四种状态下Mg-10Gd合金微观组织及力学性能研究

采用OM、SEM、TEM、EBSD、XRD和万能材料试验机等手段研究了铸态、退火态、热变形+时效态、固溶态等四种状态下Mg-10Gd稀土镁合金的微观组织和力学性能。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和晶界处的不连续Mg_5Gd共晶相组成;退火态合金组织为α-Mg固溶体;热变形+时效态合金主要由动态再结晶组织和弥散分布在晶粒内部的β′-Mg_7Gd相组成;固溶态合金组织为α-Mg固溶体,β′相完全溶解。由于β′相的析出强化作用,四种状态合金中热变形+时效态合金具有最高的抗拉强度为371MPa。铸态合金的断口处伴随着晶界共晶相的破裂,其主要断裂形式为准解理断裂。热变形+时效态合金拉伸断裂形式为撕裂棱和微孔聚合复合作用形成的准解理断裂。退火态和固溶态的断裂形式是以撕裂棱为主的准解理断裂。     

硅含量对喷射成形铝硅复合材料显微组织与力学性能的影响

利用双喷嘴扫描喷射成形技术制备27%SiAl、42%SiAl、50%SiAl等3种Si-Al合金电子封装材料,并对该材料进行热等静压致密化处理。研究合金沉积态和热等静压态的显微组织,测定合金的热膨胀系数、抗拉强度及抗弯强度,利用扫描电镜研究其断裂机制。结果表明:沉积态Si-Al合金的硅相呈均匀弥散分布。随含硅量增加,合金凝固区间增大,初生硅相的数量增多,平均尺寸增大,由全部颗粒状分布逐渐演化为呈部分颗粒、部分骨架状分布,这种均匀弥散分布的结构有利于降低合金的热膨胀系数。27%SiAl、42%SiAl、50%SiAl合金的热膨胀系数连续可控,室温至200℃分别为14.76×10 6、9.75×10 6、9.29×10 6/K。随硅含量升高,材料的抗弯强度和抗拉强度呈下降趋势。27%SiAl合金的平均抗拉强度和抗弯强度分别达到196 MPa和278 MPa,伸长率为9.5%。42%SiAl与50%SiAl的平均抗拉强度与抗弯强度都接近,分别达到140 MPa及220 MPa,伸长率小于1%。断裂方式由以铝相的韧性断裂为主逐渐转变为以硅相的脆性裂为主。     

热处理对定向凝固CMSX-6合金组织及拉伸性能的影响

采用高速凝固法制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了热处理前后不同部位的显微组织和拉伸性能。结果表明,铸态试样先凝固部分比后凝固部分的枝晶组织更为细密,一次枝晶间距较小,共晶组织含量较少,而抗拉强度高,延伸率较小。热处理后初生相充分固溶形成了成分均一的组织,γ′相得到了明显的细化与均匀化,γ/γ′共晶也发生了溶解并存在固溶微孔。热处理略微提高合金的抗拉强度,但明显提高了合金的延伸率。试样断裂为脆性断裂,铸态为正断型断裂,热处理态为切断型断裂。     

Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al镁合金的均匀化研究

为了提高Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金铸锭的力学性能,对合金进行了均匀化退火处理。通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射、拉伸力学性能测试等手段,研究了均匀化条件对Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金经773K 8h的均匀化处理后,铸态时的网状相完全溶解到基体中,第二相弥散分布在基体中,同时退火态合金的抗拉强度达到了154 MPa,比铸态合金提高了23%。合金最佳的均匀化退火工艺是773K 8h,此时该合金具有较好的综合力学性能。     

Y元素对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和室温拉伸力学性能测试等手段研究了Y元素对超高强Al-9Zn-2.5Mg-2Cu(wt.%)合金铸态和T6热处理态微观组织和力学性能的影响。结果表明:Y元素的添加能够细化铸态合金晶粒,降低晶界第二相的连续性;经轧制变形和T6热处理后,随着Y元素含量的提高,合金的强度呈先升高后降低的趋势。当Y元素添加量为0.2%时,性能优秀,其屈服强度为590.1 MPa,极限抗拉强度为622.7 MPa,伸长率为10.44%。     

高强耐磨稀土高锰黄铜的组织与性能

设计一种用于制造同步器齿环的CuZnMnAlSiFeCeB复杂黄铜合金,利用水平连铸,热挤压和快速水冷的工艺制备合金型材.利用金相显微镜和扫描电镜以及能谱分析的手段研究合金的铸态组织,挤压态组织. 合金铸态组织均匀,无气孔和夹杂等缺陷. 挤压淬火态合金组织为β+少量α+均匀分布强化相. 合金挤压淬火后的性能为抗拉强度783 MPa,断后伸长率5.89 %.      

