热轧终轧温度对形变时效状态QBe2合金薄板性能的影响

通过对QBe2合金薄板的力学及物理性能进行测试,结合其不同热处理状态下的扫描电镜组织,研究了热轧终轧温度对形变时效状态QBe2合金薄板性能的影响.结果表明:热轧终轧温度在540~630℃范围内,较低终轧温度(540℃)的QBe2合金薄板经过形变时效热处理后显微组织中β相含量较高,并且析出物沿晶界局部脱溶的现象更为严重.热轧终轧温度从540℃升高到630℃,形变时效态下QBe2合金薄板的强度提高80~90 MPa,伸长率提高1.2%,弹性模量提高近10 GPa,导电率降低1.8%.造成不同热轧终轧温度的形变时效状态QBe2合金薄板性能不同的主要原因是显微组织中β相含量不同.     

微量元素对铝硅合金影响

本文研究了在铝硅（Al13%Si）合金中添加微量元素Ti、Mg、Mn、Cu、Cr、Zn、Ni等，其对合金的组织结构、焊接、着色、成型性能、机械强度以及耐磨性带来的影响。实验结果表明，添加Cu、Cr、Ti、Mg、Zn、Ni元素可以有效提高Al-Si合金的耐腐蚀性能，其中添加Mg的效果尤为显著；而添加Ti、Mn则能够显著提高合金的韧性；添加Ni、Cr则能够显著提高Al-Si合金的硬度。然而，添加Ti、Mg、Mn、Cu、Cr、Zn、Ni等元素会以不同程度降低Al-Si合金的耐磨性能。     

铜铬系合金研究和发展现状

铜及铜合金材料广泛应用于电子信息、电气控制、电力传输及轨道交通等领域,随着科技进步和社会发展,对高强度、高导电同时兼备耐热、耐蚀、抗应力松弛等高性能铜合金材料的需求十分迫切。目前,铜铬系合金被认为是综合性能最优异的铜合金之一。本文简要回顾了铜铬系合金的发展历史,总结了其应用现状,重点探讨了稀土元素以及Hf, Ag, Ti, In, Mg, Zr和Sn的添加对铜铬系合金组织及性能的影响规律,并按照单一元素添加、复合元素添加、稀土元素添加的方式,分别讨论了稀土元素以及Ti, Mg, Mg与Si, Ni与Si等对铜铬锆合金组织和性能的影响。通过对文献的整理发现,微量合金元素的添加可明显改善铜铬合金强度与导电匹配性,并提高合金抗软化温度。此外,添加多元微量元素对性能的提升要优于单一元素,若匹配以合适的变形加工和热处理工艺,更易获得理想材料。今后,可以在铜铬锆合金基础上添加稀土元素,找到适宜的添加量以达到在最大化提高强度与抗软化温度的同时最小化影响其导电率。     

铝锂合金高强化成分设计

总结了铝锂合金高强化成分设计的发展过程,综合了课题组主合金元素Cu、Li含量,微合金元素Mg、Ag、Zn及稀土(RE)元素等对Al-Cu-Li系铝锂合金力学性能及析出相影响规律的研究结果。铝锂合金中Cu/Li比例较低时有利于时效时δ′相(Al3Li)析出,但不利于强度的提高;而Cu/Li比增加则有利于时效时T1相(Al2CuLi)及θ′相(Al2Cu)析出,从而有效提高铝锂合金的强度。微合金化元素Mg能有效促进T1相形核析出,加速铝锂合金时效响应速度,提高T1相析出密度,进而提高铝锂合金强度;Mg+Ag及Mg+Zn复合添加能进一步促进T1相析出,提高T1相分布密度;Mg+Ag+Zn三元复合微合金化具有最好的促进T1相形核析出及提高铝锂合金强度的效果。在高Cu/Li比铝锂合金中添加微量RE元素将导致时效时含Cu强化相T1相及θ′相减少,降低铝锂合金强度。铝锂合金高强化成分设计的思路应是在Mg、Mg+Ag、Mg+Zn或Mg+Ag+Zn微合金化基础上,提高Cu+Li总量并保持较高Cu/Li比。     

引线框架用Cu-Ni-Si合金的发展及研究现状

综述了引线框架用Cu-Ni-Si合金的发展历史,阐述了Cu-Ni-Si合金的强化机制,指出时效强化是该合金的主要强化方式,形变强化和固溶强化在一定程度上影响合金的性能.归纳总结了该合金性能与Ni、Si元素的质量比值、添加微量P、Fe、Mg、Zn、Cr等元素的种类和数量之间的关系,并分析了微量P、Fe、Mg、Zn、Cr等元素对Cu-Ni-Si合金性能改善的机理.指出了Cu-Ni-Si合金是一种很有应用前景的引线框架材料,其强度一般为600~860 MPa,导电率为30~60%IACS.     

