时效温度对1460铝锂合金薄板力学性能与微观组织的影响

采用拉伸性能测试及透射电镜(TEM)分析手段研究了1460铝锂合金薄板在145和175℃时效时的力学性能和微观组织的演化。研究结果表明:相比于145℃时效,1460铝锂合金175℃时效响应速率明显加快。在120 h时效时间范围内,175℃时效时合金的延伸率、最高抗拉强度以及屈服强度与抗拉强度差均低于145℃时效时,特别是175℃近峰时效时合金屈服强度与抗拉强度差明显降低。1460铝锂合金145,175℃两个温度时效时的主要脱溶产物均为δ'相(Al_3Li),合金时效初期均快速析出均匀弥散分布的δ'相;175℃时效时δ'相的粗化速度明显高于145℃时效,导致其尺寸随时效时间延长显著粗化,密度明显降低。145℃时效时随时效时间延长,合金在析出δ'相后形成大量的G.P.区;时效后期G.P.区长大,没有T1相(Al_2CuLi)的析出。175℃时效过程中合金在析出δ'相后快速析出T1相;时效后期T1相数量明显减少而尺寸显著粗化。     

铝锂合金高强化成分设计

总结了铝锂合金高强化成分设计的发展过程,综合了课题组主合金元素Cu、Li含量,微合金元素Mg、Ag、Zn及稀土(RE)元素等对Al-Cu-Li系铝锂合金力学性能及析出相影响规律的研究结果。铝锂合金中Cu/Li比例较低时有利于时效时δ′相(Al3Li)析出,但不利于强度的提高;而Cu/Li比增加则有利于时效时T1相(Al2CuLi)及θ′相(Al2Cu)析出,从而有效提高铝锂合金的强度。微合金化元素Mg能有效促进T1相形核析出,加速铝锂合金时效响应速度,提高T1相析出密度,进而提高铝锂合金强度;Mg+Ag及Mg+Zn复合添加能进一步促进T1相析出,提高T1相分布密度;Mg+Ag+Zn三元复合微合金化具有最好的促进T1相形核析出及提高铝锂合金强度的效果。在高Cu/Li比铝锂合金中添加微量RE元素将导致时效时含Cu强化相T1相及θ′相减少,降低铝锂合金强度。铝锂合金高强化成分设计的思路应是在Mg、Mg+Ag、Mg+Zn或Mg+Ag+Zn微合金化基础上,提高Cu+Li总量并保持较高Cu/Li比。     

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。     

两种铝锂合金薄板析出相及动静态性能比较

采用常规拉伸性能测试、中心裂纹疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜分析研究了2A97铝锂合金1.5 mm厚度薄板T3态(6%冷轧预变形后自然时效)及T8态(6%冷轧预变形+150℃)时效时拉伸性能、疲劳裂纹扩展速率和微观组织的演变,并与2050铝锂合金薄板性能进行了比较。结果表明:2A97铝锂合金冷轧薄板T3态时效时析出大量非常细小且共格的δ′相,合金具有中强(抗拉强度约427 MPa)耐损伤(ΔK=30 MPa·m~(1/2)时,疲劳裂纹扩展速率da/dN≈1.0×10~(-3) mm·cycle~(-1))的性能特性。而T8时效(12～40)时合金具有强度高(抗拉强度大于560 MPa)的性能特性。T8时效时强化相包括T1相(Al_2CuLi),θ′相(Al_2Cu)和δ′相(Al_3Li);欠时效时为一定数量δ′相及θ′相和大量细小的T1相;峰时效及过时效阶段, T1相逐渐长大,δ′相逐渐减少甚至消失,θ′相粗化且数量下降。2050铝锂合金薄板T3态时效时未发现时效析出相,其疲劳裂纹扩展速率与2A97铝锂合金相当,但强度明显较低; T8态时效时强化相T1相及θ′相数量少于2A97铝锂合金,因而其疲劳裂纹扩展速率相对较低,但强度也显著低于2A97铝锂合金。     

稀土铝锂合金各向异性的指数叠加法研究

本文采用指数叠加法研究了 2 0 90铝锂合金的各向异性和稀土 Ce的作用。研究结果表明 :在 2 0 90铝锂合金中 ,T1 相在纵向强化作用最小 ,在横向最大 ,在短横向居中 ;而δ′相则在时效早期增强各向异性。稀土 Ce对铝锂合金的各向异性的影响有双重性 :一方面 ,Ce加强了铝锂合金的形变织构 ,即增强各向异性 ;另一方面 ,Ce主要减小了 T1 相对横向的强化贡献 ,并减小了δ′相在不同方向强化贡献的差别 ,从而在一定程度上减弱各向异性。     

