Mo-Si合金室温及高温拉伸力学性能研究

采用粉末冶金技术制备了不同Si含量(0,0.1,0.3wt%Si)的Mo-Si合金板材,并在25,300,800和1200℃下进行了静拉伸试验,研究了试验温度对Mo-Si合金板材力学性能、断裂方式及微观组织的影响。结果表明:随试验温度升高,纯钼及Mo-Si合金板材强度明显下降,但延伸率以300℃为分界点呈现出先升后降的趋势。室温下Mo-Si合金的断裂方式为穿晶解理断裂,在300及800℃时主要为韧窝延性断裂,而1200℃时为沿晶断裂。对Mo-Si合金强化机制的分析表明,室温下的强化主要来源于弥散强化和固溶强化,而在高温时,固溶作用明显减弱,颗粒弥散和粗化晶粒为主要的强化手段。     

EFFECTS OF Er ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF AS-CAST Al-Mg-Mn-Zn-Sc-Zr-(Ti) FILLER METALS

通过OM, SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc, Zr, Er和Ti复合微合金化焊 丝合金的凝固组织及铸态力学性能, 在实现合金组织有效细化的基础上, 重点研 究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响. 结果表明, 对于Sc 和Zr复合细化的Al-Mg焊 丝合金, Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应, 合 金的强度与塑性均得到提高, 并在合金晶 界处富集不连续分布的Al3Er共晶 相; 当Er和Ti共存于合金中时, 5-10 um的方块状(Al, Mg)20Ti2Er 金属间化合物相存在于晶界, 该相的生成会使合金的强度进一步提高, 但塑性有所 降低; (Al, Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时, 两相对晶界连续性的 破坏会完全抵消Er的细化效应 对合金塑性的提高, 合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶 断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

Er对Al-Mg—Mn—Zn—Sc—Zr-（Ti）填充合金凝固组织与力学性能的影响

通过OM,SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc,Zr,Er和Ti复合微合金化焊丝合金的凝固组织及铸态力学性能,在实现合金组织有效细化的基础上,重点研究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响.结果表明,对于Sc和Zr复合细化的Al-Mg焊丝合金,Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应,合金的强度与塑性均得到提高,并在合金晶界处富集不连续分布的Al3Er共晶相;当Er和Ti共存于合金中时,5-10 um的方块状(Al,Mg)20Ti2Er金属间化合物相存在于晶界,该相的生成会使合金的强度进一步提高,但塑性有所降低;(Al,Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时,两相对晶界连续性的破坏会完全抵消Er的细化效应对合金塑性的提高,合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

Sc和Zr复合微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用水冷铜模一激冷铸造法，制备了三种Sc和Zr含量不同的Al-Zn-Mg-Cu合金薄板材，测试了合金经120℃时效不同时间后的拉伸性能，利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了合金的显微组织。结果表明：采用Sc和Zr复合微合金化可明显细化合金的铸态晶粒组织，抑制合金的再结晶，大大提高合金的强度；Sc含量越高，晶粒细化效果越好，合金强度提高也越大；微量Sc和Zr在Al-Zn-Mg-Cu合金中主要以Al3（Sc，Zr）质点的形式存在，初生Al3（Sc，Zr）粒子是在合金凝固过程中形成的，主要起非均质形核的作用，次生Al3（Sc，Zr）粒子是合金在均匀化处理和后续热处理中析出的，起亚结构强化和直接析出强化作用。     

微量钪对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验,研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织和拉伸性能的影响。结果表明,在Al-Cu-Li-Mg-Zr合金中加入微量Sc,可消除铸态枝晶组织并显著细化铸态晶粒、有效抑制再结晶,明显提高了合金的强度和塑性。微量Sc引起的强化来源于晶粒细化、次生的Al3（Sc,Zr）相析出和亚结构强化。     

铸造Be-37.6Al-0.4Sc合金的力学性能及断裂行为研究

采用纳米压痕和拉伸试验对铸造Be-37.6Al-0.4Sc合金的力学性能进行表征,结合微观组织及断口形貌,分析研究Sc合金化对铸造铍铝合金组织性能和断裂行为的影响。结果发现,Sc合金化使粗大的铍柱状树枝晶转变为尺寸均匀细小的等轴晶,提高合金强度但降低了塑性。含Sc第二相具有最大的弹性模量,为321.48 MPa,硬度为9.83GPa,最小塑性指数为0.803。铍/铝相界面处的第二相不是基体相的裂纹源,铍晶粒内多面形第二相诱发铍晶粒微裂纹的形成。合金拉伸断裂方式表现为铍相脆性解理断裂和铝相延性韧窝断裂的混合断裂模式。     

