后时效对超细晶6061铝合金微观结构与力学性能的影响

采用TEM、XRD、显微硬度实验和拉伸实验，利用等通道转角挤压(ECAP)和后时效相结合制备出超细晶6061铝合金，对其微观结构和力学性能进行了对比研究。结果表明，经过两道次ECAP后，合金的平均晶粒尺寸细化到210 nm。两道次ECAP+80℃、20 min低温后时效，合金的平均晶粒尺寸为278 nm，基体中弥散分布细小的针状β’’、L相和Q’相纳米级析出物，拉伸强度和屈服强度分别达到514和483 MPa，并保持了15.1%的均匀伸长率。ECAP在基体中引入的大量位错促进了析出相的形核，加速了时效过程中的析出动力学；ECAP低温后时效，合金的高强度和高韧性与细晶强化、位错强化和纳米析出相强化有关。基于实验结果，分析了合金ECAP和后时效过程中时效相的演变过程。     

{332}<113>孪晶与等温ω相的组合对不同O含量Ti-15Mo合金力学性能的影响

利用OM、XRD、TEM、DSC、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了拉伸预变形诱发{332}113孪晶与随后时效析出等温w相对不同O含量(0.1%~0.5%,质量分数)β型Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明,随着合金中O含量的增加,机械孪晶的形成以及等温w相的析出受到了抑制,且拉伸预变形诱发孪晶对等温w相析出的影响较小。经拉伸预变形和随后时效处理,低O含量合金呈现出较高的屈服强度和较好的均匀伸长率,而高O含量合金发生脆性断裂。孪生与位错滑移的耦合塑性变形使得低O含量合金呈现出良好的强度和塑性匹配,其高的屈服强度主要受位错滑移主导,良好的均匀伸长率主要归因于预变形诱发孪晶的静态晶粒细化以及后续孪生变形导致的动态晶粒细化效应。这些结果表明,通过对合金元素O的有效利用,以及合理的预变形与热处理制度,能够改变塑性变形方式和相析出行为,从而在较大范围内调控β型钛合金的强度和塑性匹配。     

时效对固溶+冷轧7075铝合金力学性能和显微组织的影响

采用拉伸测试、金相显微镜、XRD及TEM等方法,研究时效处理对经历固溶+冷轧的7075铝合金显微组织和力学性能的影响规律。力学性能测试表明:80、100、120℃时效均能显著提高合金强度并保持一定塑性。(475℃, 1 h固溶处理)+80%压下量冷轧+(80℃, 48 h)时效合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为773 MPa、720 MPa和5%。显微组织分析表明:相较于冷轧合金,时效合金强度的提高源于冷轧加工硬化(高的位错密度、高的轧制织构体积分数及细化的晶粒尺寸)和析出强化的共同作用;时效合金伸长率的改善与位错回复程度和析出相特征同时相关。此外,根据时效析出和位错回复特征,分析了时效过程中合金强度和伸长率的变化规律。     

时效温度对Al-Cu-Mn高强铸造合金组织与力学性能的影响

对Al-Cu-Mn合金ZL210A砂型试样进行了540℃×6 h固溶,再进行(120～180)℃×8 h的时效处理。通过OM、XRD、拉伸性能测试等手段与方法,研究了不同时效处理对ZL210A合金组织和性能的影响。结果表明:在120～180℃范围内,随着时效温度的升高,ZL210A合金试样晶内析出相粒子逐渐增多。160℃×8 h时效试样析出相粒子细小均匀、弥散分布在晶内,时效效果最佳。随着时效温度的升高,合金强度先升高后降低,伸长率先降低后升高。160℃时效试样强化效果最好,抗拉强度和屈服强度分别达到487 MPa和392 MPa。时效温度从140℃升高到160℃,合金试样伸长率下降明显,从12.4%下降到7.8%。     

高压铸造AlSi7MgMn合金热处理工艺研究

对高压压铸AlSi7MgMn合金采用退火+人工时效处理,研究了其组织与性能的演化。结果表明,退火+人工时效处理可以在铝基体内部析出纳米Si颗粒,使材料变形过程中位错在铝晶粒内部发生缠结和存储,提高材料塑性变形的能力;人工时效后,在铝基体内析出针状β″相,可显著阻碍位错的运动,产生析出强化效应。与压铸态相比,采用两步热处理工艺合金的屈服强度达到150 MPa,提高了25%,断后伸长率没有下降,达到9%。     