Er微合金化对1441铝锂合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了不同含量稀土元素Er的Al-Cu-Li合金。利用拉伸力学性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及元素能谱分析(EDS)等分析测试手段,研究了Er的添加对Al-Cu-Li合金T8时效状态下的微观组织和力学性能影响。结果表明,合金在峰时效下的强度较未添加Er元素的Al-Cu-Li合金略有下降,添加0.3%Er(质量分数)的Al-Cu-Li合金的T8态峰时效屈服和抗拉强度均下降了30 MPa;添加Er元素的Al-Cu-Li合金的主要强化相仍然为δ'相(Al3Li)及S'相(Al2Cu Mg),Al-Cu-Li合金的Er元素未影响其时效析出响应速度;添加Er微合金化合金峰时效下内部有大量的δ'相和少量的S'相,而未添加Er元素的Al-Cu-Li合金峰时效下有大量的δ'相和大量的S'相,添加Er元素使峰时效态下S'相数量减少;Al-Cu-Li合金从始至终没有发现Al3Er强化相的存在证据;添加稀土元素Er,在凝固态时即可形成Al8Cu4Er相粒子,这些粒子直至均匀化和固溶热处理时仍未完全溶解于固溶体中;断口形貌分析显示添加Er元素使Al-Cu-Li合金的沿晶脆性断裂倾向增大,佐证了合金强度下降的力学性能表现。     

微量Ce对2090铝锂合金中δ'相析出长大行为的影响

:通过透射电镜分析、图像分析和统计分析等手段,对比研究了2090和2090 Ce两种铝锂合金中δ′(Al3Li)相析出长大行为的差异。研究结果表明:在190℃时效时,不含Ce的2090铝锂合金中球状δ′相长大行为与LSW理论模型符合较好,而2090 Ce中δ′相粗化过程却呈现出先快后慢的特征。时效初期(<3h),微量Ce对δ′相的析出有一定的抑制作用。本文分析认为这一特征是Ce原子与空位交互作用的结果。     

时效制度对1441Al-Li合金抗腐蚀性能的影响

对固溶态1441Al-Li合金板材分别进行T6时效,以及5%冷轧预变形后再进行150℃时效,即T8时效处理,通过晶间腐蚀(IGC)、剥落腐蚀(EXCO)实验、极化曲线测试及透射电镜(TEM)分析,研究时效制度对1441铝锂合金的室温抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能及微观组织的影响。结果表明,合金经T6或T8时效处理后,随时效时间延长,合金微观组织由欠时效的晶内析出均匀的δ′相,变为晶内析出δ′相和S′相,以及沿晶界析出平衡相δ相和S相,因此合金抗腐蚀性能顺序为欠时效峰时效过时效。与T6时效态相比,经T8时效处理后,晶内析出的δ′相和S′相的数量增加、尺寸减小、分布均匀;同时,沿晶界析出的δ相和S相数量减少,PFZ变窄,合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀能力提高。在3.5%NaCl溶液中进行的极化曲线测试表现出相同的结果。     

时效及预拉伸变形对喷射成形2195铝锂合金性能和组织的影响

采用透射电子显微镜、拉伸试验等分析检测手段研究了用喷射成形2195铝锂合金铸锭挤压型材的预拉伸变形工艺和热处理工艺。结果表明,当预拉伸变形达到3%时,工艺能够满足型材力学性能的要求,型材的时效主要析出强化相为T1相、δ′相和θ′相。     

时效制度对2A97铝锂合金腐蚀行为和微观组织的影响

通过拉伸性能测试、晶间腐蚀(IGC)和剥落腐蚀实验(EXCO)以及透射电镜(TEM)观察,研究时效制度对2A97铝锂合金力学性能、晶间腐蚀行为、剥落腐蚀行为和微观组织的影响.结果表明:135℃/36 h+175℃的双级时效比135℃的单级时效更有利于提高2A97铝锂合金的力学性能和耐腐蚀性能;随着175℃下的第二级时效...     

