Al-Cu-Mg-Ag-Zr铝合金热稳定性能研究

研究了Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金高温短时拉伸和热暴露行为及其微观组织.高温拉伸试验结果表明,在150～250 ℃范围内,高温强度下降比较平缓,且250℃下的拉伸强度达到270MPa;在250～300 ℃范围内,高温强度迅速下降.热暴露试验结果表明,在相同时间的条件下,暴露温度从室温至150℃合金的强度和伸长率几乎没有变化,从200～300 ℃合金强度下降,但在200℃热暴露后的拉伸强度仍保持386MPa.透射电镜分析表明,合金欠时效状态由大量细小分布的Ω相及极少量的θ'相组成,随着暴露温度的提高,Ω相长大并粗化,至250℃热暴露后Ω相大幅度减少,无析出带(PFZ)宽化.研究表明,短时高温拉伸条件下,Ω相在250℃下仍能保持稳定,而长时间(100h)热暴露时,Ω相只能在200℃下维持稳定.     

热暴露对欠时效态Al-Cu-Mg-Ag合金拉伸性能的影响

采用拉伸力学性能测试、透射电镜微观组织分析和扫描电镜断口分析等方法,研究热暴露对一种欠时效态Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能及微观组织的影响.结果表明:在150 ℃热暴露下,欠时效态Al-Cu-Mg-Ag合金的剩余强度先上升后下降,强度峰值出现在100 h;热暴露1 000 h后,合金的力学性能相对欠时效态合金的无明显下降;在200～300 ℃热暴露时,合金强度随时间的延长而下降,伸长率随着时间的延长而增大;在300 ℃热暴露时,强度明显下降,热暴露10 h后,其抗拉强度只有272.5 MPa,暴露100 h后, 其抗拉强度降至114.5 MPa;欠时效态合金细小分布的Ω相随着热暴露温度的升高,Ω相长大并粗化,θ′相析出,无沉淀析出带(PFZ)变宽;在250 ℃下热暴露时,Ω相明显粗化且数量稀少;合金中的Ω相和θ′相在300 ℃热暴露100 h后,均转变成平衡θ相.     

950℃热暴露对K403镍基合金组织和性能的影响

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100 h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,y'相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现y相边角钝化变成圆形或近圆形,部分y相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ'强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多.     

Effect of 950 oC Thermal Exposure on Microstructures and Properties of Ni-Based K403 Alloys

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,γ’相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现γ’相边角钝化变成圆形或近圆形,部分γ’相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ’强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多。     

Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金的热稳定性

采用力学拉伸性能测试和透射电镜微观组织观察,分析欠时效态和峰时效态Al-Cu-Mg-Ag合金的热稳定性,并研究热暴露温度和时间对合金组织与力学性能的影响.结果表明在150℃下,欠时效态合金的稳定性能明显优于峰时效态合金的;峰时效态合金的抗拉强度随着热暴露时间的延长逐渐减小,合金中的强化相Ω相和少量的θ′相逐渐发生粗化;欠时效态合金的抗拉强度随热暴露时间的延长先增大后减小,合金组织中的析出相数量先增多后减少,并发生粗化;热暴露20h后,欠时效态合金的抗拉强度达到峰值524MPa,比峰时效态合金的强度高19MPa;此时,合金组织中的Ω相呈弥散分布,并且出现大量细小的θ′相;欠时效态合金在150℃下热暴露1000h后,其抗拉强度减小为434MPa,仍能达到峰时效态合金的86%;当热暴露温度升高至200℃时,随热暴露时间的延长,欠时效态合金的抗拉强度减小,伸长率增大;热暴露1000h后,其抗拉强度降低到307MPa;在250和300℃下热暴露时,欠时效态合金的抗拉强度随时间的延长急剧减小,组织中的强化相数量明显减少,并逐步演变成粗大的平衡相θ相.     

热暴露对Cr-12Nb合金组织与性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备出成分为Cr-12Nb的Cr/NbCr2合金.对该合金进行800℃保温不同时间的真空热暴露实验,研究了热暴露对合金组织与性能的影响.结果表明,合金在前30h的热暴露过程中析出了细小的Laves相NbCr2,随热暴露时间的延长,Laves相NbCr2不再析出,并发生聚集长大.Cr-12Nb合金的致密度在热暴露过程中稍有增加,而维氏硬度随热暴露时间的延长先升高后下降,但整体均高于热暴露前,维氏硬度在热暴露50h后达到6.1 GPa,较未热暴露提高了3.3％.Cr-12Nb合金的室温压缩屈服强度、抗压强度和塑性应变随热暴露时间的延长先上升后下降,屈服强度和抗压强度整体而言均高于未热暴露时的强度.热暴露50h后合金的屈服强度和抗压强度分别从热暴露前的1843 MPa和1911MPa提高至1884MPa和2372MPa.塑性应变在热暴露10h后达到最大值13.2％,热暴露50h后下降至8.1％,较热暴露前下降了33.6％.     

