粉末冶金铍铝合金的高低温力学性能研究

对粉末冶金铍铝合金进行了-100~500℃的拉伸性能测试,分析了其力学性能随温度变化的规律,并采用扫描电镜获取不同温度下的断口形貌。结果表明,铍铝合金的抗拉强度和屈服强度均随温度升高而降低,延伸率随温度升高先上升再下降。随温度升高铍铝合金的断裂机制发生转变:低温时表现为由Be相的解理断裂及Al相的韧性断裂构成的混合型断裂,随温度升高转变为铍铝两相界面的开裂和Al相的韧性断裂。采用ABAQUS有限元软件模拟铍铝合金在高低温拉伸过程中的内部应力场分布,揭示了铍铝合金高温拉伸断裂模式发生转变的力学机制。     

二次热压对粉末冶金铍铝合金显微组织与力学性能的影响

研究了二次热压工艺对粉末冶金铍铝合金微观组织和力学性能的影响,并对合金断口形貌进行了分析。结果表明:一次热压铍铝合金,其显微组织中铍相以趋于球状的颗粒分布于连续的铝基体内,合金抗拉强度为230 MPa,屈服强度为157 MPa,延伸率为3.5%;二次热压铍铝合金,其显微组织中铍相边界粗糙,铝相出现晶界且其晶粒趋于圆形,合金抗拉强度提高到304 MPa,屈服强度为253 MPa,延伸率为1.5%。一次热压铍铝合金断口无明显裂纹源,呈均匀的塑性变形,主要以铍相的穿晶解理断裂和铝相的韧性断裂为主;二次热压铍铝合金断口有较为明显的裂纹源,除了发生铝相的塑性变形断裂和少量的铍相解理断裂外,铍铝相界同时发生了开裂。     

热等静压对铍铝合金组织及性能的影响

采用精密铸造技术制备铍铝合金,研究了Ag、Co、Ge等添加元素在铍铝合金中的分布特点和作用,分析了热等静压对合金微观组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,Ag、Ge分布于铝相中强化铝相,Co元素存在于铍相和铝相中,主要强化铍相。通过热等静压处理可以改善合金力学性能,提高延伸率,增加相界面厚度,但对合金的微观组织和断裂模式不产生影响。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

喷射成形7055铝合金锻件的高温力学性能

对喷射成形7055铝合金挤压棒材进行自由锻造及T74热处理(450℃/3 h+475℃/3 h固溶,120℃/8h+160℃/24 h时效),然后分别在室温下、以及加热到100,125,150,175和200℃下保温30 min后进行拉伸试验,待试样冷却到室温后,测定其电导率,观察其金相组织与拉伸断口形貌,研究7055铝合金锻件的室温与高温力学性能以及温度对合金组织的影响。结果表明,热处理后的7055铝合金锻件组织均匀、晶粒细小,并且具有较好的高温稳定性。合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为632 MPa和607 MPa,伸长率为14.5%。随温度从100℃升高到150℃,合金电导率基本不变,合金的强度小幅下降;当加热温度从150℃升高到200℃时,电导率显著降低,强度大幅下降。合金的伸长率随温度升高而提高。在200℃下合金的抗拉强度和屈服强度分别为349MPa和335 MPa,伸长率为20%。在100~200℃温度范围内表现出塑韧性断裂特征。     

温度对铍力学性能的影响

研究了铍从室温(25℃)~800℃温度范围的准静态拉伸/压缩力学性能。结果表明,室温下退火态铍的拉伸强度高于未退火的铍,且屈服强度和抗拉强度之间的差距很小。在200~400℃之间铍的塑性随试验温度的升高而增大,并在400℃附近达到最大值,继续升温铍的塑性开始下降。高于600℃拉伸时,铍的应力-应变曲线表现出一定的流变特征,其拉伸强度和加工硬化行为随温度的升高逐渐降低。铍在压缩时会产生明显的塑性变形,该结果表明铍的室温拉伸与压缩性能具有明显的不对称性。回收试样的扫描电镜(SEM)分析结果表明,室温下铍的拉伸断口呈穿晶解理断裂,400℃附近为微孔聚集型断裂,同时铍的晶粒被明显拉长,高于400℃后出现晶间断裂。铍试样轴向剖面的金相(OM)照片表明,拉伸试样在400℃晶粒被明显拉长,而在室温和700℃晶粒形状无明显变化。铍室温压缩面的晶粒与压缩前相比明显变长,室温压缩前后X射线衍射(XRD)分析结果表明,压缩变形后铍的组织与压缩前相比产生了明显的择优取向。     

