表面机械研磨处理工业纯锆的组织和拉伸性能研究

对退火态工业纯锆试样分别进行了5,15,30和45 min的表面机械研磨处理,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了试样的微观组织,对其表层晶粒尺寸进行了X射线衍射分析、采用维氏显微硬度仪测量了沿层厚方向的硬度,并进行了室温拉伸性能测试。实验表明,经过表面机械研磨处理,在强烈塑性变形作用下试样表层晶粒尺寸能够细化到纳米尺度,而且随处理时间增加而进一步降低,经过45 min处理后试样表层晶粒尺寸可以达到25 nm左右;处理后在试样的次表层形成了一定深度的变形层,具有较高的孪晶密度,并且变形层厚度随处理时间延长而提高。试样表层形成的纳米结构使其显微硬度获得了显著提高,并随处理时间增加而进一步提高;沿层厚方向试样显微硬度逐渐降低,与微观组织的变化一致。拉伸试验表明,表面机械研磨能够使试样得到强化。随处理时间的增加,试样屈服强度和抗拉强度能够得到明显改善,而试样的延伸率则随处理时间的增加而降低。对经过45 min处理的试样,其屈服强度和抗拉强度分别为324和414 MPa,相对于原始试样分别提高了11.7%和8.7%,延伸率为23%,降低了30.9%,拉伸断口主要形貌特征为韧窝,处理层和中心层呈现不同的组织特征。     

高能球磨法对TiAl基合金表面的纳米化改性

采用常规高能球磨机对TiAl基合金进行表面纳米化改性。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对试样表层的微观结构和相组成进行观察分析,研究表面纳米化过程中表层晶粒细化的机制;并采用纳米压痕仪测定试样表层的显微硬度,研究表面纳米化改性对合金表面性能产生的影响。结果表明:高能球磨技术能够实现TiAl基合金表面的纳米化改性。改性后试样表层晶粒尺寸约为10 nm。晶粒主要通过孪晶交割和位错缠结重组进行细化;表面显微硬度提高至920 HV,约为未处理试样的2.8倍。     

Ti-6Al-4V钛合金表面纳米化机制研究

借助X射线衍射仪、透射电镜及显微硬度仪等先进仪器,研究了经超音速微粒轰击( SFPB)形变热处理Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化晶粒尺寸演化及纳米化机制.研究结果表明:超音速微粒轰击使Ti-6Al-4V合金表面获得了纳米组织,并发生显著的加工硬化,表面显微硬度比基体硬度提高了1倍多;随着SFPB处理时间的延长,纳米结构层厚度不断增加,晶粒尺寸逐步细化,当SFPB处理30 min后晶粒尺寸趋于稳定,在表层形成了晶粒尺寸约为20 nm具有随机取向的纳米等轴晶.Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化是由于位错运动、孪晶的形成及交割共同作用的结果;在多方向载荷的重复作用下,在塑性变形区产生了大量的由位错线和高密度位错缠结分割的位错胞,并在位错寨集处产生应力集中,进而形成孪晶;孪晶自身相互交割和位错的滑移相互协调,形成了细小的孪晶和胞状组织;晶胞组织转变为细小多边形亚晶;当孪晶尺寸细化到亚纳米级时,位错的滑移起主导作用,最终通过位锗的湮灭和重组形成了具有随机取向的等轴状纳米晶粒.     

表面机械研磨工业纯钛表面纳米化研究

表面机械研磨处理可以使工业纯钛形成纳米表面层, 通过扫描电镜、透射电镜和高分辨电镜观察SMAT处理后的工业纯钛表层组织, 并研究了工业纯钛表面纳米化机制. 工业纯钛表面纳米化机制为: 孪晶的形成和孪晶的交割使得原始晶粒尺寸减小, 同时使晶格取向发生改变, 有利于位错滑移; 孪晶通过自身交割, 以及位错密度增加及其相互作用, 形成了细小的孪晶与胞状组织; 胞状组织转变为多边形亚晶; 亚晶不断吸收位错形成大角度晶界, 亚晶以及取向不同的细小孪晶逐渐转变为随机取向的纳米晶.     

微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效性能的影响

研究了微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效后导电率和显微硬度的影响。结果表明:Cu-0.41Cr-0.10Zr合金在950℃固溶1 h后,在480℃时效2h能获得较高的显微硬度和导电率;时效前冷变形可加快第二相的析出,使其性能得到显著提高。固溶后经60%变形后于480℃时效1 h其显微硬度和导电率分别高达154.3HV和81.5%IACS,而固溶后直接时效时仅为110.2HV和65.2%IACS。微量稀土元素Y的加入,使Cu-0.39Cr-0.11Zr-0.041Y合金的显微硬度较Cu-0.41Cr-0.10Zr合金高9HV,而导电率略有降低。     