退火对V-4Cr-4Ti合金微观组织结构的影响

为了解高温退火前后V-4%Cr-4%Ti(记为V-4Cr-4Ti,下同)合金微观组织结构的变化,将合金在1000～1400℃,1×10-2Pa条件下退火不同时间(1h或3h)后,利用透射电子显微镜(TEM)分析了退火前后合金中位错、层错及孪晶的形态。分析结果表明,铸态合金中含有少量的层错和孪晶,但位错密度较高。高温退火后合金中的位错密度降低,层错、扩展位错的密度增加。孪晶密度随退火温度和退火时间的增加而增加。1200℃退火合金中的层错呈现规则的平行排列,层错使得基体衍射点发生分裂;孪晶的孪生面为钒的{211}晶面。在1300℃/3h退火合金中观察到了由大量微孪晶和位错组成的类"马氏体"结构。     

Strain-induced Precipitation Behavior ofδPhase in Inconel 718 Alloy

To study the precipitation dynamics ofδphase in Inconel 718alloy,two-stage interrupted compression method was used in the region of cold deformation temperatures and the temperatures range from 875to 975℃.The precipitation-time-temperature(PTT)curve ofδphase was obtained by analyzing the softening kinetics curves.For verifying the type of the precipitates and confirming the validity of the test,the transmission electron microscopy(TEM),scanning transmission electron microscopy(STEM)and energy dispersion spectrum(EDS)were employed.Experimental results indicated that the PTT curve forδprecipitation exhibited a typical"C"shape and the nose points of start and finish precipitation were about 5sat 920℃and 2 815sat 940℃,respectively.In addition,the nucleation ofδwas heterogeneous.The nucleation sites varied with temperatures,including dislocation,grain boundary and stacking fault withinγ″phase.Andδparticles grew quickly at higher temperature with lower density.Moreover,the driving force of nucleation was mainly including chemical free energy,interfacial energy and dislocation distorted energy.And the dislocation distorted energy could decide the density of nucleation in the strain-induced process.     

高温扩散热处理对Ni-24Fe-14Cr-8Mo镍基合金显微组织的影响

本文以50kg真空感应熔炼的镍基合金Ni-24Fe-14Cr-8Mo为实验材料,通过采取不同温度、不同时间的高温扩散热处理,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪以及金相照片图像分析的手段,围绕温度和时间对合金组织中Laves相回溶以及元素偏析的影响开展研究。结果表明,合金枝晶间岛状低熔点金属间化合物Laves相的析出造成严重的元素偏析,Laves相初熔温度在1180～1200℃;在1180℃ 7～100 h扩散热处理时,Laves相体积分数随处理时间呈V_f=11.557 8_exp（-0.143 2 t）的指数规律减小,在1180℃保温40 h以内Laves相不能完全回溶,而保温76 h以上则Laves相可以完全回溶,保温100 h可以进一步消除元素偏析。Ni-24Fe-14Cr-8Mo合金的高温扩散热处理温度不应高于Laves相初熔温度,采取1180℃保温100 h有效地减少Laves相比例以及元素偏析。     

长期时效温度对一种单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后分别在980 ℃,1 070 ℃,1 100 ℃和1 140 ℃长期时效处理500 h,研究了不同温度长期时效后合金的显微组织和1 100 ℃的拉伸性能.结果表明合金在不同温度长期时效后,γ′相发生粗化或筏排化.随着时效温度增加,γ′相粗化或筏排化程度增加,γ′相体积分数减少,γ相基体通道变宽.在980 ℃长期时效500 h后,无TCP相析出;1 070 ℃,1 100 ℃,1 140 ℃长期时效500 h后,有针状TCP相析出.随着长期时效温度增加,TCP相含量增加.随着时效温度升高,合金拉伸强度降低,拉伸延伸率先增加后在1 140 ℃时效时又降低.长期时效后γ′相粗化或筏排化、γ′相含量减少和TCP相析出是合金拉伸强度降低的主要原因.      