不同工艺热挤压后Mg-3Al-2Sc合金的组织与性能

采用不同挤压工艺对均匀化退火后的Mg-3Al-2Sc合金进行了热挤压实验,分析了挤压态Mg-3Al-2Sc合金显微组织及力学性能的变化.结果表明:在挤压温度380℃、挤压速度50mm/min下,挤压态Mg-3Al-2Sc合金可获得均匀的再结晶组织和良好的力学性能.挤压温度降低至350℃,强度明显提高,塑性降低,但挤压速度提高至70 mm/min,强度和塑性都降低.并且,经350℃、50 mm/min工艺挤压后,Mg-3Al-2Sc合金的拉伸断裂为沿晶断裂与准解理断裂的混合断裂,提高挤压温度可显著降低合金的沿晶断裂倾向.     

添加Mn、Sc元素对Mg-9Gd-4Y合金组织和力学性能的影响

对MgGdYMn和MgGdYMnSc合金挤压成形,并对挤压合金热处理后的试样进行室温和高温拉伸实验.用金相显微镜（OM）、扫描（SEM）和透射电镜（TEM）等方法,研究添加Mn、Sc元素对该合金组织与力学性能的影响.结果表明：添加Mn元素能有效地提高Mg-9Gd-4Y合金形变细化晶粒的能力以及T6处理提高室温综合性能.添加Sc元素能提高合金的室温伸长率,但强度有所降低.添加Mn的合金在300℃拉伸时强度为200MPa,在400℃拉伸时显示出超塑性行为,而再添加Sc的合金在300℃拉伸时有超塑性表现.同时添加Mn和Sc的合金室温和高温强度下降.     

Er、Sc微合金化对WAAM Al-7Si-0.6Mg合金组织与性能的影响

通过金相显微镜、扫描电子显微镜、室温及高温拉伸试验研究了Er、Sc微合金化对电弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金组织及性能的影响。结果表明,Er的添加导致直接沉积态成形合金枝晶干变短、枝晶变细;Sc的添加导致直接沉积态成形合金α-Al枝晶尺寸变短,趋于等轴,经过T6热处理后,微观组织差异消除。Er、Sc的添加提高了200、250℃电弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金的高温性能稳定性,且Sc的效果优于Er。     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

时效处理对Cu-3Si-2Ni合金组织及性能的影响

通过室温拉伸性能测试、X衍射和断口分析等方法研究了时效工艺对Cu-3Si-2Ni合金组织性能的影响.结果表明:Cu-3Si-2Ni合金时效后,强化相粒子可在晶界处及晶粒内部析出,有效提高室温屈服强度和抗拉强度,但导致合金的伸长率降低,室温拉伸断口呈现韧性和沿晶脆性混合断裂特征,而固溶态合金的室温拉伸断口均呈现典型的韧性断裂特征.根据实验结果,得出该合金较佳时效工艺为450℃×2 h.     

高温环境下Ni47Ti44Nb9形状记忆合金拉伸行为研究

在25～450℃内,沿轧向及横向研究了Ni47Ti44Nb9形状记忆合金的高温拉伸力学性能.结果表明:在室温下,沿轧向拉伸时出现了明显的应力平台,而沿横向拉伸则无此现象,这是由于不同的解孪晶机制造成的.当温度升高至100、300℃时,屈服强度增加,而断裂时的最大应变减小,在此温度下Ni47Ti44Nb9合金变得更加硬而脆.随温度进一步升高到450℃,Ni47Ti44Nb9合金的抗拉强度迅速减小,断裂时的最大应变再次增加,这表明此时合金变软,粘性增强.     

汽车发动机用A356合金的热疲劳行为

研究了温度幅分别为25~300℃、25~350℃和25~400℃时,铸态A356合金、细化变质A356合金、微合金化A356合金和T6态微合金化A356合金的热疲劳行为;分析了热裂纹萌生和生长的机理。结果表明,在相同温度幅下,热疲劳裂纹萌生寿命从大至小的顺序为:T6态微合金化A356合金、微合金化A356合金、细化变质A356合金、铸态A356合金;在热疲劳裂纹形成后,裂纹扩展早期阶段的裂纹生长速度要高于扩展后期;铸态A356合金和细化变质A356合金的热疲劳裂纹呈弯曲状且主要以沿晶方式扩展;微合金化A356合金和T6态微合金化A356合金的热疲劳裂纹更加平直和细小,且以穿晶-沿晶的混合方式扩展;T6态微合金化A356合金具有最佳的抗热疲劳性能。     

