47121β-Ti合金中α相形貌对强化和断裂行为的影响

用TEM,SEM,X射线衍射及拉伸试验等研究了47121β-Ti合金的拉伸性能与α相形貌及其断裂行为的关系。结果表明,低温时效由ω相转变成的弥散α相质点,随其体积分数增加,质点间共格应力场发生交叠,产生较强的内应力,在负荷作用下,导致宏观脆断,而微观断裂机制仍属于韧窝,因此可以把局部的内应力区认为是形成精细韧窝的核心。魏氏组织的α相具有强的加工硬化效应,位错切割α相是主要强化机制,但以孪生形变的α相片阻止位错切过。晶界两侧形成的无析出带,以及随后形成的羽毛状α相群,都使晶界区弱化,导致形成类似沿晶型断口。     

TC6合金拉伸孔洞的形成机制

本文采用TEM、SEM研究了经不同热处理的TC6钛合金拉伸变形滑移特性和孔洞的形成。滑移从晶界、晶界α和魏氏α中开始。马氏体组织的孔洞发生在晶界;具有魏氏组织加晶界α的孔洞在晶界α与β相无取向关系的一侧和α/β相界面形成。拉伸孔洞的形成是位错滑移受阻机制。     

6063铝合金韧性断裂机制的研究

设计可实现不同应力状态的原位拉伸试样,在SEM下进行原位拉伸试验,对断裂过程做了详细的研究和分析.试验表明,不同应力状态下的试样表面在拉伸过程中都产生了大量的滑移带,但其韧性断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金的晶界最薄弱,微裂纹形核于晶界,随载荷增大,微裂纹之间通过扩展或剪切连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

多级时效对汽车用Al-Mg-Zn-Cu-Sn合金微观组织和性能的影响

采用拉伸试验、TEM、SEM等测试手段,研究了不同多级时效热处理下汽车轻量化用Al-Mg-Zn-Cu-Sn铝合金的力学和组织性能。研究结果表明:合金基体中存在白色的粗大第二相组织,主要存在AlZnMgCu相与Al_7Cu_2Fe杂质相。二级时效处理后在晶粒中形成了许多细小析出相,合金晶界析出η相。对合金进行时效处理时生成强化相沉淀的顺序是先转变为α过饱和固溶体,再进入GP区,之后形成η'相,最终转变为η相。对合金进行二级时效处理后,产生众多GP区与η'相,起到明显的强化效果。采用二级时效方法进行处理后,合金拉伸强度与屈服强度达到641. 05 MPa与596. 42 MPa,伸长率12. 16%。在合金的断口区域形成了沿晶断裂与穿晶韧窝断裂,经过二级时效处理后形成许多韧窝状的穿晶断口;经过三级时效处理后有些韧窝深度与外径都较大。     

球形SiO2表面Ag纳米粒子生长及其拉曼增强效应

针对粉末冶金铍铝合金开展了微屈服行为的研究;利用SEM、TEM研究了合金在微屈服过程中不同形变量下两相的位错形态变化和断口组织特征.结果表明:合金的微屈服强度较低;铍相在未发生微屈服至发生2个微应变时(2×10-6),位错很难发现;79个微应变时,晶内晶界均出现位错;121个微应变时,位错扩大运动连接成折线状;500个微应变时,位错缠结;拉伸断裂后,晶内的位错线被拉直,晶界附近区域的位错数量减少.与铍相不同,铝相在未屈服前,就已出现少量位错;2个微应变时,基体大面积发生塑性应变;当微应变增至79个时,在外载荷和热残余应力的驱动下,铝域内的位错聚集在界面处,致使位错切入铍相内,降低铍相的形变抗力.铍铝合金的断裂模式为脆性铍相的解理断裂和韧性铝相的韧窝断裂构成的混合型断裂.     

Cr、Yb合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和断裂特征的影响

研究复合添加微量Cr、Yb、Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织和断裂特征的影响,分析其对合金韧化的作用机制.结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu合金中复合添加Cr、Yb、Zr形成了含Cr、Yb、Zr的球形弥散相,这些均匀分布于基体上的弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,使基体保持形变回复组织,保持小角度晶界,抑制基体再结晶;T6态断裂机制主要为韧窝型穿晶断裂,与仅添加Zr相比,沿晶断裂抗力显著提高;晶界的无沉淀区(PFZs)较宽,且析出相在晶界呈明显不连续分布.     