汽车用6082铝合金时效工艺研究

以加压成形工艺制备了6082铝合金。合金经530℃×25 min的固溶处理后,进行了不同温度和时间的时效处理试验。利用显微组织观察、硬度测试、拉伸性能测试等测试分析手段,研究了不同时效处理对6082铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,6082铝合金试样晶内和晶界析出的强化相逐渐增多。200℃时效试样组织中晶粒明显增大,且析出相粒子有所长大。经180℃×8 h时效处理的试样,组织中大量强化相粒子弥散分布在晶内和境界处,晶粒也未明显长大。铸态6082铝合金试样经530℃×25 min+180℃×8 h的固溶时效处理,试样强化效果最佳,合金的抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到317.5 MPa、307.4 MPa和143.4 HV,其中抗拉强度比铸态试样提高了68.4%。     

热处理方式对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射及拉伸试验机等研究固溶处理和时效处理对铸态和轧制态Mg-10.6Gd-1.69Y-0.42Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:经峰时效处理后合金强度均显著提高,但伸长率有所降低;与200℃峰时效态合金相比,220℃峰时效态合金的屈服强度相差不大,但伸长率明显提高。合金在峰时效阶段的主要强化相为柱面β’相,该相能够有效阻碍位错的基面滑移,提高合金强度。轧制后直接时效的合金能够保留轧制产生的位错,而位错能够促进析出相形核,此时,合金具有最高的析出强化效果,屈服强度和抗拉强度分别为380.0 MPa和416.0 MPa。     

预变形与等温时效耦合作用下Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金的力学性能

基于热锻/热轧工艺以及均匀化热处理制备了孪生与位错滑移耦合变形的Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金,利用LSCM、XRD、SEM、SEM-EDS、EBSD、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了预变形与等温时效耦合作用对层状合金力学性能的影响.结果表明,经拉伸预变形和等温时效处理后,该合金具有{332}<113>孪晶和位错滑移带多层交替变形组织,且呈现出较高的屈服强度和较大的均匀伸长率.等温时效析出的ω相提高了β相稳定性,使得变形初期的塑性变形方式由位错滑移主导,这是其具有较高屈服强度的主要原因.预变形诱发的孪晶推迟了屈服之后颈缩的快速发生,而且后续变形过程中进一步激活的孪晶引起的动态晶粒细化效应及其与层界面的交互作用,使其具有较大的均匀伸长率.因此,在孪生与位错滑移耦合变形层状合金的基础上,进一步通过预变形诱发{332}<113>孪晶和等温时效析出ω相的双重耦合效应,可在较大范围内调控β型钛合金的强塑性匹配.     

Al-Cu合金θ＇析出相在等径角挤压中的回溶机理

利用硬度测试和X射线衍射（XRD）及透射电镜（TEM）研究了Al-Cu合金θ＇＇析出相在等径角挤压（ECAP）变形过程中的变化规律及其对合金力学性能的影响.研究发现在ECAP挤压过程中,析出相先是与基体失去位向关系,而后从析出相内部不断产生位错使析出相破碎和回溶.析出相的回溶引起的强化作用减小对合金的硬度影响不大,但对晶粒细化有延迟作用.     

高压扭转变形对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金进行4圈、8圈和12圈的高压扭转变形和时效处理,采用OM、XRD和拉伸测试对其显微组织和力学性能进行了研究。研究发现,高压扭转变形能够显著细化该合金晶粒尺寸;过多的扭转圈数对合金的强化效果反而减弱;当扭转12圈、时效处理后试样明显析出较多的MgZn2相。结果表明,该新型Al-Zn-Mg-Cu合金经高压扭转变形后主要存在3种强化机制,细晶强化、位错强化和析出强化。剧烈塑性变形可能促使该材料析出的强化相逐渐回溶至Al基体中。     

Strong and ductile Al–Zn–Mg–Zr alloy obtained by equal angular pressing and subsequent aging

An ultrafine-grained Al–Zn–Mg–Zr alloy with superior mechanical performance was obtained by high passes of equal angular pressing (ECAP) and subsequent aging. After 8 ECAP passes and aging, the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) of the solid-solutioned alloy are significantly improved from (98±10) and (226±7) MPa to (405±9) and (427±9) MPa, respectively. A large elongation is also maintained ((17.4±2.5)%). The microstructure features including grain refinement, morphology of precipitates, and dislocation density, were revealed with multiscale characterizations, including transmission electron microscopy, electron backscattered diffraction, and X-ray diffraction. After 8 passes of ECAP, the original coarse elongated grains are refined to a unique bimodal grain structure consisting of ultrafine equiaxed and lath-like grains. Additionally, the effects of ECAP and subsequent aging on the strengthening contribution of a variety of strengthening mechanisms, such as dislocation strengthening and precipitation strengthening, were discussed in detail.     