复合稀土对CuZnAl形状记忆合金力学性能的影响

采用定量金相、拉伸试验、电子探针和扫描电镜等方法，研究了复合稀土对CuZnAl合金晶粒尺寸、晶粒生长动力学、力学性能的影响。结果表明：复合稀土可明显细化合金晶粒，改善合金的力学性能，合金的拉伸断口形貌由未加复合稀土的沿晶断裂变为韧窝状塑性断口，同时保持合金的记忆性能。微观分析表明：复合稀土富集在CMZnAl合金的晶界上，阻碍晶粒长大。讨论了晶粒细化机制以及合金力学性能提高的原因。     

Mg-3Al-2Sc合金显微组织与性能研究

采用熔剂保护法制备了Mg-3Al-2Sc合金,并进行热挤压,研究了添加Sc及热挤压后Mg-3Al-2Sc合金的组织与性能.结果表明,稀土Sc能够细化晶粒并形成新的Al3Sc相;热挤压后Mg-3Al-2Sc合金发生了局部动态再结晶,合金屈服强度和抗拉强度较AZ31镁合金的显著提高,拉伸断裂机制主要表现为准解理断裂,并有一定量的沿晶断裂.     

Sc、Ti对纯铝组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中添加微量Sc、Ti元素,研究了Sc、Ti微合金化对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:0.2%Sc和0.2%Ti复合的晶粒细化效果比0.2%Sc单独添加时更加优异,合金平均晶粒尺寸仅为90μm,合金强度和硬度得到显著提高。原因在于Sc、Ti复合微合金化有效降低了Al-Sc共晶点,同时形成的Al_3(Sc,Ti)复合粒子,更加有效充当基体的形核质点,促进晶粒细化。     

旋转电磁场和孕育剂对K417高温合金铸件力学性能的影响

使用凝固过程中施加旋转电磁场并在模壳内表面涂孕育剂铝酸钴相结合的方法,得到了晶粒组织细化至95μm、断面等轴晶比例达到99%以上的K417高温合金铸件。使用电子拉伸试验机、机械伺服疲劳试验机和扫描电镜研究了将晶粒细化至95μm对K417高温合金铸件在室温和中温650℃时拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明:在室温和650℃的中温条件下,晶粒细化到95μm可以使K417高温合金铸件的强度、塑性和低周疲劳寿命明显提高;当试验温度从20℃升高到650℃时,K417高温合金铸件的抗拉强度和屈服强度基本保持不变,但其伸长率和断面收缩率却有所降低;在0.3%的总应变控制量下,当试验温度从20℃升高到650℃时,K417高温合金粗晶试样和细晶试样的低周疲劳寿命都有较大幅度的降低。     

氧化物弥散强化MGH956合金板材的拉伸和持久性能

研究了具有粗、细两种不同晶粒组织状态的MGH956合金板材室温～1200℃拉伸及1100℃持久性能.采用扫描电镜和金相显微镜对拉伸和持久试样的断口形貌及纵剖面组织进行了检验,对比分析了两种板材不同温度下的强化因素、及变形和断裂模式.结果表明:正是由于强化因素、及变形和断裂模式上的不同,使得细晶板材的拉伸强度在低温高于粗晶板材,在高温则低于粗晶板材,以及细晶板材的持久强度大大低于粗晶板材;但两种板材从室温～ 1200℃的拉伸伸长率并无明显差异.     

微合金化铝铁合金的强化机理

微合金化铝铁合金中,随着Sc、Zr元素的加入,合金熔体中形成Al-Fe、Al-Sc、Al-Zr、Al-Fe-Sc、Al-Fe-Zr、Al-Fe-Sc-Zr固溶体,起到了固溶强化的作用,合金的强度、硬度提高,塑性、韧性降低。Sc、Zr细化剂在凝固过程中提供优质的异质形核核心,有效地细化铝基体晶粒。并且在一定程度上改变富铁相形态,使之由粗针状逐渐转变成细针状和花朵状,起到细晶强化的作用,进一步改善合金的综合力学性能。     

铸态U-10%Mo合金的高温力学性能及其显微结构

采用真空熔炼法制备了铸态U-10%Mo合金,研究了该合金的室温和高温下的拉伸性能。结果表明,合金的拉伸断裂极限强度随温度的升高呈下降趋势。铀钼合金在室温下发生脆性沿晶断裂,高温条件下则发生韧窝型沿晶断裂和撕裂型沿晶断裂,这是由断口晶界处聚集的大量铀的氧化物和碳化物造成的。