烧结工艺对TA15粉末冶金钛合金组织与性能的影响

采用氢化脱氢TA15钛合金粉末为原料,通过模压成形与真空烧结及进一步热等静压(hot isostatic pressing,HIP)处理,制备TA15钛合金,对烧结合金及其热等静压后的组织形貌与拉伸性能进行分析与测试,研究成形压力及烧结温度对该合金组织与性能的影响。结果表明,随压制压力增大或烧结温度升高,烧结体的抗拉强度和伸长率都提高。热等静压后晶粒趋于球化,抗拉强度提升不明显,伸长率提升较显著。压制压力为700 MPa,烧结温度为1 300℃时,烧结合金的抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为1 050 MPa和2.81%。经HIP处理后合金的抗拉强度最高达到1 170 MPa,最大伸长率为5.6%。     

SPS制备ODS铁基合金的显微组织与力学性能

对空气气氛下球磨制备的含氧预合金铁基粉末,在900～1 100℃进行放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthened, ODS)铁基合金,并进行变形量为50%的热轧和1 000℃/1 h退火热处理。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜以及拉伸试验等对ODS铁基合金显微组织与力学性能进行表征。结果表明:烧结温度、热轧及热处理对ODS铁基合金的显微组织和性能具有重要影响。随烧结温度升高,原始颗粒界面逐步消除,合金孔隙减小,致密度提高,抗拉强度和显微硬度提高,在900,1 000和1 100℃烧结的合金抗拉强度分别为191,392和814 MPa;900℃烧结的合金经轧制与热处理后,抗拉强度和塑性提高;1 100℃烧结的合金经过轧制后,抗拉强度提高到1 003 MPa,伸长率为6.48%,进一步热处理后,抗拉强度及伸长率分别为915 MPa和9.77%。     

热处理及热挤压对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr组织及常温力学性能的影响

通过力学和显微硬度测试、能谱和X射线衍射分析以及光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金经均匀化、挤压变形及时效处理后的显微组织和常温力学性能进行研究。结果表明,铸态合金经520℃/16 h均匀化处理后网状共晶消除,并有黑色方块相生成,强度和塑性显著提高;挤压变形后的合金,抗拉强度σb达304.5 MPa,比挤压前提高25%,屈服强度σ0.2成倍增加,达268.7 MPa;在200℃时效20 h后峰值硬度达到137 HV;再经挤压和峰值时效后最终σb为370 MPa,比挤压态合金试样提高22%,屈服强度σ0.2为295.6 MPa,提高10%,但伸长率δ略有下降;该合金在室温下的断裂方式是脆性和韧性断裂兼有的混合断裂。     

微量稀土对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织及性能的影响

加入适量的稀土元素能有效改善铜合金的组织和性能.铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金中添加稀土Ce后,进行熔炼及热处理试验,再通过室温拉伸、导电率试验和金相观察,研究了微量Ce对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织与性能的影响.结果表明:铸态合金晶粒随着Ce含量的升高呈现先减小后递增的趋势;铸态合金的抗拉强度和导电性随着Ce的增加分别先升高后减低;当Ce的质量分数为0.06%时,铸态合金的抗拉强度最高、导电性最强.     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.      

热处理对Ti-5331合金板材组织及力学性能的影响

研究了核反应堆壳体用Ti-5331合金热轧板材在不同退火温度下的显微组织与力学性能。结果表明:Ti-5331合金板材在相变点以下随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变相含量明显增加。当退火温度为700℃时,开始发生静态再结晶,800℃时为等轴组织,900℃时为双态组织,950℃时为网篮组织。随着退火温度的升高,合金板材的抗拉强度先下降后上升,屈服强度呈下降趋势,屈强比逐渐减小;当退火温度在相变点以下时,板材冲击韧性随退火温度升高呈上升趋势,当超过相变点后冲击韧性急剧下降;退火温度对塑性影响较小。经900℃×1 h/AC退火处理的Ti-5331合金板材有着较好的综合性能,抗拉强度为920 MPa,延伸率为15%,V型缺口冲击韧性达到93 J/cm^2。     

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。      

Fracture characteristics of Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe with refined microstructure using hydrogen