固溶-大变形-时效下7085铝合金的强化机理

以固溶—时效和固溶—大变形(压缩、ECAP)—时效加工的7085铝合金为实验对象,分别采用拉伸试验机、X射线衍射仪(XRD)和晶体微区取向分析技术(EBSD)对7085铝合金的拉伸性能、内部的位错密度、单元边界(小角度晶界)和晶粒边界(大角度晶界)进行研究,结合拉伸试验测得的屈服强度,定量计算强化项对不同状态下铝合金的强化贡献。结果表明,相比常规固溶—时效工艺,固溶—大变形—时效工艺加工的7085铝合金的拉伸强度从381.2MPa分别提升到475.6和543.3 MPa;位错强化显著提高,从零分别提高到107.4和180.6 MPa;小角度强化显著提高,从10.4 MPa分别提高到89.1和116.4 MPa。7085铝合金强度提高来源于材料内部的位错和小角度晶界;固溶后的大变形加速了时效,降低了时效沉淀强化。并且发现强烈塑性变形加工(ECAP)的强化效果高于传统塑性变形加工(压缩变形)的效果。     

挤压态和时效态Mg-Zn-Mn-Sn-Y合金的组织性能

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等对挤压态和时效态Mg-6Zn-1Mn-4Sn和Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y镁合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明：与ZMT614镁合金相比,添加Y元素后,ZMT614-0.5Y晶粒得到细化,综合力学性能得到提高。Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y合金的相组成为α-Mg、Mg Zn2、Mn、Mg2Sn和MgS n Y相。经过T6热处理后,合金的抗拉强度和屈服强度明显得到提高,伸长率明显被降低。理论计算表明,在挤压态合金中,细晶强化和固溶强化产生重要的作用,而在T6热处理态合金中,析出强化产生决定作用。     

晶粒组织对2195铝锂合金应力时效析出行为与性能的影响

本文通过恒应力蠕变拉伸、室温拉伸及慢应变速率拉伸应力腐蚀性能测试等试验,结合OM、SEM、TEM及EBSD等组织观察,分析探究变形和细晶两种不同晶粒组织对应力时效处理2195铝锂合金析出行为与性能的影响。结果表明：与细晶组织板材相比,变形组织板材达到峰值硬度的时间由18h缩短至4h,峰值硬度由165.3HV升高到228HV,抗拉强度由584.6MPa提升至641.9MPa。通过计算细晶强化、位错强化及析出相强化对合金强度提高的贡献值,发现变形组织板材力学性能提升主要来源于位错强化的贡献。同时,与细晶组织板材相比,变形组织板材的 ISSRT值由7.6%降低到4.8%,应力腐蚀敏感性降低。变形组织板材的大角度晶界比例由细晶组织板材的64.6%降低至41.1%,晶界析出相分布更为离散,几乎观察不到无沉淀析出带,是获得较为优异抗应力腐蚀性能的主要原因。     

Precipitation Hardening of Cu-3Ti-1Cd Alloy

Precipitation strengthening of Cu-3Ti-1Cd alloy has been studied using hardness and tensile tests, electrical resistivity measurements, and transmission electron microscopy. The alloy exhibited a hardness of 117 Hv in solution-treated (ST) condition and attained a peak hardness of 288 Hv after aging at 450 °C for 72 h. Electrical conductivity increased from 7%IACS (International Annealed Copper Standard) in ST condition to 13%IACS on aging at 450 °C for 16 h. The alloy exhibited yield strength (YS) of 643 MPa and ultimate tensile strength (UTS) of 785 MPa in peak-aged (PA) condition. Strengthening in Cu-3Ti-1Cd alloy in PA condition is attributed to solid solution strengthening effect of cadmium (Cd) as well as fine scale precipitation of metastable and coherent β′-Cu₄Ti phase. On overaging at 450 or 500 °C, the alloy showed a decrease in hardness as a result of formation of equilibrium precipitate β-Cu₃Ti as continuous precipitation within the matrix and as discontinuous precipitation at the grain boundaries. While the tensile properties are better, the electrical conductivity of Cu-3Ti-1Cd alloy is less than that of binary Cu-2.7Ti alloy. The strengthening mechanism is the same in both binary and ternary alloys of Cu-Ti, i.e., precipitation of metastable and coherent β′-Cu₄Ti phase.     

