锻造变形对扩散连接TC4钛合金的影响

本文开展了TC4钛合金棒材扩散连接及锻造工艺实验,研究了锻造变形量对扩散连接界面显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,采用950℃、140 MPa、4 h的扩散连接工艺,TC4钛合金连接界面实现了冶金结合,合金强度达到母材强度的95%以上,延伸率为7%,合金在扩散区发生脆性断裂。扩散连接的TC4钛合金经过高温锻造后,扩散连接界面完全消失,显微组织由等轴α相、次生α相与少量的β相组成;随着锻造变形量的增加,等轴α相的尺寸逐渐降低、次生α相体积分数增大,合金强度呈现升高趋势;当变形量为40%时,等轴α相和次生α相含量达到较优匹配度,抗拉强度达到950 MPa,延伸率达到17.5%,锻造后合金的断裂方式转变为韧性断裂。     

高强WSTi544221合金组织与性能研究

研究了轧制变形量对WSTi544221合金棒材显微组织和力学性能的影响,并对Φ10 mm规格的棒材进行不同制度的固溶+时效处理,对比了不同热处理状态下棒材的组织和力学性能。结果表明,随着轧制变形量的增大,WSTi544221合金棒材的晶粒细化程度增大,强度逐渐提高,但塑性变化不大。经870℃×1 h/WC+520℃×6 h/AC固溶+时效处理后,强度与塑性可以获得良好匹配,当抗拉强度达到1 610 MPa、屈服强度达到1 531 MPa时,延伸率和断面收缩率可分别保持在12%和43%。     

MHC合金粉末冶金制备及其锻造棒材力学性能研究

针对MHC合金粉末的冶金制备工艺及其烧结坯性能、锻造态和经热处理后的MHC合金棒组织与力学性能开展研究。结果表明:所研究的粉末冶金工艺参数可制备出适宜于锻造加工的MHC烧结棒坯;相比于烧结坯,经88.6%锻造比锻造后MHC合金棒材的硬度、强度显著提高;经88.6%锻造比锻造后的MHC合金棒材的完全再结晶温度高于1500℃,经1200℃保温1 h热处理后,MHC合金棒材的室温强度Rp 0.2>770 MPa,硬度达到HRA 66.5;真空气氛下800℃高温拉伸强度Rp 0.2>450 MPa,延伸率大于18.5%。表明本研究制备的MHC合金棒材具备显著的室温高强高硬特性和良好的高温综合力学性能。     

大规格TZM棒材锻造工艺研究

研究了高性能大规格粉末冶金锻造TZM钼合金棒(φ80 mm×L)锻造的工艺、锻造后棒材的力学性能和相应组织。结果表明,大规格钼合金棒材在锻造时端头鼓出球面易开裂,在较低温度下锻造裂纹很容易扩展延伸,甚至产生贯穿棒材的心部裂纹。采用较高加热温度和回火温度锻造,这时锻造过程裂纹不易延伸,但是棒材容易产生再结晶,使棒材的拉伸性能严重变差。经过适当工艺逐步降温锻造,经取样分析,金相显示晶粒破碎充分,纵向形成了明显的纤维组织。经过1 150℃/30 min消除应力退火,棒材的纵向抗拉强度大于750 MPa,屈服强度大于680 MPa,延伸率大于25%。在钼合金坯料单重大,要求锻造温度高的情况下,采用普通锻锤加工人工操作难度大、效率低。因此,对于大规格棒材,在有条件的情况下,采用大吨位挤压机的先挤压、再锻造的方式进行可提高效率,降低成本。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

无铅易切削铝合金挤压棒材的组织与性能研究

用锡、铋替代铅制备了2011和6026两种无铅易切削的铝合金挤压棒材,并利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和车床等手段研究了这两种无铅易切削铝合金挤压棒材的显微组织、拉伸力学性能与切削加工性能。结果表明:2011铝合金挤压棒材的显微组织由α-Al、CuAl_2、Al_7Cu_2Fe和SnBi共晶相组成,6026铝合金挤压棒材的显微组织由α-Al、Mg_2Si、CuAl_2和SnBi共晶相组成。两种无铅易切削铝合金挤压棒材都具有良好的切削加工性能和拉伸力学性能。2011铝合金挤压棒材的抗拉强度为486.1 MPa,屈服强度为421.5 MPa,伸长率为10.4%;6026铝合金挤压棒材的抗拉强度为358.7 MPa,屈服强度为296.4 MPa,伸长率为13.8%。     

退火温度对ATI425钛合金棒材组织与性能的影响

对ATI425钛合金棒材在650～800℃范围内进行不同温度退火处理,退火处理后的试样通过金相显微镜、万能试验机和显微硬度计对其显微组织、室温拉伸性能和维氏硬度进行测试。实验结果显示,相对于热加工态ATI425钛合金,经650℃退火处理的合金屈服强度和抗拉强度均下降约30MPa,延伸率提高2%,维氏硬度下降约20HV_1。热处理温度由650℃提升到800℃,合金中次生α相被等轴球化,初生α相长大、β相数量减少;合金强度和维氏硬度略有降低,延伸率、断面收缩率提高。控制退火温度在700～750℃之间,ATI425合金强度、塑性、维氏硬度、显微组织匹配性相对较好,为后续生产和推广应用提供了参考依据。     