The hydrogenation behavior of Ti-6Al-4V, with the starting microstructures of coarse equiaxed α and coarse Widmanstätten α, respectively, was investigated under a hydrogen pressure of 0.1 MPa at temperatures between 843 and 1123 K. The hydrogen content was determined as a function of hydrogenation time, hydrogenation temperature, and hydrogen flow rate. The phases presented in the alloy of after hydrogenation were determined with X-ray and electron diffraction analysis in order to define the effect of Thermochemical Processing (TCP) on the microstructure of the alloy. Mechanical properties and fracture toughness of Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe subjected to the various TCP were then investigated. Hydrogenation of Ti-6Al-4V with the starting microstructure of coarse equiaxed α at 1023 K, just below hydrogen saturated β (denoted β″ (H)) transus temperature, produces a microstructure of a, orthohombic martensite (denoted α″ (H)) and β (H). Hydrogenation at 1123 K, above β (H) transus, results in a microstructure of α″ (H) and β (H). Microstructure refinement during TCP results mainly from decomposition of α″ (H) and ;β (H) into a fine mixture of α + β during dehydrogenation. An alternative TCP method is below β (H) transus hydrogenation (BTH), consisting of hydrogenation of the alloy below the hydrogenated β (H) transus temperature, air cooling to room temperature, and dehydrogenation at a lower temperature, which is found to improve mechanical properties significantly over a conventional TCP treatment. Compared with the untreated material, the BTH treatment increases the yield strength and increases the ultimate tensile strength significantly without decreasing the tensile elongation in the starting microstructure of coarse equiaxed α or with a little decrease in the tensile elongation in the starting microstructure of coarse Widmanstätten α, although the conventional TCP treatment results in a large decrease in elongation over the unprocessed material in Ti-6Al-4V. In Ti-5Al-2.5 Fe, both conventional TCP and BTH result in a increase in yield strength, ultimate tensile strength, and elongation; however, the BTH gives the best balance between strength and elongation. The TCP-treated Ti-6Al-4V shows smaller fracture toughness compared with the unprocessed material, while TCP-treated Ti-5Al-2.5Fe shows greater fracture toughness compared with the unprocessed material. The BTH treatment results in a improvement in fatigue strength in both Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe.     

退火工艺对GH4169合金带材组织和力学性能的影响

为解决GH4169合金带材国产化制备工艺不成熟导致的组织及性能控制不稳定问题,对厚度为0.4 mm的GH4169合金带材的热处理工艺进行研究。讨论了不同退火温度、不同保温时间对带材金相组织、力学性能的影响,结果表明,退火温度对带材显微组织和力学性能存在显著影响,随着退火温度的提高,合金带材晶粒尺寸增大,同时合金抗拉强度、屈服强度和硬度呈下降趋势,而伸长率呈升高趋势;适当缩短保温时间可以使晶粒尺寸均匀,并起到细化晶粒的作用,与此同时,合金力学性能表现出抗拉强度、屈服强度和硬度增大,同时伸长率呈下降趋势。综合分析组织及性能,0.4 mm的GH4169合金带材最佳退火工艺为退火温度1 050℃、保温时间1.5 min,在该工艺下带材的晶粒度为8.5级,抗拉强度为870.5 MPa,屈服强度为389.5 MPa,伸长率为51.5%,维氏硬度为204HV1。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱（580 MPa）。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

Ti-600合金热暴露前后室温拉伸性能及变形机制研究

研究了Ti-600合金镦制饼材600℃热暴露前后室温拉伸性能与组织的变化,并分析了其室温拉伸变形机制。研究结果表明,600℃热暴露100 h后,毛坯热暴露试样的强度较热暴露前的固溶时效试样(STA)提高了3%左右,延伸率的保持率为81.1%;试样热暴露试样的强度稍有降低,延伸率的保持率仅为55.6%。600℃热暴露100 h前后,Ti-600合金镦制饼材的组织变化不明显,热暴露后其原始β晶粒尺寸较之前的稍有长大。STA状态下晶界与板条较平直,热暴露后少数板条弯曲,并且板条较短较细小。试样热暴露试样组织内的α相与β板条比毛坯热暴露试样的粗大。经分析,Ti-600合金热暴露前后室温拉伸变形时主要的变形机制是位错穿越α束滑移以及位错柱面滑移。     

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.     

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。     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析,研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状,存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相;经固溶和时效处理后,再结晶晶粒尺寸变大,主要析出相为δ′相S相;160 ℃时效处理容易加速时效析出行为,导致析出相粗化,强化效果减弱;经120 ℃/20 h峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.