23CrNi3Mo钢热塑性行为及断裂机理

利用Gleeble-1500热模拟机进行热拉伸实验,研究了变形温度800~1200℃和应变速率0.002~20 s-1范围内23CrNi3Mo钢热塑性行为及断裂机理。结果表明:23CrNi3Mo钢具有优异的高温塑性。不同的变形温度下,峰值应力随温度线性降低,而随应变速率的增加峰值应力升高。应变速率2 s-1时,热拉伸过程中,高温断裂机制为韧性断裂,断口呈韧窝形貌。随着温度的升高,韧窝直径变小而深度增加。变形温度1050℃时,随应变速率的降低,断裂机制由韧性断裂转变为脆性断裂。应变速率高于0.2 s-1时,断口呈韧窝形貌;而应变速率低于0.2 s-1时,断口呈沿晶断裂形貌。高温拉伸断裂过程中,夹杂物的存在对裂纹的萌生与扩展有一定的影响作用。     

AZ63镁合金累积叠轧界面结合机制的研究

基于AZ63镁合金累积叠轧试验,比较了不同道次叠轧后的界面组织特征,利用扫描电镜观察断口形貌,分析了界面断裂特性,研究了界面结合机制。结果表明:AZ63镁合金经过350℃、5道次累积叠轧后,显微组织由细小等轴晶构成,先前结合面的质量在后续叠轧中逐渐得到改善;坯料与轧辊接触面因剪切作用聚集了大量孪晶组织,并在厚度方向上由表面到中心逐渐减少。拉伸断层主要发生在最后一道次叠轧变形的界面处,已形成良好结合的界面拉伸断口表现出与基体相同的韧窝形貌特征。界面结合机制为再结晶结合机制,通过界面处形核、再结晶、晶界连接实现界面结合。     

7050高强铝合金铆钉丝材T73双级时效工艺

针对国产7050高强铝合金铆钉丝材,采用室温拉伸、室温剪切、镦粗试验的方法,研究了经177～182℃不同二级时效时间后7050铝合金丝材的性能。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察合金不同时效工艺下断口组织和析出相形貌特征。结果表明,拉伸强度和剪切强度随二级时效温度的升高、二级时效时间的延长逐渐降低,剪切强度低于330 MPa时镦粗试样不开裂。TEM微观组织显示,随二级时效温度的升高、时间的延长析出相形貌变化不大,但析出相的尺寸随时效温度的升高逐渐长大、间距逐渐增大;拉伸断口形貌显示,二级时效的断裂方式均为韧窝断裂和沿晶断裂的混合断裂模式,随二级时效温度的升高和保温时间的延长,断口中韧窝数量逐渐增加且尺寸变大,沿晶断裂逐渐减少。     

一种镍基第三代单晶高温合金的横向拉伸性能

在760℃到1100℃条件下,研究了一种镍基第三代单晶高温合金的横向拉伸性能。采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)与扫描透射电子显微镜(STEM)观察了合金的显微组织与断口形貌。结果表明：随着温度的升高,合金的拉伸强度降低,而拉伸延伸率增加。在760℃与850℃条件下的拉伸断裂均为类解理断裂。在980℃,1070℃和1100℃条件下,试样断口出现了反映凝固方向的枝晶形貌特征,且随着温度的升高枝晶形貌在断口上的面积增加。在980℃条件下,拉伸断裂为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂。在1070℃与1100℃条件下,拉伸断裂均为韧窝断裂。随着温度的升高,塑性变形过程中开动了更多滑移系,导致形成了不同的位错形貌。760℃拉伸,合金中出现了高密度大致平行分布的a/2<110>位错;980℃拉伸,合金中出现了位错缠结;1100℃拉伸,合金中形成了位错网络。     

