TC4钛合金冷却过程中组织变化分析

采用金相显微镜、扫描电镜和HV-50A维氏硬度分析仪研究了TC4钛合金自β相区冷却过程中相组成及微观组织变化。结果表明,TC4钛合金冷却过程中发生β→α相变。冷却速率越小,形成α相片层越厚。TC4钛合金经1 000℃固溶后,冷却到850~800℃水冷时,析出α相均匀细小,试样硬度出现峰值。随着冷却温度继续降低,试样硬度开始下降。TC4钛合金固溶后在冷却过程中的硬度变化,很可能还与Ti2AlV(O)相和Ti2AlV相的析出、长大有关。     

热处理工艺对Ti55531钛合金组织及性能的影响

为了进一步扩大Ti5551钛合金的应用与研究范围,采用β退火和固溶强化两种典型的热处理工艺,通过力学性能检测、显微组织分析和断口扫描分析,系统研究了不同热处理工艺对Ti5551钛合金棒材组织和性能的影响．实验结果表明：β退火态的组织满足强度和塑性匹配,断裂韧性KE值可达97．6MPa·m^-1/2,冲击AK值可以达到35J;固溶强化热处理后,强度达到1360MPa,塑性和断裂韧性相对较低．     

低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响

为了研究低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响,对经过固溶处理后的该合金在150 ℃下进行不同时间的时效处理,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及硬度测试等技术,分析了经过不同时间时效后合金的显微组织和力学性能,并用金属学理论分析了合金组织和性能变化的原因.结果表明,合金在低温时效时,β-Mg₁₇Al₁₂相以连续和非连续两种方式析出,两种β-Mg₁₇Al₁₂相形貌不同.分析认为,β相的析出方式及形貌与其形核长大机理有关.在实验范围内,合金硬度随着时效时间的延长而逐渐增大.     

Ti-6Al-2Zr-15Ni合金固溶过程中Ti2Ni相的形貌变化

利用光镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射术观察和分析了Ti-6Al-2Zr-15Ni合金在不同温度固溶处理后的显微组织．该合金的铸态组织由枝晶和枝晶间共晶组成,枝晶为Ti2Ni纤维和仅基体组成的共析组织,枝晶间共晶由棒状α相和Ti2Ni基体组成．固溶处理时Ti2Ni相的形貌和尺寸发生了明显变化．850℃以下固溶,随固溶温度的升高,纤维状的Ti2Ni发生了熔断,粒化和粗化等过程．900℃固溶时,枝晶内仪相转变为β相,Ti2Ni溶解,枝晶间α/Ti：Ni共晶组织转变为半连续Ti2Ni相分布于晶界．随温度的升高,晶界Ti2Ni球化,并在960℃时发生多边化,970℃时多边形Ti2Ni的棱角钝化．     

Fe代替V制备低成本钛合金:相体积分数的计算

钛合金因其优异的综合性能,如比强度高、耐热性强、耐腐蚀性能优异、低温性能好等特点,而被应用在航天、航空、航海等诸多领域,然而钛合金的高成本严重制约了其大规模的使用。本文以综合性能最好、使用最广泛的Ti-6Al-4V合金为基础,在使用廉价合金元素代替昂贵合金元素的思路下,设计了几组V、Fe元素含量不同的Ti-Al-V-Fe合金。借助稳定系数K_β,分析钛合金中β相的稳定程度和β稳定元素的作用,通过理论推导的方法建立了合金淬火态和退火态的β元素临界晶胞系数的计算模型,并在此基础上确立了α相与β相的体积分数的计算方法,从而实现了对Ti-Al-V-Fe合金中相体积分数的理论计算。本文以Ti-6Al-3V-1Fe合金为例,首先对合金内α相与β相的体积分数分别做了理论计算,继而利用真空非自耗电弧熔炼炉制备了Ti-6Al-3V-1Fe合金的铸锭,取样并进行热处理,最终利用X射线衍射法测定了Ti-6Al-3V-1Fe合金淬火态和退火态α相与β相的实际体积分数。对比发现,实验测定的结果与理论计算的结果较为吻合,说明建立的模型用于预测α相与β相两相的体积分数是切实可行的。     