Al-4.9Zn-1.6Mg-0.4Mn-0.1Zr-xEr合金时效行为研究

采用金相(OM)、透射电镜(TEM)及能谱分析(EDS)、硬度测试的方法研究了单级与双级时效热处理制度对Al-4.9Zn-1.6Mg-0.4Mn-0.1Zr-xEr合金板材硬度和显微组织的影响.结果表明,添加Er元素后合金中形成了纳米级的A13(Zr,Er)相,可以强烈地钉扎位错,细化再结晶晶粒.无论单级时效还是双级时效,Er元素的添加均可以提高合金的硬度,加快合金的时效硬化速率,使合金达到硬度峰值的时间缩短,但Er含量对提高合金硬度的影响不大.同时,晶界处出现的第二相颗粒析出带得到消除,合金中存在明显的沉淀无析出带.此外,Er元素可以促进Zn,Mg元素的固溶,而析出的A13(Zr,Er)颗粒又可以促进MgZn2相的析出.     

γ′相反相畴界能与Mg含量关系的研究

大原子半径的元素Mg进入γ′相,显著改变γ′对合金的强化效应。本实验采用X射线衍射技术,探讨了一种Ni基高温合金的γ′相反相畴界能与Mg含量的关系。发现,在合金中加入微量Mg能大幅度地提高γ′反相畴界能,因而增加了γ′相对于位错切割通过的阻力。可以认为.这是Mg强化时效Ni基高温合金的一项十分重要的机制。     

Zr与时效处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用TEM、电化学工作站、慢应变速率拉伸机等方法研究了添加微量Zr元素以及T6 （时效）、RRA （回归再时效）、FSA （四级时效）等不同热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织、力学性能与应力腐蚀性能的影响。结果表明,Al-ZnMg-Cu合金经Zr微合金化后,力学性能、抗应力腐蚀性能均得到明显提升,T6处理可获得最优的力学性能,经RRA和FSA处理后可进一步提升材料的抗应力腐蚀性能。     

Cu、Mg、Si元素含量对2014铝合金组织与性能的影响

通过设计三种合金成分，研究了Cu、Mg、Si元素含量对2014铝合金组织与性能的影响。研究结果表明，随着Cu、Mg、Si含量的增大，铸态组织的共晶相增多；当Cu含量低于4.2%时，502℃×30 h均匀化退火可以使Al2Cu完全回溶。合金经热挤压、固溶及人工时效处理后，合金保留了挤压变形的取向组织，但伴随有少量地细小再结晶晶粒形成。力学性能表明，Cu、Mg、Si含量的增加提高了合金强度并且没有降低断后延伸率。三种合金时效态屈服强度达到460 MPa以上，抗拉强度达到517 MPa以上，延伸率不低于10%，综合性能超出国际AMS标准。     

铍青铜(QBe2)的晶界不连续析出与时效工艺

本文研究了铍青铜(QBe2)不连续析出组织形貌、形成条件、生长规律及其与时效工艺的关系。试验证明:软态合金于300～500℃,硬态合金于350～500℃时效,晶界处产生明显的不连续析出,胞状组织内部除了片状析出相之外,尚存在点状、棒状及纤维状析出。采用150～210℃低温时效后再进行正常时效,可以抑制不连续析出的产生。理论分析结果表明:在 QBe2合金中不连续析出的产生与固溶体内的铍浓度有关,且提出一个新的形核设想——晶界偏析与界面迁移形成不连续析出。利用 Sundguist 长大理论考察 QBe2合金不连续析出长大,肯定了胞长大的晶界扩散机制。     

碳、钨、钼和铁对GH128合金显微组织和性能的影响

本文采用金相、化学相分析、x光衍射和性能测试等方法,研究了C、W、Mo和Fe等元素含量的变化对GH128合金的组织和性能的影响,结果表明,W和Mo显著地提高Ni-20Cr固溶体的强度。但它们都有合适的含量范围,低于此值强化效果小,超过时则析出μ相,两者均降低合金的力学性能。C和Fe也都显著地影响合金的组织和性能,当C和Fe高于一定量时,在时效过程中析出μ相。片状μ相降低时效后的室温拉伸塑性和持久寿命。C高通过细化晶粒影响合金的性能。Fe对冷热疲劳和抗氧化基本无影响。通过本试验确定这些元素在GH128合金中的上下限是:W=7.5～9.0％、Mo=7.5～9.0％、Fe≤=2.0％、C≤0.05％。     

Er微合金化对1441铝锂合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了不同含量稀土元素Er的Al-Cu-Li合金。利用拉伸力学性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及元素能谱分析(EDS)等分析测试手段,研究了Er的添加对Al-Cu-Li合金T8时效状态下的微观组织和力学性能影响。结果表明,合金在峰时效下的强度较未添加Er元素的Al-Cu-Li合金略有下降,添加0.3%Er(质量分数)的Al-Cu-Li合金的T8态峰时效屈服和抗拉强度均下降了30 MPa;添加Er元素的Al-Cu-Li合金的主要强化相仍然为δ'相(Al3Li)及S'相(Al2Cu Mg),Al-Cu-Li合金的Er元素未影响其时效析出响应速度;添加Er微合金化合金峰时效下内部有大量的δ'相和少量的S'相,而未添加Er元素的Al-Cu-Li合金峰时效下有大量的δ'相和大量的S'相,添加Er元素使峰时效态下S'相数量减少;Al-Cu-Li合金从始至终没有发现Al3Er强化相的存在证据;添加稀土元素Er,在凝固态时即可形成Al8Cu4Er相粒子,这些粒子直至均匀化和固溶热处理时仍未完全溶解于固溶体中;断口形貌分析显示添加Er元素使Al-Cu-Li合金的沿晶脆性断裂倾向增大,佐证了合金强度下降的力学性能表现。     

Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η'相发生长大,少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。      

硼对Ti-1023合金组织与性能的影响

采用真空自耗电弧炉熔炼添加硼元素的Ti-1023合金铸锭,对其进行一定的变形得到锻造棒材。利用金相显微镜、电子探针、万能材料试验机等设备对其进行宏观、微观组织及性能分析,研究硼元素对铸态与锻态Ti-1023合金组织与性能的影响。研究发现,硼元素作为一种高效的细化剂,能显著细化Ti-1023合金的铸态组织。硼化物倾向于以链状析出,对合金进行充分变形,能使硼化物充分破碎。微量的硼可以显著提高钛合金的强度,当硼含量在0.1%~0.2%(质量分数)时,Ti-1023合金的抗拉强度与屈服强度变化不大,但是塑性下降明显。为了得到良好的强度-塑性匹配,最佳硼添加量不应大于0.1%。     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金微合金化的研究进展

就单一合金元素及复合多种合金元素对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的铸态组织、析出相、力学性能及腐蚀性能的影响进行综述。单独加入稀土元素Er,Ce,Ho,Sc等,可以净化基体,使合金熔铸缺陷明显减少,细化晶粒,促进合金元素在基体中的固溶,使晶界减少偏析;单独加入微量的Zr,可以提高合金的再结晶温度,抗拉强度,应力腐蚀能力;复合添加稀土及其他微量合金元素,对提高铝合金的综合性能更为有效。     

合金成分和挤压工艺对5A02合金棒材组织和力学性能的影响

研究了复合添加微量元素Zr和Er对5A02合金棒材组织及力学性能的影响,优化制定了合金的化学成分及挤压工艺。试验结果表明,添加的主合金元素Mg、Mn含量在标准范围的中低限,可将合金挤压棒材R状态的抗拉强度控制在225MPa以下;复合添加微量元素Zr和Er,能够明显降低5A02合金挤压棒材的粗晶环深度;优化制定的挤压工艺,可显著提高生产效率。     

GH696铁基时效硬化型高温合金的研究

ＧＨ６９６合金是一种时效硬化型铁基高温合金。其特点是强度高（γ＇强化）、高温弹性好,７００℃以下具有良好的组织稳定性。该合金的应用较广,在航空方面,可以用于４００￣７００℃温度范围工作的涡轮盘、压气机盘、环形件、紧固件和弹簧件。在医疗器械和仪器方面,作为弹簧元件亦有重要应用。本文研究了主要合金化元素Ｃ、Ｔｉ和Ｍｏ的含量对合金力学性能和显微组织的影响;合金的主要性能及合适的冷加工变形量和时效制度。     

微量Si、Mg元素对细化剂作用效果的影响

研究了6063合金中的微量Si、Mg元素对Al-Ti-C中间合金细化效果的影响，并探讨了其影响机理。试验结果表明，当6063铝合金中同时存在微量的Si、Mg元素时，Al-Ti-C的细化效果会更加显著。     

低温时效对QBe2.0铍青铜组织与性能的影响

通过硬度测试、室温拉伸实验、电导率测试合金性能,以及借助OM、XRD、TEM等手段分析合金组织特征,研究QBe2.0合金在280 ℃下时效的组织与性能,结果表明:随着时效时间的延长,合金的硬度、屈服强度与抗拉强度持续上升,于8 h达到峰时效状态,主要强化相为以调幅组织的形式存在于基体中的γ’相;时效初期,基体中析出共格γ”相,引起严重的晶格畸变,使合金在时效过程中电导率先降低后升高;时效16 h后合金发生过时效,金相组织显示此时发生了较为严重的晶界反应,XRD图谱显示此时析出了少量平衡相γ,两者的共同作用使合金的力学性能下降.      

Mn对ZA40合金微观组织和性能的影响

文章以ZA40合金为研究对象,通过对其添加不同含量的Mn来研究Mn元素对ZA40合金微观组织、硬度以及摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,只需加入微量的Mn,合金组织的基体晶粒就会得到明显的细化,富锰硬质点在组织中呈点状和颗粒状分布。当Mn含量达到0.75%时,合金中开始有富锰相出现;此后,如果继续加大Mn含量,富锰相开始聚集并呈条状和块状集中于晶界;当Mn含量达到1.5%时,富锰相呈片状组织贯穿晶界。在0~0.75%范围内,合金硬度随着Mn元素含量的增加而显著提高。但是,当Mn元素含量超过1.0%之后,增加Mn元素含量对合金硬度的影响就变得不明显了。此外,在合金中加入少量的Mn元素即可显著地提高其耐磨性。当Mn含量为1.0%时,合金的摩擦磨损性能最好。