相尺寸最大,约为91～108 nm,晶内相弥散,尺寸约为4～10 nm,无沉淀析出带变得明显,其宽度约为41 nm。     

变质高锰钢析出相的演变及力学性能的研究

为了有效改善高锰钢的组织和性能,通过变质处理和弥散处理相结合的方法,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM),对稀土-低熔点合金变质高锰钢时效析出相进行研究.结果表明:实验用钢在460℃时效1 h时,基体上开始有球状析出相析出,随着时效时间的延长,析出相由球状向针状转变;520℃时效1 h,晶界上有少量的球状析出相,基体上析出相为细针状;580℃时效1 h,析出相为粗大的针状,且基体发生了奥氏体向珠光体转变.随着时效温度的升高,变质高锰钢时效析出相由球状转变为针状,针状析出相与球状析出相晶体结构不同,针状析出相更加趋于稳定.变质高锰钢的硬度随着析出相增多而升高,(Mn,Fe)7C3细针状析出相在冲击韧性和耐磨性起主导因素,变质高锰钢最佳时效工艺应使耐磨析出相析出,且未引起微观应变增大.本次实验用钢最佳时效工艺参数为520℃下时效1 h.     

激光增材制造近β钛合金显微组织与力学性能研究

研究了激光沉积打印Ti55511钛合金的显微组织和室温拉伸性能,表征了打印态、热处理态Ti55511合金的晶粒形态及晶体学织构,分析了不同退火热处理温度对激光增材制造钛合金强塑性的影响。结果表明,原始打印态Ti55511钛合金由粗大的β晶粒组成,并且β晶粒以柱状晶和等轴晶两种类型的晶粒交替生长,呈现竹节状形态。在打印态Ti55511组织中,β基体析出的α片层提供了大量的界面,有效阻碍了位错运动,使合金具有高强度和低塑性。580℃退火热处理后,合金的屈服强度、抗拉强度变化不明显,伸长率有一定的提升。进一步提高退火温度至620℃后,合金的屈服强度、抗拉强度降低,但强度值依然大于1 000 MPa,同时伸长率大幅提升。因此,可通过退火热处理调控α晶粒的尺寸和体积分数,以提高合金的强塑性匹配。当应力平行于Z方向时,样品的屈服强度、抗拉强度略低于垂直于Z方向的,而伸长率显著高于应力垂直于Z方向的。     

深冷-时效复合处理对7075铝合金的显微组织和力学性能的影响

对7075铝合金进行深冷-时效复合处理(DCT-T6)，使用TEM、SEM和拉伸测试等手段对其表征，研究了深冷-时效复合处理对其显微组织和力学性能的影响。结果表明，与T6处理相比，DCT-T6处理可提高晶内析出相密度、减小析出相的尺寸、提高位错密度和生成亚晶。在深冷时间为3～6 h时，随着深冷时间的延长η’相的密度先提高后降低，晶界析出相(GBP)的尺寸、两相间距、线缺陷数量、η相密度、位错密度以及亚晶数量增大，合金的伸长率降低，抗拉强度先提高后降低。深冷4 h为拐点。深冷时间为4 h时合金的抗拉强度达到最大值645 MPa，比T6样品提高13.1%；深冷时间为3 h时合金的伸长率达到最大值13%，比T6样品提高了44.4%。     

高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效工艺研究

目的 研究时效工艺参数对高强Al-Mg-Si-Cu铝合金微观组织和力学性能的影响规律,以得到Al-Mg-Si-Cu铝合金时效后最优的性能和微观组织。方法 在不同时效处理工艺参数条件下,通过对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效处理后的硬度、电导率、室温力学性能进行测试与对比分析,并结合微观组织观察实验,分析了不同时效温度及时效时间对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效强化相及力学性能的影响规律。结果 在不同时效温度条件下,经不同时效时间的时效处理后,Al-Mg-Si-Cu铝合金的电导率随时效温度的升高和时间的延长而增大,当时效温度为170、180、190 ℃时,硬度和力学性能在时效时间为16、12、8 h时达到峰值。同时,当时效时间为8、12、16 h时,Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效强化相分别是β''相、β''相和Q''相;在峰值时效和过时效工况下,Al-Mg-Si-Cu铝合金的析出相均存在Q''相,该相对合金的强度具有明显的贡献。在过时效阶段,Al-Mg-Si-Cu铝合金强化相明显初化,力学性能和硬度均有明显降低。结论 经淬火处理+180 ℃/12 h时效处理后,高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的力学性能最优,抗拉强度和屈服强度分别为404 MPa和388 MPa,硬度为136HV。