长期时效镍基高温合金的组织与力学性能

对经过标准热处理Inconel751合金,在700℃和850℃进行长时间的时效处理,测试常温和高温下合金的力学性能,对组织和断口进行观察.结果表明,在700℃时效时,合金的硬度、冲击和室温/高温拉伸强度较为稳定,合金的塑性在整个时效过程中无明显变化;在850℃时效初期,合金硬度和室温/高温拉伸强度明显降低,塑性有所升高,500 h～1 000 h基本保持稳定;在整个时效过程中室温冲击吸收功迅速增加,表现出较强的塑性.在730℃/430 MPa条件下持久寿命呈明显下降趋势.对各性能测试断口观察发现,700℃时效合金主要以沿晶断裂方式为主,经850℃时效后的试样断口分布有一定的韧窝.     

二次时效对Al-Cu-Mg合金组织及性能的影响

二次时效(T6I4)处理工艺即在单级时效的欠时效时间点改变时效温度,对合金进行低温二级时效处理。二次时效处理能够改善Al-Cu-Mg合金的微观组织,适当提高其力学性能以及耐腐蚀性能。通过硬度测量、剥落腐蚀性能测试、晶间腐蚀性能测试、应力腐蚀开裂测试、扫描电镜和透射电镜观察,研究二次时效对Al-Cu-Mg合金组织及性能的影响。经试验得出,经二次时效处理后,由于Al-Cu-Mg合金的晶内形成了细小弥散的θ’相,此时S相θ’相同时均匀弥散分布于基体中,采用170℃时效2 h再在经过100℃时效30 h二次时效的Al-Cu-Mg合金在力学性能上优于传统单级时效处理,并且耐蚀性能也得到显著提升,抗拉强度、伸长率、维氏硬度、剥落腐蚀等级、晶间腐蚀深度和应力腐蚀开裂指数分别为490 MPa、8.5%、156.3 HV0.5、EA、98.6μm和0.220。     

新型铝锌镁铜系高强韧铝合金型材的双级时效工艺

通过时效处理和拉伸性能测试等方法得到了适用于一种新型铝锌镁铜系高强韧铝合金挤压型材的双级时效工艺。结果表明:在双级时效处理后该合金的析出相主要为η′相和少量的η相,随着二级时效时间的延长,η相数量增加,沉淀相尺寸增大;试验合金的硬度随着时效时间的延长先增大后减小,强度随二级时效时间的延长而下降,伸长率则增大;得到合适的时效工艺为120℃×4h+165℃×6h,经该时效工艺处理后试验合金的抗拉强度为566 MPa,屈服强度为540 MPa,伸长率为10.9%,电导率为40.8%IACS,优于T74态7050铝合金的。     

热处理工艺对22Cr双相不锈钢拉伸性能的影响

研究了热处理工艺对22Cr双相不锈钢拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析.结果表明:在950～1 150 ℃固溶2 h,其强度和塑性与固溶温度呈复杂关系,在950℃和1 150℃固溶处理的强度比1 050℃的高,但塑性降低;1 050℃固溶后,在850℃时效处理材料强度有所提高,塑性明显降低;1050℃固溶后,在475℃时效处理材料强度明显提高,塑性略有降低.固溶处理后微观断口以韧窝为主要特征;850℃时效处理后断口出现解理的小平面和二次裂纹;475℃时效处理后断口以韧窝为主并伴有局部的解理断裂.     

喷射成形7075合金回归再时效处理的组织和抗应力腐蚀性能

喷射成形7075铝合金是典型的时效强化合金,通过T6处理可得高强度,但其抗应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking, SCC)等性能较差;T7处理虽可改善抗SCC性能,但合金的强度却损失严重。为此,采用常温拉伸测试、电导率测试和透射电镜观察等手段,研究4种回归再时效(Retrogression and re-ageing, RRA)处理对喷射成形7075铝合金显微组织及抗SCC性能变化的影响,分析探讨RRA处理与合金性能变化之间的关系。结果表明,合金经200/10 min 回归和再时效处理,抗拉强度和电导率均较好,分别是748 MPa和22.8 MS/m;随着回归处理的进行,基体中的GP区和η′相逐渐回溶,当200 ℃回归处理超过10 min,合金晶粒内再次析出η相,使合金强度小幅上升;回归过程中η相先回溶再析出,因此不同回归状态下RRA处理后的合金晶内组织形貌差异较大。RRA处理后晶内大量再析出的η相与晶界处粗化并断开的η相可以在保持合金高强度的基础上显著改善其抗SCC性能。     

