轧制及退火后Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金的组织和力学性能

利用X射线衍射仪、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜以及拉伸实验,研究了FCC结构Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金经90%压下量轧制及退火后的组织和力学性能。结果表明:经轧制及退火(600~1000℃)后,合金发生再结晶,富集Al、Ni原子的有序BCC相优先形成于再结晶FCC相的晶界处,且其体积分数随着退火温度上升先增大后减小。轧制显著强化该合金,随后600℃退火可实现不牺牲均匀塑性而进一步强化该合金的目的,升高退火温度则引起该合金强度下降,塑性增大。经800℃退火后合金表现出较为理想的强度-塑性匹配,其均匀伸长率为34.1%,且抗拉强度可高达935MPa,约是铸态合金(303MPa)的3倍,这主要归结于再结晶组织细化及有序BCC相的析出强化。     

Fe-Ga-Tb合金轧制薄带的织构与磁致伸缩性能

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与电子背散射衍射(EBSD)技术等研究了Fe-Ga-Tb合金薄带轧制与退火过程中的微结构、织构及磁致伸缩性能演变规律。结果表明：初次再结晶退火板的平均晶粒尺寸为15.5μm,再结晶织构由{111}<112>为峰值的强γ织构与弱Goss织构组成,尺寸为30～150 nm的碳化物与硫化物析出相在初次再结晶基体均匀分布,这种微结构与织构特征可为Goss织构发生异常长大提供有利条件。当退火温度升高至925℃时,再结晶基体晶粒尺寸仅为25μm,少量Goss晶粒异常长大至2.5 mm,退火温度达到1000℃时,Goss晶粒达到厘米尺寸,占据样品表面的98%,仅残留少量非Goss织构的岛状晶粒。高温退火过程中随着二次再结晶对Goss织构的强化,Fe-Ga-Tb合金薄带的磁致伸缩系数大幅提高,1000℃退火后磁致伸缩系数可达284×10^-6。     

铁含量对铸态铝铁合金力学性能及组织的影响

采用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和三维纳米X射线显微镜等分析手段研究了铁含量对铸态Al-Fe合金力学性能和微观组织结构的影响。结果表明:随着铁含量的增大,铸态Al-Fe合金抗拉强度和屈服强度增大,断后伸长率下降。大量的球状Al₆Fe析出相和杆状Al₃Fe析出相分布在试验合金铸锭晶界附近,与铸态Al-1.8Fe合金相比,铸态Al-2.6Fe合金具有更小尺寸的晶粒和更大尺寸的Al₃Fe析出相。尺寸更小的晶粒导致铸态Al-2.6Fe合金的强度高于铸态Al-1.8Fe合金,而铸态Al-2.6Fe合金伸长率更低的主要原因是具有更大尺寸的脆性Al₃Fe析出相。     

Ca含量对Mg-Zn-Gd-Ca系合金轧制板材组织与性能的影响

研究Ca含量(0.1%,0.5%(质量分数))对Mg-1.5Zn-0.3Gd-Ca合金铸态组织、轧制板材组织、织构与力学性能的影响,以期通过改善合金组织和织构发展高塑性镁合金板材。结果表明:Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca铸态合金含有细小均匀的第二相,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.5Ca合金中则存在大块状第二相;二者的轧制板材均呈现非基面织构;轧制板材经过退火处理后发生完全再结晶,板材的塑性可大幅度提高,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca合金经300℃退火后,沿横向和轧制方向的伸长率分别可达34.9%和34.1%,且轧制板材沿横向和轧向屈服强度的差异性减小。     

微合金化元素Zr对5083铝合金组织和性能的影响

在实验室中用井式坩埚炉熔炼铸造了5083和5083+0.1Zr两种铝合金,轧制后在100～450℃范围内退火。通过金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜、电子万能试验机、透射电镜对合金的铸态组织、板材纤维组织、力学性能、耐蚀性能、第二相粒子成分进行了分析,研究了微量元素Zr对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,添加微量元素Zr能够细化合金组织,与未添加Zr相比,添加0.1Zr的5083合金的铸态晶粒尺寸从123μm降至73μm,并使第二相粒子Al₆Mn(Fe)尺寸变小;同时使晶间腐蚀坑变小,合金耐蚀性得到提高。添加微量元素Zr还能抑制合金板材再结晶,300℃退火1 h无明显再结晶现象;尤其是5083+0.1Zr合金经250℃退火1 h,抗拉强度为389.50 MPa,屈服强度为215.62 MPa,伸长率为18.2%,仍完全满足使用要求。     