热暴露对Cr-12Nb-4.4Ni合金组织及性能的影响

对机械合金化+热压制备的Cr-12Nb-4.4Ni合金在1200℃下分别热暴露30,50,100h,研究了热暴露不同时间后合金的组织和性能的变化。结果表明：合金由Cr固溶体和NbCr2构成,Ni主要存在于NbCr2中,热暴露过程中物相稳定;随着热暴露时间的延长,合金中Cr固溶体颗粒长大而NbCr2颗粒尺寸变化不大,Ni优先取代Cr的位置,松弛了NbCr2结构,Cr/NbCr2两相界面处压应力的增加,促进了Cr固溶体中位错的出现和NbCr2颗粒中层错/孪晶密度的增加。随着热暴露时间的延长,合金的室温压缩强度,屈服强度和塑性应变虽略有降低,但仍能保持较高的强度和良好的塑性,热暴露100h后,其压缩强度,屈服强度和塑性应变仍有2170MPa,1406MPa和9.5%。Cr-12Nb-4.4Ni合金热暴露100h后仍具有良好的断裂韧性。     

热暴露对柴油机缸盖用高强度灰铸铁组织性能的影响

为了满足高功率密度柴油机机体和汽缸盖的材料高温稳定性的要求,通过金相显微分析,结合力学性能测定,研究了在热暴露温度不变的情况下,不同热暴露时间对柴油机缸盖用高强度灰铸铁力学性能的影响规律。结果表明:高强度灰铸铁在500℃不同热暴露时间后的室温抗拉强度随着保温时间的延长逐渐降低,σ_b(0 h)=340 MPa,σ_b(700 h)=280 MPa,伸长率随着保温时间的延长呈先升后降趋势;随着热暴露时间的延长,基体组织中珠光体量逐渐降低,铁素体量逐渐增多,珠光体量由0 h时的90%降到1 000 h时的40%左右。     

热暴露对2B25-T3511铝合金力学性能及显微组织的影响

通过拉伸性能测试和透射电镜(TEM)观察等手段,研究热暴露温度和时间对2B25-T3511铝合金组织和热稳定性的影响。结果表明,当热暴露温度为125℃时,合金的室温抗拉强度变化不大,屈服强度升高,伸长率略有降低。合金的力学性能可以在较长时间内保持稳定,处于欠时效状态。当热暴露温度达到150℃以上时,合金长期处于峰时效的状态,但伸长率降低到11%左右。在175℃下合金经100 h即可达到峰时效状态,屈服强度约427 N/mm2、抗拉强度477 N/mm2,但是随着时间延长合金的性能变化较为缓慢。在200℃条件下进行热暴露时,随着时间的延长,合金的强度持续下降,性能急剧下降。透射电镜分析表明,2B25-T3511铝合金在稳定化处理的过程中均发生S'/S相的析出和粗化。合金强度的降低和伸长率的降低的原因是S'/S相的粗化和晶界无沉淀析出带的宽化。     

热暴露对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜和室温拉伸实验,研究500℃不同时间热暴露对TC11钛合金组织及性能的影响。结果表明:经500℃高温长时间暴露后,TC11钛合金的室温拉伸强度略微增加,而塑性明显下降,随着暴露时间的延长,塑性下降趋势减缓;热暴露400 h后,抗拉强度(σb)提高了30 MPa,断面收缩率(ψ)降低了11.74%。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和α2相协同作用的结果,其中α2相对力学性能的影响起主导作用;α2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要原因。     

Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.2La-0.8Ce合金双级固溶处理工艺研究

以Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.8Ce-0.2La铸造耐热铝合金为研究对象,对其进行双级固溶处理,以及人工时效。通过OM、SEM观察以及拉伸性能测试等手段,研究不同二级固溶温度和时间对合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,随二级固溶温度升高和固溶时间延长,合金初生Si相钝化,共晶Si和网状相溶断成颗粒状或块状,室温和高温抗拉强度呈先增加后降低的趋势,当二级固溶温度达到530℃,时间为2h时综合性能最好。对试样进行200℃×6h的时效处理,并进行室温和高温(300℃)拉伸试验,结果表明,当合金经过490℃×2h+530℃×2h+200℃×6h热处理后,室温抗拉强度达342.0MPa,高温抗拉强度达到159.9MPa。     