退火时间对Ti?6.0Al?3.0Zr?0.5Sn?1.0Mo?1.5Nb?1.0V钛合金组织及力学性能的影响

针对近α型Ti?6.0Al?3.0Zr?0.5Sn?1.0Mo?1.5Nb?1.0V新型钛合金,在退火温度740 ℃的基础上,研究了退火时间对其组织与力学性能的影响。结果表明:经过3次真空自耗电弧炉熔炼,三火热轧后得到的板材组织由初生α相基体及β转变组织组成的部分再结晶组织和加工态组织等组成。随着退火时间的增加,退火板材的显微组织均以初生α相为主,且α相所占的比例从81.73%逐渐增加至85.61%,组织中长条状α相逐渐破碎球化,等轴α相开始均匀化、粗化。随着退火时间的增加,退火板材的延伸率逐渐增加,抗拉强度先降低再增加然后又降低,屈服强度先增加后降低,显微硬度先增加后降低。退火时间为1 h时,板材的断口由滑移带、涟波、小等轴韧窝组成,断裂方式为韧性断裂,退火时间大于等于2 h时,板材的断口完全由等轴韧窝组成,断裂方式为韧性断裂。最佳退火工艺为740 ℃退火2 h,此时板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和显微硬度分别为:984 MPa、941 MPa、15.27%、HV 347.67。研究结果对高强耐蚀钛合金退火工艺的制定有指导作用,为解决钛合金在实际生产中遇到的问题提供了科学依据。      

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

退火温度对钛合金棒材组织及性能的影响

本文对某钛合金棒材进行了不同温度范围内(650℃～800℃)的退火试验,对钛合金棒材的显微组织和性能进行了研究分析。试验结果表明,当退火温度在650℃时对钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度影响较大,对断面收缩率和延伸率影响较小;当退火温度升高至700℃～800℃时,钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度变化较小;而对断面收缩率影响相对较大,总体上随温度升高。当退火温度介于700℃～750℃时,钛合金棒材的硬度稳定性较好,硬度介于320HV1～340HV1之间,硬度满足企业所需产品要求。     

热挤压和旋锻粉末冶金纯钛的组织和力学性能

采用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备纯钛棒,利用万能试验机、维氏显微硬度仪、金相显微镜、高精度多功能密度计等设备测试纯钛棒的屈服强度、维氏硬度、显微组织和相对密度,研究了纯钛棒的制备工艺及其微观组织结构对材料力学性能的影响。研究表明,利用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备的纯钛棒屈服强度是880 MPa,均匀延伸率是4.06%,在拉伸变形过程中发生韧性断裂。纯钛棒显微组织为等轴状的细晶粒组织,平均晶粒尺寸约1μm,组织分布均匀,无明显裂纹和缺陷,有较高的相对密度。     

热处理对高温钛合金TG6铸造组织及性能的影响

对熔模精铸TG6合金进行了热等静压和退火热处理试验,研究了其铸态、热等静压态和退火态的显微组织和力学性能。结果表明,该合金在铸态下为晶粒粗大的魏氏组织,组织中存在缩松缺陷,合金抗拉强度为871.3MPa,塑性0.8%,合金组织中的疏松缺陷为断裂的裂纹起始源;通过热等静压后该合金抗拉强度及伸长率提高到950.7 MPa和3.7%;经过750℃退火热处理后,组织中β板条部分溶解,并析出(TiZr)6Si3硅化物,合金的室温拉伸延伸率提高到5%以上,强度相对于热等静压未发生明显改变,断口表现为解理断裂。     

大塑性变形对纯铜力学性能的影响

室温下采用锻压对纯铜进行了大变形加工，对变形后的纯铜样品进行了拉伸和硬度测试，并采用扫描电镜对拉伸试样的断口进行了分析。研究结果表明：经过大变形后，由于纯铜的晶粒得以细化，抗拉强度、屈服强度、硬度和断裂延伸率都显著增加。     

Mechanical Properties and Fracture Behavior of Cu-Co-Be Alloy after Plastic Deformation and Heat Treatment

Mechanical properties and fracture behavior of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment were comparatively investigated.Severe plastic deformation by hot extrusion and cold drawing was adopted to induce large plastic strain of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy.The tensile strength and elongation are up to 476.6 MPa and 18%,respectively.The fractured surface consists of deep dimples and micro-voids.Due to the formation of supersaturated solid solution on the Cu matrix by solution treatment at 950℃for 1h,the tensile strength decreased to271.9 MPa,while the elongation increased to 42%.The fracture morphology is parabolic dimple.Furthermore,the tensile strength increased significantly to 580.2 MPa after aging at 480℃ for 4h.During the aging process,a large number of precipitates formed and distributed on the Cu matrix.The fracture feature of aged specimens with low elongation(4.6%) exhibits an obvious brittle intergranular fracture.It is confirmed that the mechanical properties and fracture behavior are dominated by the microstructure characteristics of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment.In addition,the fracture behavior at 450 ℃ of aged Cu-0.84Co-0.23 Be alloy was also studied.The tensile strength and elongation are 383.6 MPa and 11.2%,respectively.The fractured morphologies are mainly candy-shaped with partial parabolic dimples and equiaxed dimples.The fracture mode is multi-mixed mechanism that brittle intergranular fracture plays a dominant role and ductile fracture is secondary.     