微量铬强化B10合金形变热处理后的组织及性能

利用真空感应熔炼-铸造工艺制备了微量铬强化的B10合金(即Cu-10Ni-0.3Cr(mass%)合金),并对铸态合金进行固溶、冷变形及退火处理,采用光学显微镜、拉伸测试和四线制测量法等研究了不同处理状态下Cu-10Ni-0.3Cr合金的显微组织、力学性能和电导率。结果表明,铸态Cu-10Ni-0.3Cr合金晶粒为等轴状,晶粒中均匀分布着黑色颗粒状析出相;再结晶退火后合金的组织均匀细小,晶粒内有明显的退火孪晶。铸态合金的导电性最好,电导率为17.15%IACS,900℃固溶2 h后合金的导电性最差,电导率为12.30%IACS。冷轧态(50%变形量)合金的强度、硬度最高,分别为340 MPa、112 HB,延塑性最差,伸长率只有8%;再结晶退火态合金综合力学性能最好;随着退火温度升高,冷轧态合金形变组织逐渐消失,且退火温度愈高,形变组织消失得愈明显,同时晶粒在退火过程中发生长大,最终导致合金强度、硬度降低,塑性增加。     

轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、电子万能试验机和激光导热仪研究了轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:铸态Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金主要由镁基体(α-Mg)和沿晶界分布的LaMg_(12)、CeMg_(12)第二相组成。经过轧制变形后,合金的晶粒细化,力学性能得到改善。当轧制温度相同时,合金的抗拉强度随着轧制道次的增加而提高。当轧制道次相同时,轧制温度越高,合金的抗拉强度越高。在相同的轧制温度下,合金的断后伸长率随着轧制道次的增加先降低后升高。轧制退火态合金的抗拉强度低于轧制态合金,这是由于退火处理后晶粒长大,合金的抗拉强度略有降低。合金在410℃轧制不同道次时的热导率较高,3道次轧制的最高,达146.678 W/(m·K),比铸态合金提高了20.9%。410和450℃轧制退火态合金的热导率相比轧制态的变化不明显。     

退火温度对(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金再结晶行为及力学性能的影响

以双相亚稳Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为基体，通过添加Al元素，制备了(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金。对其进行轧制及退火处理，研究了退火温度对合金再结晶行为、退火孪晶演变及力学性能的影响。结果显示，随着退火温度的升高，合金组织分别发生了部分再结晶、完全再结晶和晶粒长大现象。由于高熵合金具有严重的晶格畸变效应及迟滞扩散效应，使得合金在退火后表现出较高的再结晶温度（0.59 Tm）和抗晶粒粗化温度（700 ℃）。600～700 ℃退火态合金中形成大量退火孪晶，随着退火温度的进一步升高（800～900 ℃），由于晶界/孪晶界的迁移，退火孪晶界密度显著降低。拉伸试验结果表明，700 ℃退火态合金表现出良好的综合力学性能，抗拉强度为730 MPa，均匀延伸率为50.5%。同一退火温度下，单个晶粒中退火孪晶变体的数量与其晶粒尺寸有关，尺寸较小的晶粒中易形成单孪晶变体，尺寸较大的晶粒中易形成多孪晶变体。     

退火处理对稀土镁合金组织和性能的影响

研究了退火制度对一种稀土镁合金微观组织演变和力学性能的影响。利用光学显微镜和扫描电镜观察显微组织，用XRD进行物相分析和织构分析，并在万能拉伸试验机上进行了力学性能测试。结果表明，随着退火温度的升高，形变孪晶逐渐消失，变形晶粒发生回复和再结晶，平均晶粒逐渐长大，由200℃时的6.35μm长大到350℃时的12.45μm,增大了96.1%。退火时间对稀土镁合金晶粒尺寸和织构构成的影响较小。稀土镁合金的基体晶内和晶界处分布着Al₂Y相，在液相中结晶，同时在固相中析出，凝固过程抑制α-Mg结晶晶粒的长大，细化凝固态初始晶粒尺寸；Al₂Y相在形变和热处理过程钉扎再结晶晶粒晶界，细化晶粒。随退火温度的升高，屈服强度和抗拉强度先降低后升高，伸长率先升高后降低。稀土镁合金试样经300℃保温60 min的退火处理后可获得最低的屈服强度和抗拉强度，分别为158 MPa和215 MPa,最高的伸长率16.0%。     