钨合金的高温力学性能及断裂机制研究

本文选用粉末冶金法制备93W-5Ni-2Fe合金,通过高温拉伸试验研究了合金在1 000、1 100、1 200、1300和1 400℃的高温力学性能,通过扫描电镜对高温拉伸后的试样进行断口分析,研究了合金在高温环境下的断裂机制演变规律。结果表明:93W-5Ni-2Fe合金在1 000～1 400℃的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率和弹性模量均随着温度的升高而急剧降低,随着温度的不断升高,材料表现出明显的脆性断裂,钨颗粒本身未发生穿晶断裂,断裂模式为粘结相撕裂和钨相与粘结相界面断裂。     

固溶温度对7050铝合金组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试及断裂韧性试验研究了固溶温度对7050铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒发生再结晶的比例逐渐增大,合金中粗大第二相粒子逐渐减少而后趋于稳定。另外,随着固溶温度升高,合金的强度以及断裂韧性先升高后降低,试样断裂时穿晶断裂的比例逐渐增大,穿晶韧窝更多、更深,韧窝中的粗大第二相明显减少。当固溶温度超过480℃后,合金断裂方式主要为沿晶断裂。     

温度对纯铁与低活性铁素体钢扩散连接界面行为的影响

以Fe-50Cu合金粉末为中间层,对纯铁与低活性铁素体钢进行真空压力烧结扩散连接,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对中间层的显微组织、连接界面的元素分布和拉伸断口形貌进行观察与分析,并对连接件进行抗拉强度测试,研究连接温度对纯铁与低活性铁素体钢烧结扩散连接界面行为的影响。结果表明:在700~800℃温度范围内,随连接温度升高,中间层的孔隙减少、致密度提高;且随连接温度升高,中间层与母材界面的元素互扩散加强,连接界面逐渐模糊,形成较强的冶金结合,从而使连接界面的抗拉强度提高。连接温度为800℃时,连接件的界面抗拉强度达到251.19 MPa,连接强度大于母材纯铁的强度,断裂发生于纯铁中。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

固溶温度对GH4202合金组织及拉伸性能的影响

为充分挖掘沉淀强化型镍基高温合金GH4202管材性能,以满足我国航天新型发动机的要求,研究了固溶处理温度对合金组织及拉伸性能的影响规律.结果表明,在1 050~1 075℃范围固溶处理后合金晶粒度无明显变化,当固溶温度升至1 100℃时,合金局部出现异常晶粒长大,当固溶温度达到1 150℃时,合金晶粒均匀长大.随固溶温度升高,合金晶界硼、碳化物数量明显减少,由链状向孤立的颗粒状转变.随固溶温度升高,GH4202合金室温及高温拉伸强度均呈降低趋势,尤其以屈服强度降低幅度最为显著.合金的室温面缩率随固溶温度升高而降低,且降低幅度较大,但室温断裂延伸率变化并不显著;700℃下合金的断面收缩率与断裂延伸率随固溶温度的变化均表现为先升高后降低的趋势.GH4202合金最佳固溶处理工艺为1 110℃保温30 min后水冷,此时合金晶粒度为5.0级、晶界碳化物呈细小链状,晶内沉淀强化γ'相弥散析出,可保证合金具有优异的室温及高温力学性能.     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

挤压温度对高硅铝合金材料组织与性能的影响

针对应用广泛的低密度．低膨胀、高热导、高比强的高硅铝合金，采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法，制备了Al-30Si与Al-40Si过共晶高硅铝合金材料，并通过金相微观组织分析、力学性能检测及拉伸试样断口扫描，研究了不同热挤压温度对合金的组织形貌与性能的影响。结果表明：所制备的高硅铝合金材料组织十分细小且Si相均匀弥散分布，随着挤压温度的升高，硅相晶粒增大，挤压温度在370℃～490℃范围内，硅晶粒长大不十分明显，但超过此温度区间有一个明显长大的过程；抗拉强度随挤压温度的升高、合金中Si含量的增加及原始粉末粒度的增大而下降；随着挤压温度的升高，合金材料的断裂方式由韧性断裂方式过渡到韧性与脆性共存的混合断裂方式。     

铍铝合金室温拉伸及原位疲劳失效分析

通过室温拉伸试验和SEM原位疲劳测试,研究了金属型复合材料铍铝合金的拉伸性能及拉伸和原位疲劳的断裂机制.结果表明,合金在室温下具有较好的拉伸性能,且对应变速率有明显的敏感性.拉伸断裂是由脆性铍相的解理断裂和韧性铝相的延性断裂构成的混合型断裂.在拉拉疲劳载荷下,疲劳裂纹萌生于铍相颗粒,断裂模式仍由铍相的解理断裂和铝相的韧性断裂组成.     

