Al-4.9Zn-1.6Mg-0.4Mn-0.1Zr-xEr合金时效行为研究

采用金相(OM)、透射电镜(TEM)及能谱分析(EDS)、硬度测试的方法研究了单级与双级时效热处理制度对Al-4.9Zn-1.6Mg-0.4Mn-0.1Zr-xEr合金板材硬度和显微组织的影响.结果表明,添加Er元素后合金中形成了纳米级的A13(Zr,Er)相,可以强烈地钉扎位错,细化再结晶晶粒.无论单级时效还是双级时效,Er元素的添加均可以提高合金的硬度,加快合金的时效硬化速率,使合金达到硬度峰值的时间缩短,但Er含量对提高合金硬度的影响不大.同时,晶界处出现的第二相颗粒析出带得到消除,合金中存在明显的沉淀无析出带.此外,Er元素可以促进Zn,Mg元素的固溶,而析出的A13(Zr,Er)颗粒又可以促进MgZn2相的析出.     

Mg和Zn含量变化对7005-T6合金组织和力学性能的影响

通过硬度计、电导仪、拉伸机、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等仪器分析研究Mg、Zn含量变化对T6态7005铝合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,120℃时效过程中,随着Mg含量的增加,T6态7005合金的峰时效时长逐渐减少,硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐升高,延伸率逐渐降低。随着Zn含量的增加,T6态合金的峰时效时长几乎无变化,硬度、抗拉强度和屈服强度少量增加,延伸率逐渐增加。TEM结果表明在7005合金成分范围内,Mg含量变化对合金晶内和晶界析出相的数量和密度影响显著,Zn含量变化对7005合金沉淀析出行为的影响较小。     

多级断续时效对Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响

采用硬度测试、透射电镜(TEM)和差示扫描量热分析(DSC)等方法,研究了多级断续时效对高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响。结果表明,断续时效第二级低温时效对合金硬度无明显影响,第三级高温时效对硬度影响较大,随着时间的延长,硬度先增大且在160℃时效20 h左右达到最大值后减小。透射电镜和DSC证明在断续时效的不同阶段,合金的沉淀析出特征:在第一阶段高温时效中,Ω相和θ'相同时析出,两种析出相的数量无明显差别;在第二阶段低温时效中,θ'相持续析出,无明显的Ω相析出特征;在第三阶段高温再时效中,Ω相和θ'相同时析出长大,Ω相为主要强化相,θ'相相对较少。     

铝锂合金高强化成分设计

总结了铝锂合金高强化成分设计的发展过程,综合了课题组主合金元素Cu、Li含量,微合金元素Mg、Ag、Zn及稀土(RE)元素等对Al-Cu-Li系铝锂合金力学性能及析出相影响规律的研究结果。铝锂合金中Cu/Li比例较低时有利于时效时δ′相(Al3Li)析出,但不利于强度的提高;而Cu/Li比增加则有利于时效时T1相(Al2CuLi)及θ′相(Al2Cu)析出,从而有效提高铝锂合金的强度。微合金化元素Mg能有效促进T1相形核析出,加速铝锂合金时效响应速度,提高T1相析出密度,进而提高铝锂合金强度;Mg+Ag及Mg+Zn复合添加能进一步促进T1相析出,提高T1相分布密度;Mg+Ag+Zn三元复合微合金化具有最好的促进T1相形核析出及提高铝锂合金强度的效果。在高Cu/Li比铝锂合金中添加微量RE元素将导致时效时含Cu强化相T1相及θ′相减少,降低铝锂合金强度。铝锂合金高强化成分设计的思路应是在Mg、Mg+Ag、Mg+Zn或Mg+Ag+Zn微合金化基础上,提高Cu+Li总量并保持较高Cu/Li比。     

Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金的析出与再结晶的交互行为

通过对施加30%~70%的冷变形量的Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金时效过程中的显微硬度及导电率规律分析和透射电镜观察,发现固溶合金时效前冷变形可加速时效初期第二相析出,导电率得以快速上升。如合金经过30%形变400℃时效1 h后导电率可达43%IACS,而固溶后直接时效为40.7%IACS。经过冷轧-时效后,沿位错分布着许多细小的析出相,使位错在时效过程中运动困难,同时合金内形成了高密度的位错,析出相弥散细小分布在基体中,故可以获得较高的显微硬度,如经30%形变于400℃时效2 h其显微硬度可达HV223,而未加形变直接时效合金的显微硬度为HV202。形变析出与再结晶过程中再结晶时间tR和时效析出时间tP取决于形变量和时效制度,在一定的形变量和较高的时效温度的条件下,合金内晶粒易发生再结晶。合金70%变形500℃时效2 h,由于基体中产生高密度的位错,会降低再结晶激活能QR,故在显微组织中发现了亚晶粒,从而降低了合金的强化效果,此时其显微硬度为HV206。该合金在450℃时效处理时组织转变主要有两种:一是第二相弥散分布在铜基体中;另一种是析出与再结晶交互作用而产生的不连续析出。     