烧结和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料的组织与力学性能研究

采用国产原料制备粉末冶金烧结态和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料,考察该材料的密度、显微组织、静态力学性能及动态超声疲劳性能。结果表明,粉末锻造工艺可以有效提高材料密度,锻件的平均密度可达到7.75 g/cm~3,其相对密度可达到98.7%;烧结件和锻件的显微组织主要由珠光体和铁素体组成,但锻件中的孔隙明显较少;锻件的力学性能相对于烧结件得到明显提升,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度分别为1018 MPa、778 MPa、4.0%及HB 206,比烧结件分别提高了155%、145%、167%及87%;锻件在106、107和108周次下相应的超声疲劳强度为437.7 MPa、351.1 MPa和281.7 MPa,比烧结件分别提高了82%、70%和59%;在相同疲劳寿命下,锻件的疲劳强度一直高于烧结件,但随着疲劳寿命的提高,两者之间的差值变小;烧结件和锻件在拉伸时均表现出脆性断裂的特征,同时存在微观塑性变形区域。     

铌对低温钢组织及性能的影响

通过金相组织观察、低温冲击试验和拉伸试验及拉伸断口形貌观察,研究了铌对正火+调质处理低温钢组织及性能的影响。结果表明:铸态下随着试样中铌含量的增加,组织中珠光体片间距逐渐减小,经过930℃正火+900℃淬火+630℃回火热处理后,铌质量分数为0.039%的试样组织及综合性能最佳,组织为回火索氏体,-20、-40℃夏比冲击功分别达到44.4和28.4J,抗拉强度和屈服强度分别为995和885MPa,断后伸长率达到17.0%。     

无取向Fe-3.3%Si钢带材温拉伸变形行为分析

利用电子试验机对热轧后Fe-3.3%Si钢开展了温度范围为250~700 ℃及应变速率为0.001~0.1 s-1的单向拉伸试验,并对其拉伸后断口形貌和微观组织进行了观测与分析。结果表明,随着变形温度的升高,抗拉强度显著降低,伸长率呈指数增加;变形温度较低时,材料发生明显的加工硬化,非均匀塑性变形阶段较短,温度升高至550 ℃时,材料发生了明显的动态回复和动态再结晶;拉伸速率较低时断口存在明显的韧窝,与低温时发生的剪切断裂相比,温度较高时,韧窝基本与拉伸方向一致,属于拉伸断裂;变形速率较高时,断口出现部分河流花样准解理断裂,解理面由表面到芯部逐渐分层,形成了解理台阶或撕裂棱,多层解理面之间存在部分韧窝;拉伸过程中芯部变形量大,组织主要表现为变形带,温度较低时,表面组织为被拉长的晶粒,变形温度较高时,表面有大量的等轴晶。研究结果对硅钢温变形组织性能控制及温轧工艺制定和优化具有重要理论意义。     

α污染层对Ti-6Al-4V铸造钛合金组织与性能的影响

对真空冶炼铸造Ti-6Al-4V钛合金(简称ZTC4)表面α污染层的组织、氧氢含量及纳米硬度趋势进行了研究,分析了α污染层对铸造钛合金拉伸性能的影响。结果表明,α污染层为粗大的片状结构,最大深度为0.28 mm;与心部区域相比,氧元素含量增加了1.64倍,氢元素减少了1倍,0硬度值增加了0.94倍,α污染层对ZTC4的拉伸性能影响显著,与不含α污染层试样相比,屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩分别降低了14.2%、12.5%、20%和35%,这是由于氧等原子固溶在试样表面形成脆而硬的α污染层,在拉伸载荷作用下α层不易变形形成多源断裂,在材料最薄弱区域形成宏观断裂源并向基体快速扩展,最后形成脆性解理断裂。     

B340-590DP双相高强钢板的动态变形行为

采用动态拉伸试验方法对双相高强钢B340-590DP的动态变形行为进行了研究,试验的应变速率为0.003~530s-1,得到了不同应变速率下的应力-应变曲线。并对不同应变速率下的材料伸长率、抗拉强度以及显微组织进行了分析。试验结果显示,随着材料应变速率的升高,双相钢材料的流变应力、屈服强度和抗拉强度均随之升高,双相钢材料在中等应变速率范围内的伸长率和成形性最好。双相钢的显微组织分析表明,双相钢变形主要发生在铁素体相内,铁素体晶粒沿着高速拉伸方向被拉长。