连续轧制AZ31镁合金板材退火组织织构和力学性能

通过光学显微镜、背散射电子衍射分析(EBSD)和室温拉伸试验研究了多道次连续轧制AZ31镁合金板材经200~400℃不同温度退火1 h后晶粒尺寸和微观织构的演化及其与力学性能的关系。结果表明:轧制板材经250℃×1 h退火后,静态再结晶几乎完成,晶粒细小均匀,平均晶粒尺寸约5.5μm,综合力学性能良好,抗拉强度和断后伸长率分别达到261 MPa和26.7%;当退火温度不高于350℃时,退火态板材基面织构较轧态低且差别较小。随退火温度升高,晶粒缓慢长大,晶界取向角分布由10°和30°双峰连续分布转变为30°单峰连续分布。此时,抗拉强度主要与晶粒尺寸有关。当退火温度达到400℃时,再结晶晶粒发生异常长大,基面织构急剧增强,晶界取向角呈离散分布,导致抗拉强度增加,而伸长率显著降低。     

3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变

利用热分析仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等方法研究了3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变。结果表明,晶粒尺寸、二次枝晶间距和金属间化合物尺寸从铸锭心部至铸锭表层逐渐减小。当均匀化温度为590 ℃时,α-Al晶体内析出细小颗粒状的Al₆Mn;随均匀化温度的提高,颗粒状析出相不断溶解并促进针棒状析出相长大;当均匀化温度为640 ℃时,针棒状析出相开始溶解,至650 ℃时完全溶解。金属间化合物Al₆(Fe,Mn)和Al₆Mn随均匀化温度的升高而变得圆滑球化,部分Al₆(Fe,Mn)在均匀化过程中转变为Al(Fe,Mn)Si。3003铝合金热轧卷材的晶粒组织在厚度方向上存在不均匀性,冷轧和中间退火后有所改善。3003铝合金卷材中的化合物沿轧制方向成行排列,具有明显的方向性,其中大尺寸化合物的比例随加工率的增大逐渐降低。均匀化可以改善3003铝合金的成分和组织均匀性,改善合金的塑性。变形加工在提高3003铝合金强度的同时降低了合金的塑性。中间退火过程中纤维状的变形组织转变为再结晶组织,消除了硬化现象,合金的塑性得到改善。     

再结晶退火对Mg-1.5Y板材组织、织构及性能的影响

利用十字交叉轧制工艺制备了Mg-1.5Y合金板材,研究了再结晶退火(475℃/15 min)对其微观组织、宏观织构、力学性能及成形性能的影响.结果表明,退火促使轧制板材发生强烈的静态再结晶,形成均匀的等轴晶组织.轧制态板材呈现出近圆形-双峰织构分布特征,(0002)面极点由法向(ND)向轧制方向2(RD2)倾转大约±2...     

退火温度对轧制变形镁锂合金组织与力学性能的影响

研究冷轧(压下量75%)及150、200、250和300 ℃等温退火1 h后Mg-8Li-1Al-0.5Sn合金的组织演变、力学性能以及变形机理。结果发现,合金伸长率随退火温度升高先增加再降低。退火温度为200 ℃时,合金伸长率达到最佳,为40%,相较冷轧态,强度无弱化表现,为212 MPa,伸长率提高24.4%。合金塑性的提升主要是由于退火促进合金内α相由带条状向竹节状转变,缓解应力集中,同时促进β相发生静态再结晶和晶粒细化。此外,α相轧制织构在退火过程中发生角度偏转,保留了有利于滑移的{1010}晶面织构,也对合金伸长率的提升起到促进作用。     

V-5Cr-5Ti合金的拉伸性能及其强化机理

对真空熔炼V-5Cr-5Ti合金开展了均匀化退火、热锻开坯、冷轧变形和热处理实验,利用万能试验机、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了V-5Cr-5Ti合金中析出相对力学性能影响,估算了V-5Cr-5Ti合金中析出相强化的效果。结果表明：铸态V-5Cr-5Ti合金存在以片层状析出相为特征的树枝状析出相,合金均匀化退火后析出相由片层状转化为针状,由树枝状转化成团聚状。析出相在变形过程中破碎成短条状或球状颗粒。铸态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为505.0 MPa、415.0 MPa和8.2%,断裂机制为脆性的解理断裂。均匀化热处理后断裂机制转变为沿晶断裂和准解离断裂共存的混合型断裂。80%冷变形＋热处理后合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为487.3 MPa、382.7 MPa和26.2%,由于晶粒及析出相形态的变化,合金塑性得到大幅改善。锻造和冷轧后合金断裂机制为韧性的微孔型断裂。析出相以Orowan强化机制增强V-5Cr-5Ti合金,以80%冷轧1000 ℃/1 h退火状态合金为例,由析出相强化获得的屈服强度增量约为50.1 MPa。     