累积叠轧TC4钛合金的组织演化与力学性能

采用累积叠轧技术制备具有超细晶组织的TC4钛合金,考察了叠轧工艺对界面结合和微观组织的影响规律以及该过程中α/β两相钛合金的变形机制,分析了叠轧工艺对TC4合金力学性能的影响。结果表明,TC4合金累积叠轧过程中需要足够的加热温度(近于720℃)、防氧化处理以及多层数大下压量的轧制工艺,才能获得良好的界面结合,但是界面处存在O含量较高的硬化层。随着叠轧温度和叠轧层数的增加,TC4板材的结合界面逐渐消失并具有较高的结合强度。累积叠轧过程是协同变形和剪切变形综合作用的结果,即变形初期晶界β相由长条状转变为短片状且晶界发生滑移,而在变形程度较高时组织中有大量的剪切带,此过程存在大量局部变形以适应大塑性变形过程。变形组织中存在局部等轴组织(约300 nm)和拉长的变形结构(约400 nm),其中等轴组织是由于变形温度、局部剪切变形和局部过热作用而发生再结晶形成的。叠轧板材在厚度方向存在组织性能不均匀现象,在结合界面处硬度较高,随着叠轧层数的增加硬度逐渐趋于一致。同时随着叠轧层数的增加,TC4合金的抗拉强度逐渐增加,在叠轧16层后抗拉强度达到1325 MPa,塑性降低为5.4%。在叠轧层数较少时,断裂过程表现为韧性断裂,随着叠轧层数的增加,断口形貌逐渐转变为韧窝断口和准解理断口的综合形貌。     

7D04-T7451铝合金高温性能及组织变化特征

通过高温拉伸、SEM、TEM等方法对7D04-T7451铝合金厚板在不同温度下的组织、性能变化及断裂行为进行试验研究。结果表明,随拉伸温度升高,合金的强度降低,伸长率随温度增加而逐渐增加;在较低温度拉伸时,出现了二次析出的现象;当温度超过150℃后,晶内析出相发生了粗化;随温度升高,合金断口逐渐由以位错滑移为主的层片状沿晶断裂转变为以基体/析出相滑脱为主的韧窝断口。     

P110H钢的高温拉伸性能及断裂机理

根据热采井的服役温度,对P110H热采套管钢进行了高温拉伸试验,并对不同温度下的断口形貌进行了观察,分析了由于温度影响而引起的断裂机理变化。结果表明:随着温度的升高,P110H钢的屈服强度显著下降,而抗拉强度下降并不明显,屈强比随温度升高而降低。在高温的影响下,其断裂过程由微孔聚合诱发剪切扩展断裂的组合断裂过程转变为微孔聚合为主导的韧性断裂过程,其主要原因是由于高温使位错激活能增加,提高了材料的塑性变形能力。     

固溶温度对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响

为揭示固溶温度（850、920、960℃）对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响,采用XRD、SEM和EBSD方法对材料晶体结构、微观组织和晶粒取向等特征进行分析,选取分离式霍普金森拉杆（SHTB）实验装置进行了材料的动态拉伸力学性能测试,构建了Johnson-Cook(J-C)本构模型,开展了动态拉伸断口形貌分析。结果表明：随固溶温度的升高,材料中α/α′含量升高,初生α相含量降低,针状α′含量升高,晶粒尺寸减小且择优取向强度增大;TC4钛合金具有明显的应变率强化效应,随固溶温度的升高,材料屈服强度和维氏硬度逐渐增大,断裂延伸率降低;动态拉伸断口整体表现为韧性断裂,随固溶温度升高,材料塑性降低,在固溶温度960℃时,试样韧性断裂特征不显著。本研究结果可为TC4钛合金力学性能调控及抗冲击设计提供方法和数据支撑。     

退火温度对铪棒组织与性能的影响

采用热轧加冷旋锻的方式将φ60 mm铪棒坯加工至φ13.3 mm,然后分别在440、600、740、900、1 040℃下保温1 h进行真空退火处理,对比研究了不同退火温度下铪棒的显微组织、室温及高温拉伸性能、高温拉伸断口形貌。结果表明,随着退火温度的升高,晶粒逐渐长大,但孪晶组织并不会随着退火温度升高而完全消失,相反,在高温退火时铪棒组织中容易形成退火孪晶;铪棒的抗拉强度、屈服强度随着退火温度的升高逐渐降低,抗拉强度的降速出现了先慢后快的现象,屈服强度反之。440、600、740℃高温拉伸断口形貌为多韧窝态的韧性断裂,韧窝大小、密度略有不同,而900、1 040℃退火后,断口形貌存在解理台阶并有河流状花纹,为脆性断裂。     

M35高速钢热塑性行为研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行热拉伸试验,研究了变形温度在950～1150 ℃范围内,变形速率为0.1 s-1、1 s-1时M35高速钢热塑性行为及断裂机理。结果表明：M35高速钢在试验条件下具有优异的高温塑性,峰值应力随变形温度升高线性下降,随应变速率增加相应升高。热拉伸过程中断裂机制都为韧性断裂,变形温度低于1100 ℃时断口呈韧窝状,随着温度升高韧窝直径变大、深度增加;变形温度高于1100 ℃时断口呈沿晶断裂。高温拉伸过程中,碳化物的大小、分布对M35高速钢的热塑性存在明显影响。     