固溶温度对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金组织与应力腐蚀的影响

对7B50铝合金热轧板在460～490℃范围内进行固溶处理、室温水淬及人工时效,通过室温力学性能测试、慢应变速率拉伸实验及电导率测试,结合光学显微镜,扫描电镜和能谱分析,研究固溶温度对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织与应力腐蚀的影响。结果表明,提高固溶温度能有效减少残留相,增加再结晶的体积分数。当固溶温度从460℃提高到490℃时,屈服强度(σ0.2)和抗拉强度(σb)分别提高20.9%和23.5%,固溶温度从480℃升高到490℃时,强度变化不大,但随着固溶温度升高,伸长率先提高后降低,抗应力腐蚀性能先升高后降低。当固溶温度为480℃时,应力腐蚀敏感性最低,综合性能较好。残留相增多和再结晶程度提高是引起应力腐蚀敏感性提高的主要原因。在腐蚀溶液中,应力腐蚀断口形貌为典型的沿晶断裂。     

W-Re-HfC合金的界面反应及高温拉伸性能

采用氢气烧结结合热等静压致密化制备了W-Re-0.3HfC及W-Re-0.5HfC合金,并对其微观组织、界面扩散与反应、高温拉伸性能及断口形貌进行了观察与测试。研究结果表明,通过热等静压致密化处理后,W-Re-HfC合金相对密度明显提高,达到96.1%以上,合金晶粒尺寸小于20μm,HfC颗粒弥散分布在合金晶内及晶界处。能谱分析发现,HfC在烧结过程中与H_2发生缓慢反应,出现C向W基体中的扩散现象,同时C在晶界处的偏聚也降低了晶粒界面的结合强度。高温拉伸结果表明,HfC含量从0.3%增加到0.5%,使W-Re-HfC合金的高温强度及塑性同时得到改善,随拉伸温度从1 300℃升高到1 500℃,合金塑性变形能力明显增加。W-Re-HfC合金高温拉伸断口呈韧窝状,HfC颗粒分布在韧窝底部。     

Ti3Al—10Nb—3V—1Mo合金力学性能的研究

研究了 Ti_3Al-10Nb-3V-1Mo 合金的机械性能、拉伸断口和变形行为。结果表明:合金两相区淬火组织中。随淬火温度降低,初生α_2 相的数量逐渐增加,拉伸强度呈下降趋势。室温延伸率在初生α_2相含量为50%时,存在最大值。两相区淬火组织在700～850℃时效处理后 B2相发生分解。与淬火性能比较,合金经时效处理后塑性明显下降,室温拉伸断口及变形行为的研究表明:随淬火温度降低,断口形貌及变形行为呈现出一定的规律性。     

BT25y钛合金热稳定性能研究

通过力学性能测试、X射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜等方法,研究了BT25y钛合金的热稳定性能。结果表明,BT25y合金的抗拉强度与屈服强度随固溶温度的变化曲线表现出马氏体型钛合金的特征;合金固溶时效后,在500和550℃经300～2000h热暴露后抗拉强度Rm为1380～1420MPa,均在高强度状态下,还有较好的塑性,表明在500和550℃合金组织是热稳定的;断口形貌清楚表明,纤维区、放射区及剪切唇的断口特征十分明显,纤维区、裂纹核心源区和放射扩展区均为韧窝深的韧性断裂断口形貌,而剪切撕裂区也为韧性断裂断口形貌,只是韧窝深浅程度有变化,随热稳定时间的延长,韧窝逐渐变浅,同时还发现了二次裂纹;在500和550℃热暴露过程中发生了α→α α2的相转变,且α相和α2相共存。     

固溶处理对6082铝合金组织与性能的影响

本文研究固溶温度(480-580℃)对6082铝合金型材的组织和力学性能,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜进行分析。结果表明:随固溶温度升高,6082铝合金型材力学性能呈现出先上升后下降的趋势,540℃时,合金的性能最好,耐腐蚀性能逐渐增强。合金组织在固溶温度为480-540℃时,合金组织都有明显细化,析出大量二次相,540℃以上,合金出现再结晶现象,晶粒粗化。     

固溶工艺对高强韧211Z.X铝合金组织和性能的影响

采用组织分析、布氏硬度及拉伸性能测试、断口形貌的扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,研究了不同的固溶工艺对211Z.X新型高强韧铝合金的显微组织、力学性能及断裂行为的影响规律。结果表明,当固溶温度范围为520～550℃,固溶时间从12～20 h时,随固溶温度的上升或保温时间的延长,合金中粗大第二相逐渐回溶入基体、数量逐渐减小,基体固溶强化增强,淬火后基体的过饱和度增大、硬度增加;导致时效过程从基体中弥散析出的细小第二相数量增加,合金的强度提高、塑性下降;合金断裂时裂纹萌生位置从粗大第二相处转变为溶质原子偏聚区(G.P zones)和铸造微孔处。但是,当粗大第二相回溶完全后,继续升高温度或延长保温时间,晶粒将急速长大,出现过烧导致晶界弱化,拉伸时易发生沿晶开裂使合金的强塑性降低。530℃×16 h固溶处理时211Z.X铝合金的强塑性匹配最好。