时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

时效工艺对7150铝合金组织和性能的影响

采用力学性能试验、硬度测试、光学显微镜、透射电镜等研究了7150铝合金分别经120℃初级时效和160℃二级时效处理后的显微组织和力学性能。结果表明:在120℃初级时效4 h后,合金具有明显的强化效应,强度达到620 MPa,硬度达到193 HV1,随后趋于稳定。时效时间延长至24 h,强度略有降低,硬度增加不大,合金晶内的析出相细小且弥散,晶界析出相连续分布。160℃二级时效12 h后,强化效果更优,强度达到670 MPa,硬度达到209 HV1,晶界析出相呈断续状分布;当二级时效时间延长至24 h,晶内及晶界处的析出相均长大,强度略微降低。     

短期时效处理对HR3C合金显微组织和显微硬度的影响

研究了短期时效处理对HR3C合金显微组织和显微硬度的影响。结果表明:合金在600~750℃时效分别保温1、5 h后,其晶粒尺寸比合金仅在1200℃/30 min固溶处理后的尺寸显著细化。随着时效温度升高,晶粒尺寸略有减小,且时效5 h后减小的更为明显。在短期时效过程中,HR3C晶界上析出M_(23)C_6碳化物,随保温温度的升高和保温时间的延长,碳化物数量略微增加,尺寸变化不大。同时纳米Z相在晶内开始形核并长大。与固溶态相比,短期时效处理后合金的显微硬度有所提高;延长保温时间,合金的显微硬度基本保持稳定。     

多轴挤压对Cu-0.7Cr合金时效析出及性能的影响

采用多轴反复挤压法得到了不同挤压道次下的Cu-0.7Cr合金的微观组织,研究了挤压道次对合金时效析出行为和性能的影响。结果表明,多轴反复挤压可细化合金晶粒,提高孪晶含量,并增加位错密度。时效处理时,缺陷将促进纳米Cr颗粒析出,显著提高合金的硬度和电导率。挤压5道次后,Cu-0.7Cr合金经时效后可获得理想的硬度和电导率组合,硬度和电导率与未挤压的固溶时效试样相比,分别提高了160%和20%。     

等径弯曲通道变形对T250马氏体时效钢的组织和性能的影响

采用等径弯曲通道变形(ECAP)工艺在室温下对固溶态的T250马氏体时效钢以C方式进行了2道次的变形,通过金相显微镜﹑透射电镜及力学性能的测试,研究了多道次ECAP变形对T250马氏体时效钢组织和性能的影响。结果表明,ECAP变形能获得较好的晶粒细化效果,经过2道次的ECAP变形后,马氏体板条变为更窄的带,板条宽度由原始的0.8μm减小到0.2μm,板条内位错密度增加,畸变严重。经2道次室温ECAP挤压变形后,马氏体时效钢的显微硬度从336.3 HV提高到419.8 HV,硬度提高24.7%,并且1道次挤压后硬度的增幅明显大于2道次。     

预孪生化镁合金时效微观组织研究

对铸造Mg-8Zn-2Y-1Zr合金进行了固溶处理、预拉伸变形和时效处理,采用金相显微镜及透射电子显微镜等研究了经3%预拉伸变形的Mg-8Zn-2Y-1Zr合金时效微观组织。结果表明:经3%预拉伸变形的固溶态合金试样晶粒内产生大量孪晶,其硬度值比未变形的固溶态合金试样提高了HV6.9。经3%预拉伸变形的固溶态合金试样经160℃时效处理后,时效进程中产生大量GP区。峰时效阶段合金中存在大量弥散分布的短杆状沉淀相和未完全脱溶的沉淀相,此时合金硬度达HV86.2。过时效阶段部分沉淀相已长大为长杆状,但基体中仍存在大量弥散分布且尺寸细小的短杆状沉淀相,孪晶界上的短杆状沉淀相不仅析出密度高于基体,且发生约86°的转动。     