含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出过程

采用小角度X射线散射技术和硬度测试,对含0.65wt.%Li的Al-Zn-Mg-Cu合金定量研究了在120℃单级时效过程中析出相尺寸和体积分数的演变规律,探讨了Li元素在该时效前中期对析出相析出行为的影响,分析了时效过程中显微硬度与析出相之间的关系。结果表明,随着时效时间的延长,析出相半径分成了高速、中速和低速三个增长阶段,而体积分数则分成了快速增加和渐缓增加两个阶段;Li在时效前中期作用显著,不仅促进了合金固溶-淬火后GP(I)区的迅速形成,还缩短了析出相体积分数达到最大值的时间;显微硬度与析出相半径和体积分数在时效前中期均呈现出良好的正相关关系,析出相类型转变过程的缓慢导致合金硬度维持峰值时间较长。     

时效与冷变形对Cu-Ni-Si合金微观组织和性能的影响

应用新型生产线固溶处理工艺对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金进行处理,研究了时效温度、时效时间和时效前不同变形量对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金微观组织和性能的影响.结果表明,合金在450℃时效时,第二相呈细小弥散状态分布在基体上,能获得较好的综合性能,在450℃时效4 h时,其导电率和显微硬度分别可达38.13%IACS和212.6HV.经过对选区电子衍射花样的标定,析出相为Ni<,2>Si.合金经冷轧变形后内部出现大量的晶体缺陷,能在时效初期促进第二相的析出,使合金具有更好的综合性能,合金经60%变形后在450℃时效1 h后其导电率和显微硬度分别可达38.78%IACS和232.1 HV.继续升高时效温度或延长时效时间会引起第二相长大而导致显微硬度的升降.通过对生产线固溶和常规实验室固溶处理的合金进行性能比较,生产线固溶态合金的显微硬度时效后低于常规固溶处理合金,这可能是由生产线固溶时的不彻底性所导致.     

Ti-5Al-10Cr合金棒材的时效响应研究

对固溶处理的近β型Ti-5Al-10Cr合金进行了不同温度和时间的时效处理,观察了时效处理后合金的显微组织,分析了合金的相组成,并对硬度及拉伸性能进行了测试分析。结果表明,随着时效温度的提高,析出α相的体积分数先增多后减少,合金的抗拉强度与α相体积分数有着同样的变化趋势;合金在低温长时间时效或高温时效时,会析出Ti Cr2相,时效温度较低时该相对合金硬度有一定贡献,随着时效温度升高,该析出相长大,对硬度的贡献下降。     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

Mg-10Y合金固溶时效工艺的优化

通过显微组织观察和硬度测试,研究Mg-10Y合金的固溶时效工艺,并确定其优化条件。结果表明,适当的固溶时效处理可改善Mg-10Y的组织,提高其硬度。Mg-10Y合金经540℃×6 h固溶处理后,Mg24Y5相基本上全部溶入基体;再经250℃×2 h时效处理,Mg24Y5相大量析出,合金硬度达到最大值。     

Effect of aging on microstructure of Mg-Zn-Er alloys

The effect of aging on microstructure of Mg-Zn-Er alloys at 473 K was investigated using hardness measurement,scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy(TEM).The results indicated that both Mg3.8Zn1.5Er and Mg5Zn2.0Er alloys exhibited visible age-hardening effect,especially the latter alloy.Microstructure analysis showed that,after being aged,lots of fine MgZn2 phases with hexagonal structure were found in the α-Mg matrix.Comparing with Mg3.8Zn1.5Er alloy,the accelerated hardenin...     

球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金在520℃下的固溶处理行为

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度测试、热分析、能谱分析以及X射线衍射(XRD)等手段,研究Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金铸态和520℃固溶处理不同时间后的显微组织以及显微硬度分布.结果表明:Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金经520℃/16 h固溶处理后,铸态时的...     

Study on the Strengthening Mechanism of Two-Stage Double-Peaks Aging in 7075 Aluminum Alloy

The mechanical properties and microstructure of 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process have been studied by means of Rockwell hardness test, tensile test, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution TEM. The results illustrated that there existed double peaks for both the hardness and strength in 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process. Furthermore, the aging time to reach the second peak was obviously shortened compared to single-stage aging process. At the first peak aging state, the strengthening effect of the alloy was dominated by high-density GP zones, but η′ phase (MgZn2) was mainly the strengthening phase at the second peak aging state.     