预变形对挤压态Mg-6%Zn-1%Mn镁合金时效硬化效应和力学性能的影响(英文)

采用显微硬度测试、拉伸试验、金相观察和TEM观察,研究冷塑性变形对Mg-6%Zn-1%Mn(ZM61)合金时效硬化和力学性能的影响。在420℃固溶处理1h后,对ZM61挤压棒材试样进行室温拉伸变形,塑性应变有3种:0、5%和10%,预变形后再进行人工时效。时效硬化曲线表明:预变形可以显著加快硬化速率且提高峰值硬度;然而,当应变量由5%增加到10%后,峰值硬度并未增加。室温拉伸性能表明:预变形量增加,屈服强度和抗拉强度增加,伸长率略有降低,且屈服强度的增加幅度大于抗拉强度的。金相组织观察表明:当预变形应变量为5%时,金相组织中未观察到孪晶;预变形10%的组织中出现了大量的孪晶。TEM观察表明:预变形可以增加峰时效态组织中β1′杆状相的数量。     

等通道挤压变形结合中间退火制备Al-7Mg合金的组织、硬度演变及热稳定性

在室温条件下采用Bc模式等通道挤压变形（ECAP）结合中间退火方法制备二元Al—7Mg合金。经6道次ECAP变形后,该材料硬度高达HV218。透射电镜（TEM）表征揭示该Al—7Mg合金的晶粒得到明显细化。经5或6道次变形后得到的超细晶组织平均尺寸为100～200nm。X射线衍射分析表明Mg主要以固溶原子的形式存在。因此,由于Mg偏析或析出相造成的可能强化影响均忽略不计。经6道次ECAP变形后的A1-7Mg合金的高硬度主要来自于晶界强化,大约占总强度的41％,其次,位错强化及Mg原子的固溶强化分别约占总强度的24％和35％。此外,通过测量硬度变化研究了该A1—7Mg合金的热稳定性。结果表明在250℃退火处理时该材料相对稳定,然而当温度升至300℃时,该Al—7Mg合金的软化趋势明显加快。     

基于时效曲线和DSC分析的2519A铝合金析出动力学

采用硬度测试和差示扫描量热法研究时效前不同冷轧变形量对2519A铝合金析出动力学的影响。根据DSC曲线,采用单升温速率法计算合金的激活能;采用透射电子显微镜观察冷轧和峰时效状态下合金的微观组织。结果表明：随着冷轧变形量从7%增加至40%,合金的时效硬化能力降低,激活能升高。当冷轧变形量为15%时,在冷轧态合金组织中观察到密度不均匀的位错组织,在峰时效状态合金组织中观察到不均匀分布的θ′相。不均匀分布的θ′相可能是造成合金时效硬化能力降低和激活能升高的原因。     

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。     

Microstructure and Properties of Micro-Alloyed Mg-2.0Nd-0.2Sr by Heat Treatment and Extrusion

Magnesium (Mg) and its alloys have broad application prospects in the fields such as biomedical materials and automobile manufacturing. A micro-alloyed Mg-2.0Nd-0.2Sr (wt.%) magnesium alloy is designed and obtained through semicontinuous casting. The evolution of microstructures and tensile properties are investigated with different heat treatments and extrusion treatments. The grain sizes decrease significantly after extrusion, thus changing the fracture mode during the tensile testing process. The ultimate tensile strength (UTS), yield strength (YS) and elongation (EL) of the properly processed extrusion alloy (referred to as MNS-E2) reach to 247 MPa, 228 MPa and 24%, respectively. The dramatical improvement of mechanical properties results from the refined grains and interactions between dislocations and precipitates. Some nanoparticle bands blocking the slippage and movement of dislocations are also found in the MNS-E2 alloy. The above causes combined result in an integrated effect of grain boundary strengthening, dislocation strengthening, precipitation strengthening and nanoparticle band strengthening. The contribution of strengthening mechanisms of MNS-E2 alloy consists of grain boundary with around 96 MPa, dislocations with around 3.4 MPa, precipitation strengthening with around 45 MPa and the nanoparticle band with around 18 MPa, respectively.