蓄电池Pb-Ca-Sn板栅合金人工时效特性研究

对铸态Pb-Ca-Sn合金进行人工时效处理和自然时效处理,利用OM、拉伸实验和硬度实验分析了时效后材料组织及力学性能。实验结果表明:人工时效处理有利于提高合金的强度和硬度;合金自然时效析出经历了Pb3Ca的不连续析出,Pb3Ca和(Pb,Sn)3Ca的不连续析出和连续析出同时进行,最后Sn3Ca析出;而合金经人工时效处理后,自然时效硬化是由于Pb、Sn原子的微区偏聚使Sn3Ca和(Pb,Sn)3Ca同时析出所导致。     

不同时效状态下Al-Zn-Mg-Zr-Sc合金的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸试验研究了单级和双级时效态Al-Zn-Mg-Zr-Sc合金在不同应变速率以及不同腐蚀介质条件下的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,观察了断口形貌,讨论了应变速率和时效状态对合金SCC敏感性的影响。结果表明:应变速率和时效状态对合金SCC敏感性的影响很大,低应变速率下合金的SCC敏感性指数均大于高应变速率下的;单级时效态合金的应力腐蚀敏感性指数均大于双级时效态合金的;合金经双级时效处理后,晶界沉淀相粗化,可有效降低吸附于晶界的氢原子浓度,使合金的耐应力腐蚀性能提高。     

新型单晶高温合金长期高温时效后的显微组织和高温拉伸性能

对一种新型单晶高温合金进行高温(1 100℃)时效,研究了不同时效时间(0,200,400,600,800,1 000h)对其显微组织和高温(1 100℃)拉伸性能的影响。结果表明:时效前后,该新型单晶高温合金的组织均主要由γ基体和γ′相组成;随着时效时间的延长,γ基体通道的宽度及γ′相的尺寸均增大;时效600h后,合金中析出与基体有明显取向关系的细针状TCP相,TCP相的析出量随着时效时间的延长而增加;单晶高温合金的高温屈服强度和抗拉强度均随着时效时间的延长而降低,断后伸长率和断面收缩率则先增大后减小;时效前后,单晶高温合金的拉伸断口均具有颈缩和韧窝特征,断裂机制均为韧窝断裂。     

热处理工艺对Ti2AlNb惯性摩擦焊接头组织及性能的影响

针对Ti_2AlNb合金惯性摩擦焊接接头开展了热处理工艺试验研究,分析了不同热处理工艺对焊接接头组织及力学性能的影响。研究表明,固溶态母材由α2、B2和O相构成,α2相呈球状或块状分布于B2相晶界上,O相呈棒状平行或交叉分布于B2相晶粒内部;固溶+单时效态合金母材由B2+O两相组成。焊态下的接头焊缝区及热力影响区基本为B2相组织,双时效处理后大部分B2相转变成晶界网状O相+晶内针状及块状O相组织,单时效处理的接头焊缝区及热力影响区晶界基本无O相组织存在,B2相晶内转变为细密层片状B2+O相共析组织。三种热处理状态的接头各区域显微硬度分布基本一致,焊后双时效提高了O相组织的析出而起到强化作用并提高了接头的显微硬度。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头室温抗拉强度最高且为1 193 MPa;焊后双时效处理的接头室温拉伸断口以准解理断裂为主,焊后单时效处理的接头室温拉伸断口以解理断裂为主,且解理小平面尺寸较大,抗拉强度稍低。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头在650℃高温下的抗拉强度依然最高且为986MPa,断口上能够观察到较浅的韧窝,为沿晶的韧性断裂;焊前为固溶态+时效处理的接头断口形貌基本相同,接头断裂形式以解理断裂为主,并含有少量的准解理断口。     