表面机械研磨工业纯锆的疲劳性能研究

采用表面机械研磨工艺对工业纯锆进行处理,利用四点弯曲疲劳试验对试样的疲劳性能进行研究,并利用透射电子显微镜(TEM)和光学显微镜(OM)对试样的微观组织进行观察,利用纳米压痕仪测试处理试样从表层到基体的硬度分布,采用X射线衍射(XRD)方法分析表层晶粒尺寸、微观畸变以及残余应力分布特征。结果表明:经表面机械研磨处理工业纯锆的疲劳极限为195 MPa,而原始试样的疲劳极限为159MPa,表面机械研磨处理使工业纯锆的疲劳极限提高了23%,疲劳性能的改善可归因于表面机械研磨引入的纳米化表层、加工硬化以及残余压应力。本文进一步研究发现,应力幅大于270 MPa,表面机械研磨处理试样的疲劳寿命低于原始试样;应力幅低于270 MPa,表面机械研磨处理试样的疲劳性能比原始试样优异。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP）,分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察,测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律,探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明,纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶,随着挤压道次的增大,孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向,激发进一步位错滑移,辅助塑性变形过程,使纯钛显微组织有效细化,经过4道次ECAP变形,平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著,平均晶粒尺寸比变形前减小约94%;随着变形道次的增加,晶粒细化效果减弱,4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时,大量位错、孪晶和亚晶的形成,使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强,显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度,4道次变形后,屈服强度从215 MPa增加到600 MPa,增幅为179%;显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著,并且出现大量孪晶和位错,屈服强度与硬度的增幅也最大。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190～1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5～7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV～712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190～1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

冷轧IF钢表面纳米化后的组织与性能

利用机械研磨处理（SMAT）在冷轧IF钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层．利用金相观察和透射电镜分析研究了表面纳米层的结构特征,测定了硬度沿厚度的变化,并分析了表面纳米化（SNC）对力学性能的影响．结果表明：（1）表面机械研磨处理后,冷轧（CR）IF钢表面形成了平均晶粒尺寸为7～9nm、晶粒取向呈随机分布的纳米晶组织;（2）表面层附近的硬度显著提高;（3）纳米表层的存在使得材料强化的同时成形极限也得到提高．     

钢铁材料表面自身纳米晶化及其应用前景

实现钢铁材料表面自身纳米晶化的主要方法有超声喷丸、高能喷丸和机械研磨处理等。大塑性变形诱发晶粒碎化和应变诱导相变是钢铁表面自身形成纳米晶的主要机制。表面自身纳米晶化能够显著提高钢铁材料的表面强度、硬度、耐磨和耐疲劳性能，在化学热处理和电化学防护方面展示了广阔的应用前景。     

含锶钪2099型铝锂合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀性能

采用维氏硬度计(HV)、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)显微分析技术,研究了一种锶钪复合微合金化2099型铝锂合金(其化学成分为:Al-2.57Cu-1.86Li-1.31Zn-0.420Mg-0.321Mn-0.0735Zr-0.0943Sr-0.0433Sc)的晶间腐蚀性能和剥落腐蚀性能。结果表明,该合金经均匀化退火处理(475℃×24 h)、热锻压变形加工处理(三次变形量均约为100%)、固溶处理(540℃×2 h)、冷水淬火(水温大约5℃)、T8时效处理(121℃×14 h+151℃×48 h)后,合金显微硬度值达到174.6 HV,比2024-T6合金(固溶处理500℃×2 h+时效处理191℃×12 h)高23.1%。合金具有良好的抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能,其抗腐蚀性能明显优于2024-T6合金。该合金Sr,Zr,Sc的复合微合金化作用(细化粗大第二相、抑制再结晶和晶粒长大),第二相分散、分布不连续,以及Zn的含量高,是合金抗腐蚀性能高的主要原因。研究结果还说明了微量复合添加对铝锂合金具有奇效微合金化作用的过渡族金属元素Sr,Sc,是得到抗腐蚀性能良好的铝锂合金的一种有效途径。     

Mechanical Properties and Fracture Behavior of Cu-Co-Be Alloy after Plastic Deformation and Heat Treatment

Mechanical properties and fracture behavior of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment were comparatively investigated.Severe plastic deformation by hot extrusion and cold drawing was adopted to induce large plastic strain of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy.The tensile strength and elongation are up to 476.6 MPa and 18%,respectively.The fractured surface consists of deep dimples and micro-voids.Due to the formation of supersaturated solid solution on the Cu matrix by solution treatment at 950℃for 1h,the tensile strength decreased to271.9 MPa,while the elongation increased to 42%.The fracture morphology is parabolic dimple.Furthermore,the tensile strength increased significantly to 580.2 MPa after aging at 480℃ for 4h.During the aging process,a large number of precipitates formed and distributed on the Cu matrix.The fracture feature of aged specimens with low elongation(4.6%) exhibits an obvious brittle intergranular fracture.It is confirmed that the mechanical properties and fracture behavior are dominated by the microstructure characteristics of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment.In addition,the fracture behavior at 450 ℃ of aged Cu-0.84Co-0.23 Be alloy was also studied.The tensile strength and elongation are 383.6 MPa and 11.2%,respectively.The fractured morphologies are mainly candy-shaped with partial parabolic dimples and equiaxed dimples.The fracture mode is multi-mixed mechanism that brittle intergranular fracture plays a dominant role and ductile fracture is secondary.     