动态拉伸条件下TWIP钢的断裂机制

采用SEM检测了TWIP钢动态拉伸后的组织形态.结果发现,TWIP钢具有典型的延性断裂断口特征,其变形和断裂过程为微孔洞的形核、长大和聚合.含有第二相的TWIP钢的断裂机制为:第二相和奥氏体相界面聚合力的减弱或第二相本身加工硬化导致的开裂促使微孔形核,形变过程中产生的应力集中使微孔长大、聚合直至发生断裂.全奥氏体的TWIP钢的断裂机制为:形变过程中位错的运动受孪晶界的阻碍,形变孪晶与位错的交互作用使微孔形核于孪晶界处,应力集中使微孔长大、聚合直至材料发生断裂.     

小角度晶界对DD6单晶高温合金980℃拉伸性能的影响

针对第2代单晶高温合金DD6,采用籽晶制备了小角度晶界双晶试样.初步定量研究了小角度晶界对单晶高温合金DD6 980℃拉伸性能的影响.结果表明,随着小角度晶界角度的增加,试样的塑性显著降低,抗拉强度下降.与[001]取向标准试样的韧窝型断裂不同,小角度晶界试样出现不同程度的解理断裂特征,在晶界角度较大时,出现明显的沿晶断裂特征.与[001]标准试样相比,小角度晶界试样的断裂过程发生了变化,导致断裂机制发生变化.在980℃条件下,垂直于拉伸应力轴的枝晶界和小角度晶界将导致合金拉伸性能的降低.     

深冷处理对6005A铝合金焊接接头组织与性能的影响

采用蔡氏显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸试验研究三次循环深冷处理前后车用6005A合金焊接接头组织与性能的演变规律。结果表明:经过三次循环深冷处理,6005A铝合金焊接接头出现若干强化相β-Mg_2Si,期间弥散分布Si、α-AlFeSi等细小析出相。同时,循环深冷处理促使焊接区域形成大量的位错,抵消焊接热输入过程中产生的强大内应力,提升合金焊缝区域抗拉强度至234 MPa;此外,循环深冷处理后拉伸断口区域组织呈细小、平坦的延性韧窝结构。     

深冷处理对6005A合金焊接接头组织与性能的影响

采用蔡氏显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸试验研究三次循环深冷处理前后车用6005A合金焊接接头组织与性能的演变规律。结果表明：经过三次循环深冷处理,6005A铝合金焊接接头出现若干强化相β-Mg2Si,期间弥散分布Si、α-AlFeSi等细小析出相。同时,循环深冷处理促使焊接区域形成大量的位错,抵消焊接热输入过程中产生的强大内应力,提升合金焊缝区域抗拉强度至234 MPa;此外,循环深冷处理后拉伸断口区域组织呈细小、平坦的延性韧窝结构。     

固溶时间对Ti-5553显微组织及拉伸性能的影响

研究了两相区不同固溶时间对Ti-5553合金显微组织及拉伸性能影响。利用扫描电镜观察显微组织随固溶时间的演化行为,重点分析了初生α相(α_p)比例及长宽比分布随固溶时间的变化规律,利用EBSD技术表征了固溶保温阶段晶界α相及晶内α的晶体取向演化,利用电子万能试验机进行了室温拉伸性能测试。结果表明:随着固溶时间的增加,初生α比例降低,等轴化程度增加,进一步导致拉伸塑性变形过程中位错运动的阻力及合金强度降低;晶界α_p在固溶过程中是以"热切口"的形式发生截断,然而截断部分晶体取向仍保持一致。     

低温下ZL101合金中位错运动对Si相断裂的影响

研究了ZL101合金在-60℃和20℃时拉伸断裂后组织中Si相的断裂行为。结果表明,ZL101合金在低温下拉伸断裂后组织中断裂Si相的数量增加。合金在塑性变形过程中产生大量位错滑移,位错在Si相边界塞积产生应力集中使Si相断裂。随着温度降低,ZL101合金的切变模量增大,导致局部变形区的位错应力场阻力随位错密度增大而上升的趋势加剧,因此,当局部变形较小时,合金在非局部变形区产生大量的位错并滑移,变形均匀性上升。     

铸态TiAl-Nb合金的组织结构与蠕变性能

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近890~910℃温度区间的蠕变行为。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织结构主要由层片状γ/α_2两相组成,不同取向γ/α_2两相层片状组织之间存在不规则锯齿状形态的晶界,该锯齿状非层片晶界由单一γ相组成。在高温蠕变期间,合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形机制是大量位错以位错列的形式剪切层片状γ/α_2两相,其中,大量位错在基体中滑移,发生反应可形成位错网,可促进位错的攀移,减缓应力集中,改善合金的蠕变抗力。与α_2-Τi_3Al相比,γ-TiAl相有较弱的强度。因此,蠕变期间合金中的裂纹易于在与应力轴呈45°角、且与层状结构相平行的晶界处萌生与扩展,直至蠕变断裂是合金在蠕变期间的断裂机制;其中,与层状结构相平行的断口呈光滑表面,而与层状结构呈一定角度的断裂表面存在撕裂棱,为较高强度的α_2-Ti_3Al相阻碍裂纹扩展所致。     