Ti（50）Ni（47）Fe3形状记忆合金冷轧变形后的组织与性能

采用拉伸测试、维氏硬度测试、电阻率-温度曲线测试及扫描电镜和透射电镜观察显微组织的方法研究冷轧变形量为25%的Ti50Ni47Fe3合金经450-750°C下1 h退火后的显微组织和性能。结果表明,冷轧变形增强了合金的抗拉强度和屈服强度,冷轧变形后形成的应力场有助于R相变的发生。随着退火温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度下降,伸长率增大;当退火温度高于650°C时,强度和伸长率趋于稳定。电阻-温度曲线表明,在升、降温过程中发生两阶段相变B2-R-B19′。随着退火温度的升高,合金的相变温度降低;当退火温度高于650°C时,相变温度趋于稳定。随着退火温度的升高,合金依次发生回复、再结晶和晶粒长大。     

Ti-Al-Nb三元合金组织对力学性能的影响

通过合金设计的方法分别制备了具有单相(γ-TiAl)组织的合金A、二相(γ-TiAl+α2-Ti3Al)层片组织的合金B和三相(γ-TiAl+α2-Ti3Al+Nb2Al)混合组织的合金C3种Ti-Al-Nb三元合金,通过XRD、EPMA以及SEM等手段确定了这3种合金的组织结构和分布形态,并对这3种合金进行了室温和1173K的拉伸试验。结果表明,合金的显微组织与其性能密切相关,室温下合金B的塑性变形能力好于另外两种合金,这主要是因为α2相的存在降低了合金平均晶粒尺寸,由γ和α2两相构成的层片组织结构以及大量的γ/α2相界面。温度升高可以显著改善合金B的塑性变形能力,合金B在1173K时的拉伸延性达到40.4%,并且断裂方式从室温时的穿晶脆性断裂向1173K时的韧性断裂方式转变,而合金A、C不管在室温还是1173K,都显示出穿晶脆性断裂方式。合金C在室温和高温都很脆,是由于Nb2Al相的出现,降低了(γ+α2)两相层片组织的连续程度。     

Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温塑性变形行为

为了研究Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温力学性能,利用Gleeble-3500热模拟机对Y12Cr18Ni9Cu钢进行了不同温度的高温拉伸试验,并对断口形貌、抗拉强度以及断面收缩率进行了分析。结果表明,随着温度升高试验钢的高温抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐增加。试验钢的低温脆性区为800～900℃,未出现高温脆性区。低温脆性区的出现是由于材料在热变形过程中没有发生动态再结晶,并且由于硫化物与基体所能承受的变形能力不同,裂纹在硫化物与基体界面产生,最终导致脆性断裂。在1150～1250℃温度范围内,试验钢发生了动态再结晶并表现出良好的高温热塑性,Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的热加工温度应选择在1150～1250℃之间。     

一种含Re单晶高温合金的拉伸断裂行为

研究了Re对单晶高温合金拉伸、持久性能的影响及含Re单晶的拉伸断裂特征。拉伸性能试样采用[001]取向单晶制备，应力轴方向平行于单晶[001]取向，采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明：Re的加入降低了单晶短时拉伸延伸率，但能提高单晶的高温持久断裂延伸率；含Re单晶室温拉伸表现为滑移开裂特征；高温拉伸断裂失效机制为变形不均匀的蠕变断裂；高温持久断口表现为典型的塑性断裂特征，变形均匀。     

T92/HR3C异种钢焊接接头高温拉伸变形及断裂行为

采用500℃和625℃拉伸试验,研究T92/HR3C异种钢管接头的高温变形及其断裂行为。结果表明,在高温拉伸过程中,焊缝、T92侧热影响区(HAZ)及母材(不包含颈缩段)均未发生明显的塑性变形及组织结构的变化,而HR3C侧母材晶粒明显被拉长,HR3C侧HAZ的拉伸变形不明显。HR3C母材塑性变形量随温度升高而明显降低,孪晶回复越少。高温拉伸断口位于T92侧HAZ的细晶区(FGHAZ),呈正断加剪切断的混合断裂方式,均与室温状态下该焊接接头的拉伸变形及断裂行为不同。应力三轴度理论可很好地解释该接头高温短时拉伸变形及断裂特征。     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF P/M TiAl ALLOYS AND THE TEMPERATURE EFFECT

1.IntroductionTitaniumaluminideintermetalliccompounds,especiallythegamma~baseTiAlajloysarefoundtobeapromisingcandidateforhightemperatureapplicationsduetotheirlowdensityjhighstrengthandhighmodulusaswellasgoodoxidationresistance.ManyeffortshavebeendevotedtothefabricationofTiAlvalvesforautomobileenginesusingtheconventionalcastingtechnology[']orareactivesinteringprocess[2,3'4].However,withtheprocessofcajstingvoidsinthemicrostructureareunavoidableandafollowingprocessofhotisostaticpressing(HIP)is…     

Effects of ARB and ageing processes on mechanical properties and microstructure of 6061 aluminum alloy

Accumulative roll bonding (ARB) has been used as a severe plastic deformation process for the production of high-strength materials. Ageing treatment has been found to enhance the strength of alloys by precipitation of a second phase. In the present work, ARB followed by the ageing process was used for the fabrication of the high-strength 6061 aluminum alloy. Samples of the alloy thus made were subjected under annealed and ARBed conditions to ageing treatment at different temperatures for different times and their mechanical properties were evaluated. It was found that the microhardness and tensile strength of the specimens increased with the number of ARB cycles but their elongation values decreased. After the ageing treatment, the mechanical properties of the ARBed specimens improved in terms of both strength and ductility. Based on TEM observations, it may be concluded that the improved mechanical properties after the duplex ARB-ageing process can be attributed to the precipitation of very fine particles with a slight decrease in dislocation density and limited structure coarsening. SEM observation of fracture surfaces of aged specimens indicated that the fracture was predominantly caused by microvoid coalescence at constituent particles.     

高速冲击拉伸条件下低硅TRIP钢的延伸率特性

对低硅HSLA -TRIP钢在室温条件下 5 0 0s-1～ 1 70 0S-1应变率范围内的动态拉伸性能进行了研究。实验结果表明 ,随应变率增大 ,钢的均匀延伸率 (eu)下降、总延伸率(et)和能量吸收值增加 ,但强度 (σb)保持不变或略有提高 ,能量吸收的增幅随应变率增大而变缓。分析认为 :残余奥氏体在颈缩发生前的较完全转变有利于提高均匀延伸率 ;高应变率下能量吸收值的提高可能由两个原因造成 :一是大应变下的奥氏体相变推迟断裂的发生 ;二是动态拉伸中的绝热温升有利于总延伸率的提高。     

纯钒的高温力学性能及断口特征

采用热等静压法制备了纯钒样品,测试了纯钒在700~1100 ℃下的高温力学性能,分析了高温拉伸样品的断口形貌、金相组织。结果表明,随温度的升高,纯钒的强度及韧性均呈下降趋势。700~800 ℃,纯钒具有较好的高温强度及韧性,断口为韧性特征;900~1100 ℃,纯钒的力学性能急剧恶化,断口上出现了大量的解理面及一定的由高温蠕变导致的韧性沿晶,呈现出韧脆断共存的微观形貌;温度升高,解理面有长大趋势。     

Microstructure and high-temperature mechanical properties of laser beam welded TC4/TA15 dissimilar titanium alloy joints

The microstructure evolution and high-temperature mechanical properties of laser beam welded TC4/TA15 dissimilar titanium alloy joints under different welding parameters were studied. The results show that the weld fusion zone of TC4/TA15 dissimilar welded joints consists of coarsened β columnar crystals that contain mainly acicular α′ martensite. The heat affected zone is composed of the initial α phase and the transformed β structure, and the width of heat affected zone on the TA15 side is narrower than that on the TC4 side. With increasing temperature, the yield strength and ultimate tensile strength of the TC4/TA15 dissimilar welded joints decrease and the highest plastic deformation is obtained at 800 °C. The tensile strength of the dissimilar joints with different welding parameters and base material satisfies the following relation (from high to low): TA15 base material > dissimilar joints > TC4 base material. The microhardness of a cross-section of the TC4/TA15 dissimilar joints reaches a maximum at the centre of the weld and is reduced globally after heat treatment, but the microhardness distribution is not changed. An elevated temperature tensile fracture of the dissimilar joints is located on the side of the TC4 base material. Necking occurs during the tensile tests and the fracture characteristics are typical when ductility is present in the material.