高强导电Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的微观组织与性能

采用真空熔铸和冷开坯工艺,通过优化形变热处理工艺,调控基体晶粒尺寸、第二相的析出及分布状态,制备出综合性能优异的Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金。结果表明,经过400 ℃/2 h一次时效处理后,Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的显微硬度可达356 HV,此时导电率为14.5%IACS。透射电镜分析表明,Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金第二相的析出演变规律为富Ti相→颗粒状β′-Cu₄Ti相→颗粒状β′-Cu₄Ti相+片层状β-Cu₄Ti相→片层状β-Cu₄Ti相,其中颗粒状β′-Cu₄Ti相是最重要的强化相,片层状β-Cu₄Ti相会导致合金强度下降,但可以提高导电率。采用二次时效能够进一步优化Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的综合性能,在合金强度基本不变的条件下,显著提升了合金的导电率。450 ℃/8 h一次时效+50%冷轧+400 ℃/1 h二次时效处理后合金的显微硬度和导电率分别达到了341 HV和20.5%IACS。      

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190~1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5~7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV^712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190~1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

激光熔覆无碳Fe-Co-Mo高速钢涂层的组织结构与性能

用水雾化合金粉末为原料,通过同步送粉式激光熔覆技术在40Cr基材上制备无碳高速钢涂层,对涂层的显微硬度、红硬性和抗回火稳定性进行测试和分析,研究工艺参数对涂层形貌及硬度的影响。结果表明,在适宜的参数下能够在基材表面获得无宏观裂纹和气孔的无碳高速钢涂层。涂层致密度高、稀释率低,与基体呈现出良好的冶金结合。涂层熔覆态下显微硬度(HV0.2)达到700,经过600℃下1 h时效后,涂层硬度(HV0.2)明显提升至900。经过4次600℃保温1 h的时效后,涂层硬度(HV0.2)保持在800。此外在600℃保温30 h的长时间回火后,涂层仍然可以保持硬度(HV0.2)达750,相较于常规高速钢ASP2030以及热作模具钢H13具有更加出色的抗回火能力。     

Behavior of an ultrafine-grained Cu-Zr alloy in heating

The effect of the heating temperature and the initial state (annealed or quenched) of a Cu-0.18% Zr alloy subjected to severe plastic deformation on its microhardness and electrical resistivity is studied. The microhardness distribution along a sample diameter and the dependences of the microhardness and electrical resistivity on the heating temperature in the range from 50 to 550°C are plotted. It is shown that the hardening of Cu-0.18% Zr alloy samples after torsion under hydrostatic pressure is stable up to 400°C irrespective of their initial structure.     

Cu-15Ni-10Mn合金形变热处理研究

研究了冷轧加工率与再结晶温度对Cu-15Ni-10Mn合金组织性能的影响以及形变时效工艺对合金力学性能的影响,详细说明了冷轧加工率与再结晶温度的匹配关系和合金形变时效强化机理.实验结果表明：冷轧加工率的增加,可降低Cu-15Ni-10Mn合金发生完全再结晶的温度;通过形变时效处理,合金内部析出MnNi粒子并阻碍晶界和位错运动,可显著提升合金力学性能;合金经加工率为70％的冷轧后,进行400℃保温48h的时效处理,硬度达394HV,抗拉强度大于1000MPa.     

时效制度对6013铝合金挤压型材屈强比的影响

以挤压态的6013铝合金为研究对象,通过显微硬度测试、单向拉伸实验和组织分析,研究了自然时效、人工时效和回归再时效处理时合金的力学性能变化规律。结果表明:自然时效峰值状态（16 d）的抗拉强度为286 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.54,适合塑性成形;将自然时效峰值状态下的试样进行回归再时效处理（210 °C回归0.5 h+170 °C峰值时效2 h）,抗拉强度为362 MPa,屈服强度为336 MPa,屈强比达到0.92,抗塑性变形能力显著增强。这是因为回归再时效后析出相的尺寸减小,数密度显著增大,析出强化效果显著增强。而析出强化对屈服强度和抗拉强度的影响程度不同,因此可通过时效热处理来调控屈强比,即通过自然峰值时效提高合金的塑性变形性能以成形零件,而在零件成形后采用回归再时效提高其抗变形能力。      

Surface modification of （Tb0.3Dy0.7）Fe1.95 alloy by ion nitriding process

Effect of ion nitriding modification on surface hardness, corrosion resistance and magnetostriction of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloy was investigated. Results demonstrated that a 100-200 nm thick nitrided layer was formed on the sample surface by ion nitriding treatment, which improved obviously surface hardness, wear, and corrosion resistance properties of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloys. The surface hardness was increased from HV587 to HV622 after ion nitriding at 650 K for 6 h. Furthermore, ion nitriding treatment had almost no influence on mag-netostrictive performance as the nitrided layer was quite thin and the treatment temperature was not too high. The results might provide us a new approach for surface modification of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloy.