新型镍钴基高温合金拉伸性能和变形机制研究

采用SEM、EBSD和TEM研究了室温（25℃）和中温（650、700和750℃）下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制。结果表明：室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5%,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ′相形成孤立层错。当温度达到650℃时,观察到微孪晶切割二次γ′相和γ基体,以连续层错切割二次γ′相和γ基体变形为主。在700～750℃时,以连续层错和微孪晶同时切割二次γ′相和γ基体为主,并且层错的长度和微孪晶的厚度随温度的升高而增加。650～750℃范围内,切割一次γ′相的机制从APB转变到孤立层错。讨论了中温条件下变形机制随温度的变化以及微孪晶、层错等的形成机制。其中给出了a/6<112>不全位错剪切γ′相形成超点阵外禀层错（SESF）的一种原子互换扩散模型,解释微孪晶的形成过程,为进一步研制高性能水平的新型镍钴基高温合金提供参考。     

一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究

研究了一种新型镍钴基变形高温合金在650—815℃和不同加载载荷条件下蠕变后的变形组织.结果表明,经过固溶热处理后合金中存在2种尺寸的γ′相.当蠕变温度高于725℃时,大γ′相开始粗化.蠕变温度为650℃时,合金主要通过位错滑移切割γ′相形成层错的方式变形;蠕变温度在725—760℃之间时,蠕变变形组织主要为层错和微孪晶.随着加载载荷和蠕变温度的升高,层错和微孪晶不再独立存在于γ′相中,而是贯穿γ′相和基体;当蠕变温度升高至815℃时,合金主要通过位错绕过γ′相的方式变形.     

温度对高W含量K416B镍基合金拉伸行为的影响

在不同温度对高W含量K416B镍基合金进行拉伸性能测试及组织形貌观察,研究了温度对合金拉伸行为的影响规律.结果表明,在20~800℃,合金的屈服强度与抗拉强度随着温度的升高而增加,高于800℃后,合金的拉伸性能逐渐降低.合金室温拉伸变形特征为位错剪切γ′相或以Orowan机制越过γ′相,且切入γ′相位错可分解形成层错.随着温度升高,合金基体内的位错密度逐渐增加,其中,800℃拉伸时,合金基体内形成高密度位错缠结,可起形变强化作用,是合金具有较高拉伸强度的主要原因.随着温度进一步升高,切入γ′相的位错数量增加,致使合金强度逐渐降低.在中低温条件下,裂纹主要沿大尺寸M6C碳化物处萌生与扩展,致使合金发生脆性断裂.而高温拉伸期间,合金主要以微孔聚集方式沿γ+γ′共晶界面发生连接开裂,是合金发生韧性断裂的主要原因.     

Ta含量对镍基粉末高温合金高温蠕变变形行为和性能的影响

采用FESEM、TEM等实验技术,系统研究了750℃、600 MPa条件下,不同Ta含量的镍基粉末高温合金的蠕变性能和蠕变过程中显微组织和变形行为特征以及合金层错能对蠕变行为的影响.结果表明,随着Ta含量的增加,合金层错能呈非线性关系降低.蠕变变形各阶段的变形行为和位错组态的变化与层错能密切相关.低Ta含量合金层错能相对较高,基体位错a/2<110>滑移被阻止在γ/γ'内界面处,不易发生位错分解,可直接进入γ'相中形成反相畴界(APB)或通过Orowan环弓弯模式绕过γ'相;当合金中Ta含量中等时,合金层错能降低,促进在γ/γ'内界面处基体位错发生分解,产生a/6<112>Shockley不全位错开始剪切γ'相,形成超点阵层错(超点阵内禀层错(SISF)或超点阵外禀层错(SESF))和扩展层错(ESF)进而转化形成形变孪晶,呈现层错和形变孪晶共同强化效应,提高蠕变性能;而高Ta含量合金层错能很低,有利于位错在不同{111}滑移面上同时形成尺寸较宽的扩展层错,并出现相互交结的交叉层错抑制形变孪晶的形成,加快蠕变形变裂纹发展.因此,合金中加入适量Ta能有效降低层错能,提高形成不全位错剪切γ'相能力和形成显微孪晶能力,增加蠕变抗力,有效改善合金蠕变性能.     