耐热低膨胀高硅铝合金的成形与性能

利用超声振动半固态流变压铸成形的方法制备出含20%Si的AlSiCuMgNiRE合金,研究了这种合金的组织、高温性能及热膨胀性能。结果表明,P与稀土复合变质的高硅铝合金,300℃的高温抗拉强度达到167 MPa,室温强度达到310 MPa;25~300℃内的热膨胀系数为17.4×10-6(1/℃)。添加2%Fe的高硅铝合金,由于针状富Fe相割裂基体,力学性能大幅度降低。而通过超声处理可改变富Fe相的形态,其室温及高温力学性能提高。     

时效工艺对纳米结构2297铝锂合金力学性能与微观组织的影响

采用535 ℃×2 h固溶制度,将热锻态2297铝锂合金固溶水淬后冷轧,冷轧压下量为95%,然后将轧制样品在不同温度(120~190 ℃)和时间(0~80 h)范围内进行时效处理。采用拉伸、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试方法,分析时效温度和时间对铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:时效前的大塑性变形能获得纳米结构组织,能促进T₁相均匀细小地析出,缩短合金达到峰时效的时间,最终成功制备了高强高塑性铝锂合金。在120~140 ℃温区内时效时,时效温度越高,达到峰时效的时间越短、强度越高。140 ℃达到峰时效时间缩短为40 h,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为525 MPa、478 MPa和7.7%,主要强化相为细小的T₁相。在170~190 ℃温区内时效时,时效温度越高,达到峰时效的时间越短,但抗拉强度与屈服强度迅速下降。170 ℃时效8 h达到峰时效状态,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别是503 MPa、462 MPa和5.0%,主要强化相仍为T₁相,但已经明显粗化。     

原位观察共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成与扩展的影响

采用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了Al-20%Si合金在拉伸过程中裂纹形成与扩展过程,研究了共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成、扩展的影响。结果发现:随固溶温度升高,Al-20%Si合金共晶硅粒化效果显著。铸态Al-20%Si合金拉伸过程中在针状共晶硅处容易产生裂纹,且裂纹主要在共晶硅之间扩展。经560 ℃固溶6 h,190 ℃时效10 h后,合金中针状共晶硅完全转变为颗粒状,有效降低了裂纹扩展速度,合金的抗拉强度和塑性明显提高。     

Effects of Chromium on the Microstructures and Mechanical Properties of AlCoCrxFeNi2.1 Eutectic High Entropy Alloys

In the present study,a series of AlCoCrxFeNi2.1 (x=0,0.25,0.5,0.75,1.0) eutectic high entropy alloys (EHEAs) have been designed and prepared.And the effect of Cr content on the microstructures and mechanical properties of the AlCoCrxFeNi2.1 alloys was systematically investigated.The results indicate that the AlCoCrxFeNi2.1 (x ＞ 0) alloys exhibit almost complete lamellar eutectic microstructures with a mixture structure of FCC and B2 phases.And the AlCoFeNi2.1 alloy without Cr element exhibited a hypoeutectic microstructure with a primary B2 phase.In addition,the eutectic microstructures for AlCoCrxFeNi2.1 eutectic alloys do not change significantly.The room temperature compressive tests results show that with an increase in Cr content (from x =0 to x =1.0),the yield strength will first decrease,and thereafter increase.The trend is the opposite with the fracture strength and plastic strain.They show an increase trend at first,and then decrease.The AlCoCr0.5FeNi2.1 (Cr0.5) alloy shows the best comprehensive mechanical properties.The tensile yield strength,fracture strength,and elongation are 536.5 MPa,1062 MPa,and 13.8％,respectively.Furthermore,the Cr0.5 alloy also displays a high strength with a yield strength of 362 MPa at 700 ℃.In summary,by changing the Cr content,AlCoCrxFeNi2.1 eutectic high entropy alloys with excellent comprehensive mechanical properties were obtained and prepared.     