往复挤压Mg-4Al-2Si镁合金的晶粒细化

研究往复挤压Mg-4Al-2Si(AS42)合金的显微组织和晶粒细化机制。结果表明:挤压过程中发生受位错攀移控制的动态再结晶,随挤压道次的增加,合金的晶粒尺寸迅速减小;对合金挤压8道次后,得到晶粒细小、均匀分布的等轴晶组织,晶粒尺寸由铸态的45μm减小至1.5μm,此时,合金组织的细化趋于稳定,达到细化极限;晶粒细化机制是在往复挤压过程中通过累积动态再结晶,使再结晶得以彻底完成;增加位错密度和加剧晶界畸变使再结晶形核数目增多;大量挤压破碎、均匀分布的Mg2Si第二相颗粒成为再结晶形核核心,从而使晶粒得以细化;往复挤压11道次时,由于挤压温度过高,导致晶粒发生异常长大,最大尺寸约为10μm。本试验条件下晶粒发生异常长大的温度阀值约为400℃。     

形变热处理对铸造锡青铜组织与力学性能的影响

采用真空离心铸造方法制备了ZCu Sn10Zn2Fe Co锡青铜合金试样,通过对合金进行固溶处理、压缩变形以及随后的时效处理,研究形变及时效过程对合金显微组织及力学性能的影响规律。结果表明,形变热处理能够通过再结晶显著细化合金晶粒,晶粒大小由固溶态的20~40μm降低到几个微米,小部分晶粒发生了二次再结晶长大,XRD分析表明形变热处理后合金中并未产生新相;时效前的预冷变形能显著提高合金的力学性能,40%形变热处理后合金的布氏硬度由固溶态的92 HBW提高到146 HBW。     

573 K高温时效处理的Al-10Mg合金中粗大b(Al_3Mg_2)相对热压缩组织演化的影响及机理

对高镁Al-10Mg合金分别做了固溶与时效处理,固溶工艺为673 K、24 h,固溶后的高温时效工艺为573 K、24 h,并对固溶及时效态试样分别进行了两道次压缩实验。通过OM、XRD、EPMA、EBSD等分析表征手段,研究了时效析出的b相对高镁Al-10Mg合金热变形过程中的力学性能及微观组织演变的影响。结果表明,时效处理后晶粒内部析出了均匀分布的b相,两道次压缩实验后时效态试样的应力-应变曲线始终处于固溶态试样曲线的下方。第一道次压缩实验中时效态试样的硬化率低于固溶态试样的硬化率,在回复过程中固溶Mg原子对形变强化起主要作用;第二道次压缩实验中时效态试样的硬化率高于固溶态试样的硬化率,时效态试样内部的位错累积更显著并且更早地出现了再结晶软化。时效态试样压缩组织内残余了更多的形变储能,使b相激发出更多的小角度晶界,进而将变形晶粒基体切割成若干区块,促进了再结晶形核,从而细化了再结晶晶粒。时效态压缩组织各区块的Schmid因子分布更均匀,在后续变形过程中能承受更多的塑性变形。再结晶形核不再局限于晶界凸出(bulging)形核,再结晶晶粒不再具备典型的再结晶织构特性,各向异性被弱化。b相阻碍了位错的滑移,将部分变形储能累积在沉淀相周围的小角度晶界处,减少了滑移到变形晶粒晶界处的位错数量,从而减缓了变形晶粒晶格的旋转,使变形晶粒含有{001}和{101}2种面织构组分。     

固溶时效对Al-Mg-Si-Cu合金组织和力学性能的影响

采用显微组织分析、硬度测试、拉伸测试、SEM断口分析等手段,研究了热处理工艺对大应变轧制Al-Mg-Si-Cu合金板材显微组织及力学性能的影响。研究表明:轧制态Al-Mg-Si-Cu合金中轧制面组织呈纤维状且存在大量残留相。合金经固溶后显微组织中残留相基本溶解,晶粒得到小幅度长大,在时效处理后强化相均匀析出,使得合金得到强化效果。合金经510℃/80 min固溶和195℃/13 h时效热处理后,测试硬度值为127.1 HV,抗拉强度为410 MPa,伸长率达24.8%,断口分析为韧性断裂,合金表现出良好的力学性能。     

