存贮湿度对U-2%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2%Nb合金在不同湿度及水浸环境中长期存放后,拉伸性能及表面成分的变化行为。结果表明:在10%湿度环境贮存5年的试样,其拉伸性能和同批未贮存试样性能相比没有发生明显的变化,试样拉伸断口具有韧性断裂特征。在100%湿度及水浸环境中存放的试样,试样拉伸强度有所下降,其中塑性下降尤为明显,试样拉伸断口具有明显的脆断特征。拉曼分析表明,存放在较干燥环境中的试样,表面主要成分是UO2,在100%湿度及水浸环境中存放的试样,表面的主要成分是U3O8及其它UO2+x氧化物。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

温度及加载速率对U-5.7%Nb合金变形行为的影响

研究了淬火和时效2种状态的U-5.7%Nb合金,从室温(20℃)~800℃温度范围的准静态拉伸性能,及合金的变形和断裂行为。结果表明,不论淬火或时效状态的U-5.7%Nb合金,当温度高于200℃后,合金在室温下表现出的二次屈服现象将完全消失,并在400℃温度附近发生脆化,在700℃温度附近表现出明显的超塑性,其中淬火态合金性能的变化尤为明显。并对准静态拉伸、Hopkinson拉伸及爆炸膨胀环3种加载速率下,时效态U-5.7%Nb合金的组织结构进行了对比分析。结果表明,以不同应变速率断裂的时效态U-5.7%Nb合金,断口中心部位的韧窝比边缘部位相对明显,Hopkinson拉伸断口的晶粒大于准静态拉伸断口的晶粒,爆炸速率断裂的合金断口有剪切断裂、边缘开裂及局部夹杂脱落的现象。     

U-2.5%Nb合金氢化物生长动力学研究

为了探讨U-2.5%Nb(质量分数)合金的氢腐蚀行为,利用在线显微镜研究了U-2.5%Nb合金氢蚀初期氢化物的生长动力学,研究了U-2.5%Nb合金氢化初期的氢化物形貌、生长速度、氢化反应速度等之间关系。结果表明,利用在线显微镜表征氢化物的生长速度是可行的,氢化物前沿推进距离与时间呈线性关系。在一定温度范围内,氢化物的生长速度与反应温度符合Arrhenius关系,U-2.5%Nb合金氢化物生长激活能为24.34 kJ/mol。当温度增加到125℃附近时,氢化物的生长速度达到最大值,之后,随着反应温度的升高,生长速度快速下降。     

存贮湿度对U-2%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2％Nb合金在不同湿度及水浸环境中长期存放后,拉伸性能及表面成分的变化行为.结果表明:在10％湿度环境贮存5年的试样,其拉伸性能和同批未贮存试样性能相比没有发生明显的变化,试样拉伸断口具有韧性断裂特征.在100％湿度及水浸环境中存放的试样,试样拉伸强度有所下降,其中塑性下降尤为明显,试样拉伸断口具有明显的脆断特征.拉曼分析表明,存放在较干燥环境中的试样,表面主要成分是UO2,在100％湿度及水浸环境中存放的试样,表面的主要成分是U3O8及其它UO2+x氧化物.     

温度对U-5.7Nb合金动态压缩力学性能影响研究

利用Hopkinson杆装置开展了–100~400℃较宽温度范围下U-5.7Nb合金的动态压缩变形行为研究,结果表明:U-5.7Nb合金的压缩性能对温度和应变率较为敏感。随实验温度升高,屈服应力迅速下降,下降速率约为2 MPa/℃,而加工硬化行为基本不变,当温度升高至200℃以上时,静动态应力~应变曲线形态由"双屈服"转变为"单屈服";随应变率提高,屈服应力及去孪生引起的硬化模量均明显增大。最后,结合金相分析结果讨论了400℃时静动态力学曲线分歧的来源。     

微量氧环境下热处理温度对Zr-1%Nb合金力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪及万能试验机等研究了微量氧环境下400、800和1200℃不同温度保温300 s对Zr-1%Nb合金力学性能的影响。结果表明:与未热处理的合金相比,400℃热处理后Zr-1%Nb合金的力学性能未发生明显变化;800℃热处理后,合金的塑性降低,压缩时外表面产生大量微裂纹;1200℃热处理后,压缩时合金出现了脆性断裂。热处理后合金样品的表面发生了氧化,氧化产物主要为ZrO2相。随着热处理温度的升高,Zr-1%Nb合金的氧化程度逐步加深,并且1200℃热处理后试样氧化层的厚度显著增加,内部出现大量裂纹。     

氢蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响

通过温度和压力变化精确控制U-2.5%Nb合金氢腐蚀的氢消耗量,利用万能拉伸试验机测试不同程度氢腐蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响,用金相和SEM表征该合金氢腐蚀的形貌和断面形貌。结果表明,材料的延伸率和断面收缩率在氢蚀后下降明显,抗拉强度随着腐蚀程度的增加略有下降。根据腐蚀形貌和断面形貌讨论了氢点蚀影响材料力学性能的机制,即氢点蚀引起的蚀坑和微裂纹是造成力学性能下降的主要原因     

时效温度对铜基多元合金力学性能的影响

研究了900℃×1.5 h固溶处理及450～600℃时效处理对铜基多元合金力学性能的影响。结果表明:通过时效处理可获得较好的强韧性配合,时效处理的最佳温度为500℃。     