近β型高强钛合金Ti-26的β晶粒长大行为

研究了Ti-26合金在不同固溶温度和固溶时间条件下β晶粒的长大规律,并且计算了该合金在775～880 ℃范围内,保温1 h时,β晶粒的长大激活能Qm和在820 ℃保温0.5～4 h的生长指数n,分析了影响β晶粒的长大激活能Qm和生长指数n的主要原因.研究表明,Ti-26合金在β相区不同温度保温时,β晶粒的长大过程受Ti元素控制;合金在820 ℃(Tβ+45 ℃)固溶时,晶粒生长指数n仅为0.24是由于固溶原子落后于β晶界的移动而形成拖曳造成的,然而当固溶温度超过820 ℃时,β晶界的移动可以摆脱溶质原子的束缚.     

激光3D打印Ti60A合金20-700℃热疲劳裂纹萌生机理

采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机对激光3D打印Ti60A高温钛合金进行200～2 000次的热疲劳试验,对比研究了热疲劳循环次数对合金显微组织特征、显微硬度、裂纹长度和深度等的影响,分析表明:经800次热疲劳循环后裂纹萌生,合金中出现"反常粗化的α相"非均匀组织,这主要是由循环热应力和氧原子间隙固溶的共同作用促进β相更多转变为α相形成的。热疲劳裂纹萌生位置主要在晶界,α/β相界,微孔和"反常粗化的α相"区域。研究结果可为优化高温钛合金的综合力学性能和提高航天器钛合金构件高温服役可靠性提供重要参考。     

Mg-A1-Zn合金的成分、组织与性能的关系研究

在ZM5镁合金的基础上,添加部分Zn元素和少量Ag元素,研究了新合金与ZM5合金组织及性能的差异,探讨固溶和时效处理对Mg-Al-Zn合金中组织演变的影响以及组织与性能之间的关系.结果表明:在ZM5合金中添加Zn能较为明显地增加合金中的γ(Mg17Al12)相的数量,且使之变得较为粗大,片层的取向也显得比较复杂多样,而且合金在T4(固溶)和T6(固溶 时效)状态下的屈强比也有较为明显的提高,而延伸率降低;热处理状态对Mg-Al-Zn合金的显微组织有明显的影响;固溶处理后的时效处理能明显提高Mg-Al-Zn合金屈强比;分布在基体晶界处的γ相的数量、大小和形态与合金的拉伸性能有着密切的关系.     

α2—Ti3Al的价电子结构及合金化

计算了α2—Ti3Al、合金α2～Ti3Al的价电子结构。利用价电子结构给出的信息一实际可能存在的原子状态组数σN、结构单元总成键能力F、晶格电子密度ρv^L、共价电子密度ρv^c及共价电子的空间分布nα，讨论了α2—Ti3Al、合金α2—Ti3Al的精细价电子结构与合金相稳定性、范性、强度的关系，分析了以Nb为主的合金元素的合金化行为。     

冷焊焊缝中的碳化物研究

利用SEM ,TEM ,EPMA等方法研究了不同合金系统的冷焊焊缝中碳化物的分布、形态 ,分析了碳化物在冷焊条件下的形成过程 .结果表明 ,Nb、Ti碳化物倾向大 ,可以在液态金属中形成碳化物 ,但单独加入且含量较高时 ,碳化物尺寸过大 ,分布不均匀 ,对基体固溶强化较弱 ;单独加入V时形成了网状碳化物 ;适量Nb ,Ti ,V同时加入 ,获得了均匀分布的颗粒碳化物及强韧的基体 ,碳化物以液态金属中氧化物为形核核心 ,在冷却过程中外延长大为多层结构的复合碳化物     