低合金高强钢微观组织转变机制

摘要：通过高温激光共聚焦显微镜原位观察低合金高强钢（Q345R）在热循环过程中微观组织演变规律,并结合扫描电镜和纳米压痕,研究不同类型铁素体形核、长大机制及硬度。结果表明,铁素体可在晶界、亚晶界及夹杂物上形核,多边形铁素体及链状晶界铁素体主要在晶界上形核,而侧板条铁素体可在晶界及亚晶界上形核,而针状铁素体则主要在夹杂物及已形成的铁素体上形核,且奥氏体晶界及晶内亚结构尺寸控制了铁素体尺寸;讨论了夹杂物特征参数对针状铁素体形核的影响规律,Al、Mg、Ca、S等元素的含量达到一定比值且尺寸在5μm以下的复合夹杂物更容易成为针状铁素体的诱导核心;硬度实验结果表明,不同类型铁素体组织硬度存在差别,针状铁素体硬度最大可达到4GPa。     

反应高能球磨制备纳米WC/MgO复合粉末

将WO3、C和Mg粉末按摩尔比为1:1:3混合,在室温下用高能球磨法对其进行球磨,经XRD、SEM 和TEM分析表明, 在球磨到4.7 h时,WO3、石墨和镁之间发生氧化还原反应直接生成了WC和MgO粉末,之后随球磨时间的延长,粉末不断细化.球磨50 h后,得到WC晶粒度和颗粒度分别约为25 nm和100 nm的WC/MgO复合粉末.实验结果和热动力学分析表明,WC/MgO的合成是一个自蔓延反应过程,此反应可以在很短的时间内完成.     

CrAlN/VN多层膜调制比对涂层性能的影响

为开发适用于干式切削的既硬又润滑的涂层,采用磁控溅射工艺制备调制周期厚度为20nm的CrAlN/VN多层膜结构涂层,研究不同CrAlN/VN调制比对涂层性能的影响;利用场发式电子探针(FE-EPMA)、掠入射X射线衍射分析仪(GIXRD)、场发式扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的微观结构和化学组成;利用纳米压痕仪表征涂层的纳米硬度和弹性模量;利用Ball-on-disc磨耗试验仪表征涂层的摩擦因数。结果表明:当CrAlN/VN的调制比为1∶2时,涂层具有最高硬度(21.8GPa);涂层与碳化钨合金的摩擦因数最低为0.26。随着CrAlN/VN调制比的增大或减小,伴随着CrAlN或VN子层厚度减薄,涂层的硬度有增强的趋势;随着VN含量的增加,涂层的摩擦因数略有下降。     

HB450低合金超高强耐磨钢回火过程中的组织性能演变

  利用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）等试验方法,研究了新型低成本HB450低合金超高强耐磨钢在不同回火条件下组织和性能演变规律,并分析了其强韧变化机制。结果表明：回火对试验钢的硬度和强度均有较大影响。在200~250℃回火,试验钢表现出良好的强韧性配合,满足国标工程机械用高强度耐磨板GB/T24186—2009中NM450级别要求;在250℃回火时,试验钢出现硬化迹象。透射电镜分析表明,在该温度下回火,析出物中除了有大量弥散分布的ε 碳化物外,还出现了少量30~50nm的（Nb,Ti）（C,N）粒子,该2类粒子对试验钢的强化起着较大的作用。     

Preparation,microstructure and properties of Al-Zn-Mg-Sc alloy tubes

The Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.10Zr hollow tube ingots, prepared by semi-continuous casting technology, were subjected to ho- mogenization treatment, hot extrusion, intermediate annealing, tension, solution and aging treatment. The microstructures and properties of as-cast Al-Zn-Mg-Sc alloy at different homogenization treatment conditions were studied using hardness measurement, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) analysis. The results showed th...     

不同退火工艺下TWIP钢微观组织及力学性能演变

摘要：以在650℃温轧的Fe-24Mn-2Al-1Si-0.05C TWIP钢为研究对象,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、室温拉伸等实验手段,研究温轧TWIP钢在回复退火、部分再结晶退火、高温短时退火以及高温退火等不同退火工艺下其微观组织及力学性能的演变。结果表明,随着退火工艺的改变,实验钢的微观组织由回复退火时包含高密度位错、形变孪晶等的变形晶粒逐渐向高温退火时的无畸变再结晶晶粒转变;而部分再结晶退火时,实验钢的微观组织由未再结晶区的变形晶粒和细小的再结晶晶粒混合组成。随退火工艺的改变,实验钢拉伸前、后的硬度变化趋势为先下降然后基本不变最后上升;实验钢的变形机制逐渐由位错滑移为主向孪生滑移为主转变。