Effect of thermal exposure on microstructure and mechanical properties of Al−Si−Cu−Ni−Mg alloy produced by different casting technologies

The effect of thermal exposure at 350 °C for 200 h on microstructure and mechanical properties was investigated for Al−Si−Cu−Ni−Mg alloy, which was produced by permanent mold casting (PMC) and high pressure die casting (HPDC). The SEM and IPP software were used to characterize the morphology of Si phase in the studied alloys. The results show that the thermal exposure provokes spheroidization and coarsening of eutectic Si particles. The ultimate tensile strength of the HPDC alloy after thermal exposure is higher than that of the PMC alloy at room temperature. However, the TEPMC and TEHPDC alloys have similar tensile strength around 67 MPa at 350 °C. Due to the coarsening of eutectic Si, the TEPMC alloy exhibits better creep resistance than the TEHPDC alloy under studied creep conditions. Therefore, the alloys with small size of eutectic Si are not suitably used at 350 °C.     

Effects of Si Addition and Long-Term Thermal Exposure on the Tensile Properties of a Ni–Mo–Cr Superalloy

The effect of long-term thermal exposure on the grain boundary carbides and the tensile behavior of two kinds of Ni–Mo–Cr superalloys with different silicon contents(0 and 0.46 wt%) was investigated. Experimental results showed granular M2C carbides formed at the grain boundaries after exposure for 100 h for the non-silicon alloy. Furthermore, these fine granular M2C carbides will transform into plate-like M6C carbides as exposure time increases. For the Si-containing alloys,only the granular M6C carbides formed at the grain boundaries during the whole exposure time. The coarsening of the grain boundary carbides occurred in both alloys with increasing exposure time. In addition, the coarsening kinetics of the grain boundary carbides for the non-silicon alloy is faster than that of the standard alloy. The tensile properties of both alloys are improved after exposure for 100 h due to the formation of nano-sized grain boundary carbides. The grain boundary carbides are coarsened more seriously for non-silicon alloys than that of Si-containing alloys, resulting in a more significant decrease in the tensile strength and elongation for the former case. Silicon additions can effectively inhibit the severe coarsening of the grain boundary carbides and thus avoid the obvious deterioration of the tensile properties after a long-term thermal exposure.     

熔体温度处理对Al-19%Si合金组织和性能的影响

研究了熔体温度处理和热处理对Al-19%Si合金组织和性能的影响.实验结果发现,熔体温度处理可大大细化Al-19%Si合金的组织,明显提高其力学性能.熔体温度处理后,Al-19%Si合金的初生硅尺寸从80～100 μm被细化到20 μm以下,合金的抗拉强度从177 MPa提高到235 MPa.热处理能明显改善熔体温度处理后Al-19%Si合金的组织,大大提高其力学性能.热处理后,Al-19%Si合金组织中的初生硅棱角明显钝化,共晶硅明显球化,化合物相数量减少、尺寸减小.熔体温度处理与热处理相结合,可使Al-19%Si合金抗拉强度达到333 MPa.     

硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸试验机测试分析手段,研究硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和室温、高温力学性能的影响规律。试验结果表明,随着硅含量的增加,石墨圆整度逐渐下降,硅含量(质量分数,下同)达到3.8%时,基体中开始出现碎块状石墨,球化级别为3级。随着硅含量从2.8%增加至4.8%,珠光体含量从51.06%减少至8.65%。随着硅含量的增加,室温抗拉强度先上升后下降,伸长率逐渐下降,当硅含量为3.8%时,抗拉强度为726 MPa,伸长率为1.6%。随着硅含量的增加,高温抗拉强度逐渐上升,伸长率逐渐下降,当硅含量为4.8%时,抗拉强度为532 MPa,伸长率为6%。室温拉伸断口出现大量的解理面和河流花样,表现形式为脆性断裂。高温拉伸断口出现韧窝和撕裂棱,拉伸断口表现形式为韧-脆混合型断裂。     

Microstructural Characteristic and Mechanical Behavior of Nodular Silicon Hypereutectic Al-Si Alloys

The microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu-Mg alloys containing 12 wt.% to 30 wt.% Si are discussed. The eutectic and primary silicon particles are nodulized by a designed modification practice followed by a solution heat treatment of 6 h to 8 h at 510°C to 520°C. Metallographic analysis was used to measure structural characteristics of the Si-rich structures. Spheroidization of silicon phase leads to an increase in tensile strength and ductility of alloys at room temperature and 300°C compared with commercial Al-Si alloy. Increasing Si concentration causes the ultimate tensile strength and elongation at room temperature to fall due to the appearance of coarse silicon particles, but the ultimate tensile strength at 300°C remains unchanged.