Ti40合金吸放氢后的组织演变规律

利用XRD、OM、TEM等方法研究了Ti40合金吸氢与放氢后的组织演变规律。研究表明：由于氢在β相中的溶解度很高,Ti4合金中并没有发现氢化物的析出,但β晶界处更加宽化;当氢含量较高时,β相内开始析出α相,并伴随着硅化物粒子的析出;吸氢Ti40合金放氢后,合金中的相与原始合金一致。     

冷焊焊缝中的碳化物研究

利用SEM，TEM，EPMA等方法研究了不同合金系统的冷焊焊缝中碳化物的分布、形态，分析了碳化物在冷焊条件下的形成过程．结果表明，Nb、Ti碳化物倾向大，可以在液态金属中形成碳化物，但单独加入且含量较高时，碳化物尺寸过大，分布不均匀，对基体固溶强化较弱；单独加入V时形成了网状碳化物；适量Nb，Ti，V同时加入，获得了均匀分布的颗粒碳化物及强韧的基体，碳化物以液态金属中氧化物为形核核心，在冷却过程中外延长大为多层结构的复合碳化物．     

K3625高温合金微观组织的研究

实验合金为通过真空感应炉冶炼的不同Al、Ti和B含量的K3625合金。采用扫描电子显微镜(SEM)观察固溶态IN625合金微观组织,用能谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对合金进行析出相鉴定,并研究Al、Ti和B元素的添加对合金微观组织的影响。结果表明:K3625合金铸态凝固组织为树枝晶结构,一次和二次枝晶都比较明显,没有三次枝晶;合金中析出的第二相都是富含Nb元素的MC。添加0.2%Al和0.2%Ti元素对合金枝晶组织和析出相影响很小;而添加0.04%B元素能够促进二次枝晶臂的生长,增大二次枝晶间距。     

固溶处理对挤压态Mg-1.5Zn-0.5Y-0.5Zr合金耐蚀及力学性能的影响

为提高挤压态Mg-1.5Zn-0.5Y-0.5Zr合金的耐蚀性能,研究了不同固溶温度对其耐蚀和力学性能的影响,通过微观组织观察、电化学测试、体外浸泡实验、拉伸实验研究了固溶处理后样品的微观组织与性能。结果表明,固溶处理后合金中的W相减少,耐蚀性能提高,但当温度达到550℃时,会进一步造成晶粒粗化,降低了合金的耐蚀性能。合金的强度和塑性随着固溶温度的升高而降低。综合固溶处理后合金的耐蚀和力学性能,推荐500℃为最佳固溶处理温度。     

铌(Nb)对309S奥氏体不锈钢组织与性能的影响规律

利用Thermo-Calc软件计算Nb对309S(Fe-22Cr-14Ni-2Mn-0.5Si-0.3V-0.07C-0.07N)奥氏体不锈钢相组成的影响。高温下(1100℃左右)Nb与C形成NbC,随着Nb含量的增加,NbC的量增加,析出温度升高;当Nb含量达到0.28wt.%时,NbC相开始从液相中析出。研究了四种不同Nb含量的合金,经1100℃固溶处理后,显微组织观察表明,合金中NbC的析出量随Nb含量的增加而增加,实验结果与Thermo-Calc计算结果一致。高温拉伸试验结果表明:添加0.54Nb的合金比不添加Nb的合金在600℃、700℃、800℃的抗拉强度分别提高了30M Pa、32M Pa和22M Pa,屈服强度分别提高了27M Pa、39M Pa、16M Pa。     

固溶处理对Mg-2Zn-3Y合金组织和性能的影响

为了研究固溶处理对铸态Mg-2Zn-3Y合金组织和性能的影响,采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉伸试验机和维氏硬度计对固溶处理后的合金进行了组织分析及性能测试.结果表明：Mg-2Zn-3Y合金中含有LPSO相和W相,随着固溶温度的升高,块状LPSO相区域逐渐出现层片状形貌,W相发生球化、粗化和重熔现象,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度均呈现先升高后降低趋势;经450℃固溶12 h后,合金的强化效果最佳,抗拉强度为187 MPa,屈服强度为107 MPa,伸长率为8.0%,硬度为82.5 HV.     