面心立方铁基合金在高温变形时的形变孪晶

本文的研究对象是一种具有面心立方结构的以γ′相沉淀强化的铁基合金,应用透射电镜观察和分析了此合金在高温拉伸时的变形方式和特点。得出此合金的高温变形过程是以滑移和孪生两种方式进行的,其中主要是滑移,辅之以孪生变形。孪生的发生与合金的显微组织结构有关,γ′相的析出以及基体的较低层错能都有利于形成形变孪晶,但沿晶界的胞状析出物对滑移的阻碍作用则是导致孪生的主要原因。文中根据所得的试验结果,讨论了形变孪晶的产生条件,并分析了形变孪晶与合金塑性之间的关系,提出了新的见解。     

高压扭转大塑性变形Al-Mg铝合金中的层错和形变孪晶

利用高分辨透射电镜研究高压扭转大塑性变形纳米结构Al-Mg铝合金中的位错、层错和形变孪晶。结果表明:在纳米晶和超细晶内均存在高密度的层错和形变孪晶;形成层错的Shockley部分位错可分别由0°纯螺型位错和60°混合位错分解得到;纳米孪晶既可由晶内层错动态叠加而形成,也可由晶界向晶内不断发射部分位错而向晶内长大,从而分别实验证实了分子动力学模拟预测的均质和非均质形核长大的孪生机制;观察到了由4层层错动态叠加而形成的特殊纳米孪晶。此外,高分辨透射电镜观察表明:在不同滑移面上的层错相交时,形成层错而产生的拖曳部分位错相遇可反应生成压杆位错和Lomer-Cottrell位错锁。依据经典位错理论和晶界发射部分位错的机制,提出了描述超细晶面心立方金属和合金中层错和形变孪晶形核长大的新模型。     

固溶温度对单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响

通过对不同温度固溶处理合金枝晶干/间区域进行成分分析、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究固溶温度对一种无Re单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响。结果表明:经不同温度固溶处理后,合金中枝晶干/间区域具有不同的偏析程度,随固溶温度提高,元素偏析程度降低,可明显提高合金的蠕变抗力和延长蠕变寿命。800℃蠕变期间,合金中γ′相仅形成串状结构,未形成完全筏状组织。合金在中温蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和剪切γ′相,其中,在基体中发生大量位错的单取向、双取向滑移,可产生形变硬化作用,阻碍位错运动,加之γ′/γ两相共格界面的应力场作用,可抑制位错剪切进入γ′相,是使合金在稳态蠕变期间保持较低应变速率的主要原因。     

温度对核电用GH690合金力学行为的影响

以国产蒸汽发生器传热管用GH690合金为研究对象,通过评价其断裂韧性及拉伸特性,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究了合金由室温～623K的力学性能。研究结果表明,室温下GH690合金低的层错能,易生成形变孪晶,使得合金在孪生的协调下塑性变形能力提高,同时孪晶促进裂纹扩展转向,使合金在断裂过程中吸收更多的能量,维持合金高的断裂韧性。随着温度的升高,合金的层错能增加,导致形变孪晶生成困难,合金应力集中程度加剧,裂纹从而平直扩展,合金的断裂韧性降低。由于合金的室温层错能较低,合金在拉伸时能够通过孪生协调变形,同时生成的孪晶阻碍了位错的滑移而提高了合金的强度和塑性。随着形变温度的升高,合金通过孪生协调变形的能力降低,导至合金的变形机制由孪生转变为滑移,滑移产生的加工硬化效应小于孪生,故合金的强度和延伸率随之降低。     

新型抗热腐蚀镍基高温合金K44的高温低周疲劳行为

研究了K44合金900℃低周疲劳性能和断裂行为。研究结果表明,该合金在循环形变过程中,首先表现出起始循环硬化或软化,随后循环稳定及最终失稳断裂三阶段。高应变幅下位错切割γ′相形成层错,降低变形阻力,合金表现出循环软化行为;低应变幅下位错在γ′相前塞积造成位错可动性降低,合金表现出循环硬化行为。疲劳裂纹主要萌生于试样表面或近表面缺陷处,以穿晶方式扩展;合金基体中块状碳化物对裂纹扩展起阻滞作用。     

H68黄铜断裂过程的透射电镜原位观察

采用透射电镜动态拉伸、原位观察研究了低层错能合金H68黄铜断裂的微观过程。结果发现：黄铜薄膜试样拉伸时，裂尖首先发射位错，平衡时形成无位错区和反塞积位错群；裂尖前方较厚区域可以发生孪生变形，形成形变孪晶，微裂纹在孪晶中形核、扩展，导致裂纹呈Z字形扩展；裂尖无位错区也可能形成微孪晶，微裂纹在微孪晶中形核，使裂纹呈不连续扩展；微裂纹也可以从主裂纹顶端连续形核、扩展。     

轻金属焊接变形检测与控制技术研究进展

随着工程结构向减重与节能方向发展,轻金属焊接结构在工程中得到越来越广泛的应用,轻会属焊接结构制造中焊接变形问题成为焊接领域的研究热点与共性课题,如何进行焊接变形的精确检测进而实现有效控制,成为重要的研究方向.该文结合在国家自然科学基金等项目的支持下本课题组在此领域取得的研究成果,综述了焊接变形检测与控制技术的研究现状与未来发展方向.     