温度对FeNiCr合金力学性能的影响

采用MTS810材料试验机，研究了温度对FeNiCr合金杨氏模量、屈服强度、抗拉强度和伸长率的影响，分析了静态力学性能随温度变化的规律。利用扫描电镜断口分析及金相分析技术，分析了材料拉伸试件断口形貌及金相组织，初步探讨了材料的静态拉伸塑性变形机理。结果表明：FeNiCr合金力学性能随温度升高而降低，断口等轴韧窝逐渐变大变浅。900℃时出现沿晶解理断裂。温度升高，晶粒发生回复再结晶并长大，晶粒度由常温的5级逐渐长大到900℃时的2级。     

稀土元素Gd对Mg-Y-Zr合金组织和高温力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、高温力学性能测试等对3种合金的显微组织与力学性能进行了分析,研究了Gd元素对合金显微组织及高温力学性能的影响。稀土元素Gd和Y以Mg5Gd、Mg3Gd和Mg24Y5相存在于铸态组织晶界,这些相均具有很好的耐热性,是主要的强化相。试验合金经挤压+T6时效峰值处理后,合金中会析出弥散强化相β′(cbco)和β(Mg5Gd,fcc),且随Gd含量的提高,弥散析出相增多,在时效过程中形成的析出相对位错运动和变形产生很大的阻力。1#、2#、3#合金在300℃拉伸时强度分别为192.7 MPa、245.3 MPa、252.8 MPa。高温力学性能测试表明,Gd元素添加量的增加,使合金高温抗拉强度得到了较大提高。     

Effects of Cooling Rate on High-temperature Mechanical Properties of A356 Alloys

High temperature mechanical properties of A356 alloy castings under different solidification cooling rates have been studied and the influence of cooling rates on secondary dendrite arm spacing (SDAS) and mechanical properties has been discussed. To get different cooling rates, three different types of mold—green sand, green sand with chill and permanent mold, were used to pour castings which would subsequently be machined into tensile test and metallographic specimens. The temperature curves of castings’ solidification in three different mold were recorded using thermal couples, which would be used to calculate their corresponding cooling rates. Tensile tests were carried out at 20, 200, 300, 400 and 500 ℃ and then mechanical properties, such as tensile strength, yield strength, elongation, of specimens from different mold types at different test temperatures were obtained. And SDAS of different specimens were measured using optical metallographic photos. From integrated analysis of all those results, following conclusions could be reached. The relationship between SDAS and cooling rates is negative, and the quantitative relationship has been obtained through data fitting analyzing. Generally speaking, tensile strength and yield strength decease as the temperature elevates while elongation behaves in the contrary trend. Through the regression analysis of SDAS, mechanical properties and temperature, the relationship among them is obtained, which makes quantitative prediction of A356 alloy’s mechanical properties at different temperatures with different solidification cooling rates be possible.     

镁-稀土合金的显微组织和力学性能研究

通过光学显微镜、扫描电子显微镜及x射线衍射和拉伸试验对Mg-RE（Ce,Nd,Y）-zn—zr合金的显微组织和力学性能进行了分析研究,揭示了试验合金在不同稀土元素作用下的结构特点及断裂行为。试验结果表明,铸态时镁铈、镁钕中间相（Mg-Ce、Mg-Nd相）主要以共晶形式分布在合金的晶界,稀土钇（Y）则部分固溶于晶内;经固溶处理及时效后,中间相以细小颗粒状分布在整个Mg基体中,明显提高了合金的室温综合力学性能及高温抗蠕变性能。     

挤压温度对ZA27合金型材机械性能的影响

基于ZnAl27CulMg0.01合金的高温拉伸性能,采用SEM,X-ray衍射仪研究ZnAl27CulMg0.01和ZnAl27Cu2Mg0.01两合金在330℃、250℃下挤压型材的组织及性能。结果表明:高温下挤压型材的强度高,塑性低;低温下挤压型材的强度低,塑性高。认为,造成这一性能差别的主要原因是组织中α相的过饱和度。     

Parameter optimization of microwave sintering porous Ti-23%Nb shape memory alloys for biomedical applications

Porous Ti-23%Nb (mole fraction) shape memory alloys (SMAs) were prepared successfully by microwave sintering with excellent outer finishing (without space holder). The effects of microwave-sintering on the microstructure, phase composition, phase-transformation temperature, mechanical properties and shape-memory effect were investigated. The results show that the density and size of porosity vary based on the sintering time and temperature, in which the smallest size and the most uniform pore shape are exhibited with Ti-23%Nb SMA after being sintered at 900 °C for 30 min. The microstructure of porous Ti-Nb SMA consists of predominant α″, α, and β phases in needle-like and plate-like morphologies, and their volume fractions vary based on the sintering time and temperature. The β phase represents the largest phase due to the higher content of β stabilizer element with little intensities of α and α″ phases. The highest ultimate strength and its strain are indicated for the sample sintered at 900 °C for 30 min, while the best superelasticity is for the sample sintered at 1200 °C for 30 min. The low-elastic modulus enables these alloys to avoid the problem of “stress shielding”. Therefore, microwave heating can be employed to sinter Ti-alloys for biomedical applications and improve the mechanical properties of these alloys.     

稀土元素对镁合金高温力学性能的影响

制备了三种稀土镁合金并对其进行了室温和高温力学性能测试，用X射线、金相显微镜以及扫描电子显微镜对试验合金铸态及挤压态组织进行了分析。结果表明：稀土元素与镁形成的化合物分布在铸态组织晶界并在挤压后沿挤压方向分布，不同的稀土元素对合金高温力学性能有不同的影响。含Nd的合金高温抗拉强度高于含Ce的合金．含Nd和Y的合金又高于含Nd的合金，其中，含Nd和Y的合金在250℃时抗拉强度为219．6MPa。高温力学性能的提高主要是由于稀土元素的固溶强化和镁一稀土化合物晶界强化共同作用的结果。