Nb变质剂对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响

Nb变质剂对Fe-Ni膨胀合金凝固组织影响的研究结果表明:经Nb变质处理后,Fe-Ni膨胀合金中形成了大量的Ni3Nb包芯(Fe2Nb)的高熔点化合物,尺寸为2～4 μm.根据错配度理论计算表明,Ni3Nb的某些低指数面与Fe-Ni膨胀合金的某些低指数面具有4.96%的较低错配度,因此,Ni3Nb作为非均匀形核核心,使合金凝固组织由完全的柱状晶变为完全的等轴晶组织,晶粒尺寸为45～50 μm.此外,Nb在等轴晶晶界上以NbN、NbC、Ni3Nb包芯(Fe2Nb)复合物形式存在,其中Ni3Nb包芯(Fe2Nb)复合物具有阻止晶粒长大的作用.     

梯度热处理快速优化Ti-6.8Mo-3.9Al-2.8Cr-2Nb-1.2V-1Zr-1Sn合金获得高强高韧性能的微观组织（英文）

本研究采用高通量梯度热处理,建立了亚稳β钛合金Ti-6.8Mo-3.9Al-2.8Cr-2Nb-1.2V-1Zr-1Sn的微观组织与热处理之间的关系。首先,在梯度热处理炉中,对直径为10 mm、长度为92 mm的棒材进行746～909℃(β-转变温度(845±5)℃)的连续温度梯度固溶处理。然后,将梯度固溶后的样品切割成4个相同样品,其中3个样品分别在450℃、550℃和600℃下时效8 h。通过单个高通量样品的制备与表征,快速建立固溶温度对时效硬化行为的影响规律模型,并对梯度组织进行表征。结果表明：随固溶温度的升高,次生α相(α_s)的宽度和间距减小,强度提高,伸长率降低,而随时效温度的升高,呈现相反的趋势;746°C固溶处理2 h后再在600°C时效8 h,获得了由初生α相(α_p),亚微米级棒状α相(α_r)和次生αs相组成的异构组织,具备很好强的韧性匹配,屈服强度和伸长率分别为1140 MPa和15%。     

铝镁合金固-液界面能分子动力学模拟与计算

通过实验及计算测得准确的固-液界面能,对于理解并掌握该合金凝固及形核的过程具有很大的帮助.用分子动力学方法对铝的均质形核过冷度进行了模拟,运用模拟得到的均质形核过冷度计算得到对应固-液界面能的值.进一步得到了Al在熔点温度下其理想光滑固-液界面的固-液界面能σ0,通过σ0对铝在不同温度下及Al-Mg在共晶温度和成分点的固-液界面能进行了预测.计算结果发现：不同均质形核过冷度计算得到的Al在熔点温度下其理想光滑固-液界面的固-液界面能σ0分别为0.199 8,0.199 9,0.199 8J/m2;由σ0对Al-Mg合金固-液界面能的预测的结果及凹槽法所得到的实验值分别为0.155 1J/m2和0.149 2±0.019 4J/m2,其误差小于4%.     

Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶合金的晶化动力学研究

采用单辊熔体快淬法在大气环境中制备Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶合金薄带,利用差示扫描量热分析和X射线衍射分析进行非晶合金的晶化动力学研究,计算出Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶薄带的晶化激活能分别为349、262、332 kJ/mol,其Avrami指数分别为1.95、2.14和2.00。结果表明,随着升温速率的提高,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xMox（x=1,2,3）非晶薄带的起始晶化温度和晶化峰值温度相应升高;以Mo部分替代Nb降低了非晶合金的晶化激活能;-αFe（Si）软磁相具有扩散控制的低维形核和生长的晶化机制,且形核率逐渐减小。