变形观测中的模式识别问题

回顾了变形观测数据处理理论的发展，分析了变形测量数据处理的程序，简明地剖析了各种方法的特点及不足，结合目前某些新的数据处理理论提出了几个变形分析理论中的模式识别问题，并就变形模式描述及模式分析的有关理论和方法在变形分析中的应用进行了综合性分析，引出了一系列值得进一步研究的领域。     

采用反变形提高6110柴油发动机缸盖气道位置精度

缸盖铸件在冷却过程中由于收缩不均匀产生变形，导致气道位置偏差。根据变形数据统计分析，在模具上添加了反变形量，解决了气道位置度超差问题。     

金属塑性接触变形和接触强度及其测定方法(三)

以前2篇论文的研究内容为基础(锻压技术2004年第5、6期),对金属塑性接触变形过程中的总变形力作了进一步的探讨,建立了塑性接触变形试验过程压力及变形应力与变形量的关系表达式,并运用塑性接触变形公式的实验验证验证了上述所求关系表达式的正确性。     

TWIP钢不同温度变形的力学性能变化规律及机理研究

通过控温拉伸实验分析了在298,373,473和673 K温度下变形时,TWIP钢(Fe-25Mn-3Si-3Al)力学性能和显微组织的变化规律.结果表明,TWIP钢的强度和延伸率均随温度的升高而降低.通过热力学公式对不同温度下TWIP钢层错能Γ的估算可以推断,温度T≥673 K时,Γ≥76 mJ/m2,滑移为TWIP钢主要的变形机制;298 K≤T≤373 K时,21 mJ/m2≤Γ≤34 mJ/m2,孪生为TWIP钢主要的变形方式,此时产生"TWIP"效应,可获得较高的加工硬化速率,从而获得高强度及高塑性.     

变形参数对镁合金组织性能的影响

研究了变形温度和变形程度对铸态AZ31镁合金组织和性能的影响。结果表明，在变形程度一定时，随着变形温度的升高，晶粒有长大的趋势；而在变形温度一定时，随着变形程度的增大，再结晶程度增加(ε=2．87时已全为再结晶组织)，晶粒越细化，分布也越均匀；抗拉强度增量开始是逐渐增大的，但到一定程度时则出现峰值，以后不再增加。     

重熔温度对半固态AlSi7Mg合金变形性的影响

采用Ｇｌｅｅｂｌｅ １５００热模拟机对半固态ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金触变压缩过程中不同加热温度的变形性进行研究。结果表明,保温时间为１０～３０ｓ,变形温度为５６９～５８３℃时,合金具有良好的可触变压缩性。在形变速率相同的条件下,随变形温度的升高,试样内部最大形变抗力及最大应力呈下降趋势。     

金属塑性接触变形和接触强度及其测定方法(一)

以布氏硬度实验、塑性接触变形实验为主要研究手段,以金属的小接触变形为假设前提。对金属材料接触变形过程中的4个阶段：弹性接触变形阶段、屈服变形阶段、塑性接触变形阶段、弹性恢复阶段作了深入细致的研究。为弹性接触极限强度、塑性接触强度、变形力与变形量之间的数学关系模型的建立奠定了理论基础。     

低温钛合金的研究进展

因具有优异的低温综合性能,钛合金作为重要的低温工程材料而逐渐受到广泛重视。本文概述了当前国际低温钛合金的应用现状,从α钛合金、α/β两相钛合金及β钛合金方面,综述了钛合金低温变形机制的最新研究进展,并总结了这3类不同相成分的钛合金的低温变形机制。从温度、合金成分、形变因素和显微组织方面,归纳总结了不同因素对钛合金低温塑性变形机制的影响。另外,还探讨了低温钛合金的发展趋势,以期为新型综合性能更好的低温钛合金的设计和研发提供参考。     

塑性变形对AZ31镁合金组织性能的影响研究

由于镁是密排六方结构,只有有限的滑移系,又缺乏有效的强化相,限制了镁合金的工程应用.本文通过不同温度下镁合金的塑性极限变形量来分析镁合金强度和塑性的影响因素.通过实验研究了塑性变形对AZ31合金组织和性能的影响.结果表明,在350℃下镁合金的极限变形量可达到79%,在不同压缩变形下,变形量越大,晶粒越细,分布越均匀.变形量达到70%时,晶粒尺寸基本为2～3 μm.