时效前冷变形对Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金组织及力学性能的影响

对热轧态Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金进行固溶+时效和固溶+冷轧+时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能力学试验机等研究了各状态合金的微观组织及力学性能。结果表明,冷轧可使饱和Al-Zn固溶体分解,并动态析出Zn相,同时冷轧还促使合金晶粒细化以及位错增殖。人工时效可使合金内析出高密度η′相,而冷轧所导致的高密度位错促进了析出过程并加速了η′相向η相的转变。时效前冷轧可明显优化Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金的力学性能,Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金经固溶+冷轧+70 ℃人工时效后,其屈服强度和极限抗拉强度分别为413和462 MPa,其强化机理包括细晶强化、位错强化和析出强化。而120 ℃时效会加速位错湮灭,从而削弱位错强化效果。     

冷轧变形量和退火制度对超快速加热下5083铝合金晶粒尺寸的影响

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,5083铝合金经80%的冷轧变形后分别以25、250、500℃/s的加热速度升温至450℃保温3s后以40℃/s冷却时,平均晶粒尺寸随加热速度的增加由7.43μm细化至4.98μm。5083铝合金经80%冷轧变形后在不同退火温度(350、400、420、450和500℃)下进行超快速退火(加热速度500℃/s,保温时间3 s,冷却速度40℃/s)后,所得晶粒尺寸先减小再增大,在420℃退火时,晶粒尺寸达到最小,为4.82μm。再结晶晶粒尺寸受晶界迁移速率和形核率的耦合作用,在350~420℃超快速退火时,由于快速加热使形核率急剧增大,而形核温度较低,使晶界迁移速率较小,导致晶界迁移速率小于形核率,因而再结晶晶粒尺寸由5.23μm细化至4.82μm;在420~500℃超快速退火时,形核温度变高,晶界迁移速率快速增大,则晶界迁移速率大于形核率,使合金晶粒由4.82μm粗化至6.20μm,420℃是5083铝合金晶界迁移速率和形核率之间竞争的一个临界点。5083铝合金经50%、60%、71.4%、80%和87.5%的冷轧变形后以500℃/s的超快速加热速度升温至450℃保温3 s后以40℃/s冷却,所得平均晶粒尺寸分别为7.94、6.82、6.03、4.98和4.84μm,随轧制变形量的增大晶粒尺寸减小,但是冷轧制变量达到80%以后再进行超快速退火晶粒尺寸减小不明显。     

等温往复镦粗-挤压对Mg-Re-Zn合金微观组织和室温力学性能的影响

对Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在420℃恒定温度下进行了4道次等温往复镦挤变形实验,研究了等温往复镦挤过程中合金微观组织和室温力学性能的变化规律。研究表明:随着等温往复镦挤变形道次的逐渐增加,动态再结晶发生,晶粒细化效果明显,这是主要是因为LPSO相附近产生的应力集中阻碍了位错运动,产生位错堆积,从而促进了动态再结晶。4道次加工后,初始态合金中在晶界处不连续分布的大块状相转变为在基体中均匀分布、沿挤压方向排列的小尺寸块状相。在整个变形过程中,合金内部的析出相较初始态合金并未明显变化,这表明在整个变形过程中没有新相生成。此外,经过4道次等温往复镦挤加工,合金的力学性能较初始态合金得到了显著提高,其极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为327.70 MPa、247.95 MPa和9.60%,这是位错增殖、细晶强化、第二相LPSO相强化综合作用的结果。     