不同工艺高温固溶与时效处理后SP-700钛合金的组织与性能

将SP-700钛合金在β相区1 000℃固溶15 min后,降温至(α+β)相区进行不同时间(3～10 min)和温度(650～900℃)下的固溶处理以及不同温度(370～650℃)和时间(15,90 min)的单级时效处理和280℃低温预时效+第二级时效的双级时效处理,研究了不同工艺下合金的组织和性能。结果表明：在850℃下固溶后合金中α相的体积分数随固溶时间的延长而增加,当固溶时间为5 min时,合金具有较好的强塑性匹配;在5 min固溶时间下,α相体积分数随固溶温度的升高而减小,当固溶温度为650℃时,合金具有较好的强塑性匹配。β相区固溶+单级/双级时效后,合金基本由β晶粒、α相以及针状马氏体组成;在时效温度650℃和时间90 min下单级时效或时效温度650℃和时间15 min下双级时效后,合金均具有较好的强塑性匹配。     

喷射态7075合金回归再时效工艺研究

针对传统回归再时效(Retrogression and re-aging,RRA)工艺并不能充分发挥合金综合性能的缺点,通过拉伸试验、电导率测试、透射电镜观察等手段,研究适合喷射成形7075铝合金的回归再时效处理工艺。结果表明:120℃,16 h的欠预时效处理更有利于合金晶内析出相在回归处理过程中的回溶,有利于合金再时效后强度的提升;200℃,8 min的回归处理可有效地粗化晶界析出相并使其断开明显,使合金的耐蚀性大幅提升;120℃再时效24 h可再次强化合金的力学性能。采用上述RRA处理工艺可得抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为791 MPa、736 MPa、8.5%和22.9 MS/m的高性能喷射成形7075合金,比传统RRA处理的合金在强度与耐蚀性上均有明显提高。     

热处理工艺对MgZnCa合金组织及性能的影响

利用金相分析、拉伸实验和硬度检测等方法分析了Mg3Zn1Ca镁合金在固溶态、时效态及均匀化退火态下的显微组织、拉伸强度及硬度等。结果表明:Mg3Zn1Ca镁合金经不同热处理后,其晶界处组织均发生回溶,由铸态时的连续状变为断续状或球状;拉伸性能均呈增大趋势,在时效处理后,其抗拉强度增大至最大值257MPa,延伸率增加至最大值18%,均匀化退火处理后,硬度增加至最大值HV90。不同热处理工艺,均可使合金断口形貌由铸态时的脆性断裂变为韧性断裂,其中,时效处理的组织断口主要为"韧窝"形貌。     

时效工艺对2205双相不锈钢组织与力学性能的影响

研究了时效温度和时间对2205双相不锈钢组织及力学性能的影响,并对其断口形貌进行了分析。结果表明,2205不锈钢在时效处理中析出相σ相的形核位置、形态及数量与时效温度和时间有很大关系。时效温度高时,σ相在δ/γ相界和δ相内同时形核、生长,并且易形成块状;温度低时,σ相则偏聚在δ/γ相界生核,然后向δ相内生长,σ相易形成片状组织;同时,σ相的数量也会随着时效时间的延长而增加。475℃和600℃时效后双相不锈钢的强度明显提高,韧性略有降低,微观断口以韧窝为主。750℃时效后强度有所提高,韧性明显降低,微观断口以解理平面为主。     

同步冷却热成形+时效后AA2024铝合金的 显微组织及拉伸性能

在435～505℃下对H18态AA2024铝合金板料进行同步冷却热成形,并在150～230℃下时效处理4～12h,研究了时效后的显微组织和拉伸性能。结果表明:同步冷却热成形+时效后,试验合金中的主要强化相为Al_2CuMg相;随时效温度的升高,Al_2CuMg相的尺寸增大、数量变多,时效时间对该相的影响较小;试验合金的抗拉强度和屈服强度随成形温度的升高而增大,随时效温度的升高先增大后减小;在成形温度不高于475℃条件下,试验合金的抗拉强度和屈服强度随时效时间的延长呈先增大后降低的变化趋势,并在时效8h时达到峰值,在成形温度高于475℃条件下,时效时间对合金强度的影响很小。     