变形参数对GH4742合金动态再结晶及γ′相的影响

 为了研究不同变形参数对锻态GH4742合金动态再结晶及γ′相的影响,利用单道次等温压缩试验获得了变形温度为1 050～1 150 ℃、变形量为30%～70%、变形速率为0.1 s-1时的真应力-真应变曲线,分析了不同变形参数下真应力-真应变曲线以及峰值应力的变化规律,同时采用SEM、EBSD对不同变形参数下动态再结晶过程中的亚结构以及γ′相进行了精细表征,定量计算了基体内的几何位错密度以及发生动态再结晶的比例,并测试了不同变形参数下基体的硬度。重点探讨了不同变形参数下动态再结晶的形核机制,深入分析了动态再结晶过程中亚结构以及γ′相的演变规律。结果表明,变形温度为1 080 ℃时,基体中存在大量未溶的一次γ′相,小角度晶界比例超过35%,基体发生动态再结晶比例小于35%,主要形核方式为连续动态再结晶。变形温度为1 110 ℃,一次γ′相尺寸减小并发生回溶,小角度晶界比例小于8%,基体发生动态再结晶比例超过75%,主要形核方式为不连续动态再结晶。随着变形量增加,一次γ′相尺寸增大、数量密度降低,小角度晶界比例显著下降,动态再结晶比例明显提高。低温变形时基体硬度随着变形量增加而显著增加,而高温变形时硬度先增加后逐渐趋于不变。GH4742合金变形温度为1 110 ℃时,变形量50%时已完成动态再结晶,组织为等轴的动态再结晶晶粒,基体硬度较低,为357HV,在此变形参数下加工具有良好的热成型性能。     

固溶时效处理对Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、硬度测试、电导率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,研究了Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带固溶、单级时效和双级时效制度下的组织和性能。研究表明,Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带采用475℃/2 h的固溶处理制度,析出相回溶充分,无过烧现象;合金采用475℃/2 h+120℃/24 h的T6时效处理制度,晶内析出相细小弥散,晶界析出相连续分布;合金采用475℃/2 h+110℃/8 h+160℃/28 h的T74双级固溶时效处理制度,晶内析出相以η’和η为主,晶界析出物完全断开。     

1070℃热暴露对一种单晶高温合金组织的影响

研究了一种镍基单晶高温合金在1 070℃热暴露不同时间后的组织变化。结果表明:合金的热处理组织由立方化较好γ'相和基体γ相组成。经过1 070℃热暴露处理后,γ相基体通道宽度增加,γ'强化相合并长大;热暴露200 h后,合金没有析出不稳定相(TCP相)。热暴露400 h后,少量TCP相开始在枝晶干区域以细针状的形态析出。经过800 h处理后,显微组织呈现出明显的筏排结构。随热暴露时间增加TCP相析出量明显增多,并由枝晶干范围向枝晶间区域生长。TCP相含有Re、W、Mo和Co等合金元素,衍射分析为σ相,与合金基体取向关系为(110)_σ∥(220)_γ,[012]_σ∥[001]_γ。     

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相.其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能.研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究.采用铸造法炼制合金,准晶难以形成.因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线.采用机械合金化制备了Ti42.5 Zr42.5 Ni15非晶.在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶.将非晶合金在530℃处理2h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分.经750℃处理2h后,合金基体中只有晶态存在.对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量.对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程.非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低.     

预变形对2D12铝合金组织热稳定性和高温力学性能的影响

通过拉伸性能测试和透射电镜(TEM)观察等手段,研究预变形对2D12铝合金组织的热稳定性和高温力学性能的影响。结果表明,预拉伸变形能显著增加S相的弥散度,提高合金的时效硬化效应和室温至300℃以内高温下的强度,降低合金断后伸长率。200℃下热暴露500 h后,预变形合金的抗拉强度保留峰值强度的84.76%,伸长率从18.4%降至11%,而无预变形合金的抗拉强度为峰值强度的76.64%,伸长率从6.4%升至9.0%。预变形引入的位错提供S相形核位置,从而提高S相的形核率和合金力学性能。同时,位错作为1种能量陷阱,可降低S相在热暴露环境下的粗化速率,从而提高合金组织的热稳定性。     

半连续铸造7136超高强铝合金的组织特征及均匀化处理工艺

以半连续铸造7136铝合金为研究对象, 以铸态组织分析为基础, 采用双级均匀化. 结果表明: 与其他7×××系铝合金相比, 7136铝合金铸态组织没有明显的层片状α(Al)+T共晶相的特征, 也没有发现S相的存在. 基体中的弥散相为微米级的圆形或棒状MgZn₂相, Mg元素和Zn元素随着液态合金的凝固, 在Al基体中以MgZn₂相的形式析出, 为了平衡Mg元素和Zn元素的分配系数, Mg元素和Zn元素从液态向固态迁移, 这也是使得晶内Zn元素和Mg元素偏高的原因. 经过462℃, 24 h单级均匀化, 残留相大致消除. 随着均匀化时间的延长, 残留相有减少的趋势, 但作用相对较小. 经过450℃, 24 h+470℃, 24 h双级均匀化, 差示扫描量热法获取的峰值非常小, 晶间除了少量高熔点Al₇Cu₂Fe相残留, Al₂Cu等其他相已基本消除, 均匀化效果显著.