室温及液氮控温对轧制态Al-Sc合金力学性能及织构的影响

通过显微硬度、拉伸性能测试、显微组织分析、扫描电镜分析以及背散射电子衍射分析,研究了室温与液氮控温80%轧制变形对Al-Sc合金组织及力学性能的影响。结果表明:室温轧制与液氮控温轧制后合金的硬度分别为105 HV0.3和162 HV0.3,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为335 MPa、296 MPa、5.5%和443 MPa、415 MPa、6.7%;轧制后合金中多为小角度晶界,室温与液氮控温轧制后平均晶粒尺寸分别为40 μm和1 μm;由于层错能的影响,合金液氮控温轧制之后的主要织构类型为Brass织构{110}<112>、S织构{123}<634>和 Copper织构{112}<111>。     

退火温度对铝青铜微观组织及硬度的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、XRD和硬度计等分析了Cu-Al-Ni合金在冷轧与退火过程中微观组织结构及硬度的变化规律,研究了合金在不同退火温度条件下的软化行为。结果表明,当采用950 ℃保温淬火工艺后,Cu-Al-Ni合金主要由面心立方结构的α相与体心立方结构的β相组成,分布于晶界处的β相对合金硬度的影响作用小。由于位错强化作用的显著增强,合金在冷轧后硬度明显升高,达到270 HV0.5。冷轧态Cu-Al-Ni合金在400 ℃以上温度退火后会发生明显软化现象,软化的主要原因是再结晶反应所引起的位错密度下降。Cu-Al-Ni合金的再结晶温度在300 ℃以上,高于纯铜的再结晶温度,这表明Ni、Al元素的添加有利于提高纯铜再结晶温度,并能改善其高温抗软化性能。     

微合金化Cu-Ni-Sn-P合金的组织和性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微维氏硬度计和涡流电导率仪,分析了不同镍锡比对Cu-Ni-Sn-P合金铸态、固溶态及时效态组织和性能的影响,从而优化了Cu-Ni-Sn-P合金中镍和锡元素的成分配比,同时研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金组织和性能的影响。结果表明,Ni∶Sn为1∶2时Cu-Ni-Sn-P合金(Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金)的综合性能最佳,固溶时效处理后硬度最高达119.9 HV0.5,电导率为35.0%IACS。时效前经过30%预冷轧变形能提高时效峰值硬度,450 ℃时效后硬度可达164 HV0.5。断口组织多为韧窝,韧性较好,抗软化温度为480 ℃。时效强化析出相与位错为切过关系,析出相呈现为球形Ni-P颗粒;晶界处析出颗粒较大,晶内析出的颗粒普遍较小,尺寸介于几十纳米到数百纳米之间。     

Cu-2.8Ni-0.7Si-0.15Mg合金的时效性能

对不同变形量的Cu-Ni-Si-Mg合金进行时效处理,研究了变形量、时效温度及时效时间对合金性能的影响。结果表明,时效前的预冷变形能够促进合金在时效过程中第二相的析出,从而提高合金的显微硬度和导电率。当合金经60%的冷变形,在450℃时效1 h,能获得较高的显微硬度与导电率,分别达到242 HV0.2和35.5%IACS。同时建立了该合金在450℃下,关于时效时间的相变动力学方程和导电率方程。     

热处理工艺对3J53合金组织及性能的影响

研究了热处理工艺对测量膜片材料3J53合金组织性能的影响。结果表明,3J53合金在920～1010℃温度区间固溶处理10 min时可获得均匀细小的晶粒组织和较低的硬度。并且,在980℃固溶温度下,合金晶粒尺寸的大小随固溶时间的增长变化不明显。进一步研究证明,3J53合金经920～1010℃×10 min固溶+670℃×5 h时效后,硬度为302～346 HV0.2,无法满足压力变送器要求。但经920℃固溶+冷轧+650～700℃×5 h时效处理后,材料的硬度显著提高。同时,当时效处理温度为670℃时,硬度达到峰值483 HV0.2,满足核级压力变送器要求。与进口产品对比发现,研制的3J53合金测量膜片样品的硬度、回差性能和原始量程温度影响性能均无显著差异,满足国产化应用要求。     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。