新型Ni3Al基单晶高温合金的显微组织和拉伸性能

采用液态金属冷却(LMC)法制备了新型Ni₃Al基单晶高温合金并进行1 290℃×4 h固溶处理和1 000℃×4 h时效处理,研究了合金的显微组织与不同温度(23～900℃)下的拉伸性能。结果表明：经固溶与时效处理后,试验合金组织中的γ′相呈规则的立方体形状,平均尺寸约为0.55μm,体积分数约为72%;合金的抗拉强度与屈服强度随着温度升高先增大后减小,且均在800℃时达到峰值,分别为856,808 MPa;合金断后伸长率的变化规律与强度相反,在800℃达到最小值11%;在600℃及以下温度拉伸时合金的断裂模式为纯剪切型断裂,在760℃拉伸时为纯剪切断裂与微孔聚集型共存的混合型断裂,当拉伸温度在800～900℃范围内时为微孔聚集型断裂。     

时效工艺对新型高强度铸造铝合金组织和力学性能的影响

本文研究了时效工艺对新型高强度铸造铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,该合金在固溶工艺为550℃/10 h时,经150℃/10 h时效处理,有大量的θ″相析出,表现出较高的强度,σb达到469 MPa;而经110℃/50 h时效后,析出的θ″相向θ′相过渡,试样强度下降,表现出较高的塑性,延伸率5δ达到13.5%。     

一种700℃超超临界电站用新型高温合金力学性能及高温时效组织性能研究

通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验和扫描电镜(SEM)等方法,研究了一种可能用于超超临界机组的新型Ni-Fe基高温合金在固溶状态下的力学性能及700℃高温短时时效后的组织与性能。结果表明,合金在700℃的强度较室温抗拉强度有一定程度降低,断后伸长率、断面收缩率则无明显下降;700℃高温时效初期,γ′强化相大量弥散析出,材料强度和硬度快速上升,伸长率和冲击吸收能量等指标大幅下降,之后趋于稳定,超过500 h后,随着γ′强化相的粗化和晶界处M23C6等碳化物相析出量增加,强度和硬度开始缓慢下降,塑性和韧性也有进一步缓慢下降的趋势。1 000 h以上长期时效后的合金性能稳定性有待进一步研究。     

δ相对激光选区熔化成形GH4169合金持久性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备GH4169合金,通过热等静压+时效与热等静压+固溶+时效2种热处理制度控制δ相的析出,研究δ相对合金持久性能的影响。结果表明:2种工艺热处理后,SLM成形GH4169合金组织均为等轴晶,且存在退火孪晶;经热等静压+固溶+时效处理后,合金晶界处析出大量长棒状与连续颗粒状δ相;经热等静压+固溶+时效处理后合金在650℃/690MPa下的持久寿命是热等静压+时效处理后的一半左右,δ相的析出是导致合金持久寿命较低的主要原因;2种工艺处理的SLM成形合金的持久寿命均显著超过锻件的标准要求,且持久断裂方式均为沿晶断裂。     

700℃长时时效对LF2合金组织和高温拉伸性能的影响

研究了700℃长时时效对LF2合金组织及其高温拉伸性能的影响。结果表明:合金在700℃长时时效后存在γ′相、MC相、Laves相和σ相;γ′相呈小圆球状弥散分布于晶内,MC相和Laves相未聚集长大,σ相大量析出;MC相和Laves相对合金高温强度的影响很小;γ′相是使合金具有良好高温强度的重要析出相;σ相的大量析出是合金高温屈服强度下降的主要原因。     

冷变形时效对Ni36CrTiAl合金组织与力学性能的影响

研究了Ni36CrTiAl合金冷轧后经650,670,700和720℃时效以及950℃固溶再进行650℃时效处理对组织与性能的影响.结果表明：随冷变形后时效温度的升高,胞状γ＇相长大明显,650℃时效后胞状γ＇相的直径为30～60 nm,720℃时效后为60～140 nm;冷变形后时效析出的胞状γ＇相比固溶后时效析出的数量多,尺寸大;冷变形后时效合金的强度和塑性随时效温度的升高而下降;固溶时效后的抗拉强度和屈服强度分别比冷变形时效降低了26.2%和45.3%,但断后伸长率却增加了1.2倍.