固溶处理对铸态Mg-4.8Al-2.7Ca-0.4Mn合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、硬度测试及拉伸性能测试等手段分别研究了铸态Mg-4.8Al-2.7Ca-0.4Mn合金固溶处理前后的组织演变及力学性能。结果表明,铸态Mg-4.8Al-2.7Ca-0.4Mn合金的微观组织中,α-Mg相呈现典型的枝晶形态,枝晶间分布着大量在凝固过程中形成的Al₂Ca相;固溶处理对第二相的形貌有显著影响,随着固溶时间的增加,枝晶偏析减弱,Al₂Ca相从网状分布演变为多边形或细块状;经500 ℃固溶4 h,合金具有较好的综合拉伸性能,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到222.0 MPa、182.5 MPa和4.5%。     

轧制温度与变形量对TB2钛合金微观组织和力学性能的影响

通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度计以及万能拉伸试验机等研究了不同轧制温度及变形量对TB2钛合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明,在600℃轧制处理后,TB2钛合金由β相和α相组成。同一轧制温度下,随着变形量的增加,晶粒被明显拉长,基体中的β晶粒部分破碎,并在晶界处出现大量再结晶晶粒。当轧制温度为600℃,变形量为60%时,合金的抗拉强度最大,可达到1360 MPa,伸长率为5.7%;而当轧制温度为600℃,变形量为40%时,合金的抗拉强度最大,可达到1270 MPa,伸长率为10.9%,综合力学性能较好。     

氧化硅气凝胶对Al-4Cu-0.1Sn合金组织与性能的影响

采用铸造、冷轧和T6热处理制备了SiO₂气凝胶(SA)增强铝基复合材料。研究了SA含量对Al-4Cu-0.1Sn合金显微组织(铸态与冷轧T6态)与力学性能的影响。结果表明,SA能有效地加入到Al-4Cu-0.1Sn合金中,并以球状形式均匀的分布在晶粒内部。铸态下,随着SA含量的增加,合金的显微硬度呈上升趋势。当SA含量为0.02%时,合金平均硬度(HV)达到最高85,相对于未添加SA的合金提升了49%,但铸态下添加SA的合金拉伸性能略微下降;冷轧T6态下,当SA含量为0.02%时,合金硬度(HV)为138。随着SA增加,合金的屈服强度与抗拉强度先升高后降低,当SA含量为0.04%时,合金屈服强度达到320 MPa,抗拉强度达到401MPa,相比于未添加SA的合金提升了10.3%和10.7%。添加SA能够提高铸态Al-4Cu-0.1Sn合金硬度的机理是其细化了铸态合金的晶粒,并使晶界处第二相由粗大的骨骼状变成细小的非连续状。添加SA提高冷轧T6态强度的机理是细化了Al₂Cu相并消除了Al₇Cu₂Fe相。     

Soft-Magnetic High-Entropy AlCoFeMnNi Alloys with Dual-Phase Microstructures Induced by Annealing

The simultaneous enhancement of magnetic and mechanical properties is desirable but challenging for soft-magnetic materials.A fabrication strategy to meet this requirement is therefore in high demand.Herein,bulk equiatomic dual-phase AlCoFeMnNi high-entropy alloys were fabricated via a magnetic levitation induction melting and casting process followed by annealing at 700-1000℃,and their microstructures as well as mechanical and magnetic properties were investigated.The as-cast alloy possessed a single metastable B2-ordered solid solution that decomposed upon annealing into a dual-phase structure comprising an Al-and Ni-rich body-centered cubic(BCC) matrix and Fe-and Mn-rich face-centered cubic(FCC)precipitates both in the grain interior and along the grain boundaries.The magnetic and mechanical properties were closely related to the relative volume fraction of FCC in the alloy.The FCC volume fraction could be increased by increasing the annealing temperature,thereby offering tunable properties.The optimal annealing temperature for balanced magnetic and mechanical properties was found to be 800℃.The alloy annealed at this temperature had an average BCC grain size of 12±3μm and FCC volume fraction of 41±4%.Correspondingly,the s aturation magnetization and coercivity reached 82.57 Am~2/kg and 433 A/m,respectively.The compressive yield strength and fracture strength were 1022 and 2539 MPa,respectively,and the plasticity was 33%.Owing to its adjustable microstructure and properties,the AlCoFeMnNi alloy has potential for use as a multi-functional soft-magnetic material.