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。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形时的组织演化

利用光学显微镜和扫描电镜对超塑性拉伸后的细晶Ti-6Al-4V合金分别进行了断口形貌分析和组织演化规律研究。结果表明:细晶Ti-6Al-4V合金室温拉伸时,断裂方式为准解理断裂;超塑性拉伸时,试样断裂的主要形式是韧窝-空洞聚集型断裂。在初始应变速率不变的条件下,随着拉伸温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相数量增多,空洞数量减少,且在840℃至930℃拉伸时,α相晶粒仍保持等轴状态,但在较高温度(960℃)拉伸时,α相晶粒被拉长,部分区域出现网篮组织。在拉伸温度不变时,随着初始应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相增多,空洞数量减少。高温(960℃以上)拉伸时,β相颗粒具有良好的塑性和较低的硬度,丰富的β相有利于晶界协调滑动,并对空洞的产生具有抑制作用。     

塑性变形对Mg-Gd-Y-Zr合金析出行为及拉伸断裂行为的影响

研究塑性变形对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金析出行为及拉伸断裂行为的影响。结果表明：塑性变形引发的晶体缺陷为时效析出提供了更多的形核核心,不仅使β′相的数量增加,还促进晶界、孪晶与基体界面处析出相的生成。析出相数量的增多可有效阻碍拉伸变形过程中的位错滑移从而强化合金基体,2%变形合金可实现强度与塑性的良好配合。塑性变形量增大,微裂纹在晶界析出相与基体界面处产生并沿晶界扩展,再加之断口表面平滑刻面的形成导致合金的拉伸性能降低。     

晶界特征分布对哈氏合金力学性能的影响

采用扫描电镜、背散射电子衍射、透射电镜等手段对Hastelloy X(HX)合金的晶界特征分布、拉伸断口形貌及位错分布等进行研究。结果表明,HX合金室温拉伸断口由局部裂纹、微孔和大量的韧窝构成,微孔的形成与材料内部第二相颗粒分布有关。组织为晶内共格孪晶型的材料开裂是裂纹源扩展引起的,而组织为非共格孪晶型的样品是微孔聚集导致的开裂。分析表明,不同晶界特征分布的样品室温力学性能的差异,主要是晶粒尺寸和一次碳化物分布作用的结果。     

Ti3Al─Nb合金不同组织状态下拉伸断裂行为显微分析

用透射电镜及备有拉伸装置的Ｓ５７０扫描电镜，研究了Ｔｉ３ＡｌＮｂ（Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ０．５Ｍｏ）（摩尔百分数）合金在不同热处理制度下的组织形貌以及试样的拉伸断裂过程。结果表明：合金在α２＋β两相区固溶１ｈ水冷处理，组织由α２相、Ｂ２相和ｏ相组成。初生α２相体积分数不同，合金试样拉伸断裂机制不同，初生α２相体积分数低时，变形主要在Ｂ２相，裂纹主要在Ｂ２相内形核，随着Ｂ２相的减少，合金塑性提高。初生α２相体积分数高时，变形主要在α２相，裂纹主要萌生于α２相内，随着Ｂ２相的增多，合金塑性提高。细小的随机分布的针状α２相对合金拉伸断裂行为有良好作用。随固溶温度升高，α２相中位错密度逐渐减少，Ｂ２相中位错密度逐渐增多     

D022相强化型Ni2CoCrFeNb0.15高熵合金的变形机理

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0₂₂相强化型Ni₂CoCrFeNb_0.15高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明：位错的平面滑移主导了该合金的单轴拉伸变形,D0₂₂超点阵相是促进位错平面滑移的主要因素。因位错的平面滑移模式产生的平面滑移带随着应变量的增加,其密度随之增加,平均间距随之减小。变形过程中先形成{001}织构,然后{111}织构增强,最终获得典型的{001}和{111}拉伸织构。当合金在单独拉伸变形过程中达到最大应力时,晶界处萌生裂纹并扩展为断裂主裂纹,导致塑性变形失稳。     

7003铝合金ECAP变形后力学性能和断口研究

在室温对完全时效商业7003铝合金进行4道次Bc路径ECAP挤压后进行拉伸和硬度试验,借助SEM和EDS对断口进行分析。结果表明:随着拉伸道次的增加,硬度和抗拉强度的增强,延展性下降明显;断口为韧性断裂,出现等轴韧窝、撕裂韧窝、剪切韧窝和卵形韧窝;第二相质点对韧窝尺寸的影响非常大。