晶粒尺寸对ZL101合金低温拉伸性能的影响

通过对ZL101合金在20℃和-60℃拉伸温度下的力学性能进行分析,利用光学显微镜、扫描电镜对合金显微组织进行观察,研究晶粒尺寸对ZL101合金低温拉伸性能和低温拉伸过程中裂纹的萌生与扩展的影响。结果表明:通过变质细化处理和提高凝固速率,可以减小晶粒尺寸,同时改善合金中Si相形貌,降低硬质Si相对铝基体的割裂作用,从而ZL101合金力学性能得到提高;ZL101合金在-60℃拉伸温度下的抗拉强度高于20℃,伸长率则相反。     

低温下ZL101合金的裂纹扩展行为

对ZL101合金在20~-60℃拉伸过程中裂纹扩展行为进行研究,利用扫描电子显微镜观察断口形貌,并采用光学显微镜对断口附近组织和裂纹萌生和扩展形貌进行分析,研究裂纹扩展过程中铝基体内部应力的变化。结果表明:当温度由20℃下降至-60℃时ZL101合金的抗拉强度和屈服强度均有提高,而伸长率略有降低。ZL101合金在塑性变形过程中产生大量位错在Si相处塞积产生应力,使Si相发生解理断裂形成微裂纹,并且Si相断裂形成的解理面与附近的位错滑移带成135°角。在裂纹扩展过程中Si相的破裂使铝基体产生应力集中,在低温情况下Si相断裂所需的外加应力升高使断裂Si相之间铝基体的应力集中升高引发准解理断裂,导致合金伸长率下降。     

低温下ZL101合金中位错运动对Si相断裂的影响

研究了ZL101合金在-60℃和20℃时拉伸断裂后组织中Si相的断裂行为。结果表明,ZL101合金在低温下拉伸断裂后组织中断裂Si相的数量增加。合金在塑性变形过程中产生大量位错滑移,位错在Si相边界塞积产生应力集中使Si相断裂。随着温度降低,ZL101合金的切变模量增大,导致局部变形区的位错应力场阻力随位错密度增大而上升的趋势加剧,因此,当局部变形较小时,合金在非局部变形区产生大量的位错并滑移,变形均匀性上升。     

Mg对反重力铸造ZL116合金组织和性能的影响

通过OM、XRD以及室温拉伸试验等手段,分析了Mg对反重力铸造ZL116合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着Mg含量提高,ZL116合金的抗拉强度有所提高,伸长率基本没有变化。反重力铸造方式中差压铸造的ZL116合金力学性能最优,低压铸造次之,调压铸造的力学性能差于重力铸造。随着Mg含量提高,ZL116合金中的强化相Mg2Si含量也随之增加,最终导致ZL116合金抗拉强度提高。     

正交试验法在ZL101A复合变质工艺中的应用

运用正交试验法,研究了加入Al-Sb中间合金+Te复合变质工艺对ZL101A抗拉强度的影响。结果表明,变质处理后,ZL101A合金的抗拉强度显著提高,其组织中α-Al相得到细化,共晶Si相由针、片状转变成短纤维状、颗粒状,合金抗拉强度提高到320 MPa以上。     

汽车用铸造铝合金的浇注和变质行为研究

分别采用Al-Ti-B和Al-0.04Sr对铸造Al7Si Mg合金进行变质处理,研究了传统浇注工艺、空冷至低温浇注和激冷至低温浇注工艺下合金的显微组织与力学性能变化规律。结果表明,Al-5Ti-1B和Al-0.04Sr变质处理的Al7Si Mg合金不同浇注工艺下晶粒尺寸从大至小依次为:730℃浇注空冷至650℃浇注激冷至650℃浇注,激冷至低温进行处理可以获得最好的变质效果;随着激冷至低温温度的降低,合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率有逐渐降低趋势;Al-5Ti-1B和Al-0.04Sr变质处理的Al7Si Mg合金的抗拉强度相当,但是后者的塑性较好。     

Nd元素对反重力浇注ZL116合金组织和力学性能的影响

通过OM、XRD、SEM以及室温拉伸试验等方法,开展了Nd元素对反重力浇注ZL116合金显微组织和力学性能的影响研究。结果表明:当Nd元素含量小于0.1%时,随着Nd元素含量的提高,ZL116合金的抗拉强度和伸长率均有所提高。Nd元素主要分布在共晶Si相周围,阻碍共晶Si相的长大,进而可以促进ZL116合金中的长条状共晶Si转化为颗粒状,即:Nd元素对ZL116合金中共晶相具有变质作用,可以促进共晶Si的球化。     

输电铁塔用双导线铝设备线夹断裂失效分析

通过化学成分光谱检测分析、显微组织观察、断口分析、力学性能测试等手段,对输电铁塔用设备线夹断裂失效原因进行分析。结果表明,ZL102铝合金变质处理效果不明显,金相显微组织主要为α-Al基体上不均匀分布着粗大针片状共晶Si相。合金受力时在针片状共晶Si的棱角、尖端等位置会造成应力集中,为裂纹的萌生与扩展提供条件,使其抗拉强度和伸长率仅为要求值的67.6%、36.0%。同时,材料中存在的较多孔洞、二次裂纹和铸造缩孔也加剧了设备线夹提前断裂失效。     

Al-Si合金力学行为对Si相形貌敏感性的差异

采用宏观硬度、力学拉伸、室温及高温摩擦磨损、扫描电镜等测试分析方法,研究Al-Si合金经不同变质处理使Si相形貌不同时,各项力学性能的变化情况。结果表明:近共晶Al-13Si合金经Sr变质处理后拉伸性能优于P变质处理,拉伸强度相比提高23%,室温耐磨性也较P变质的好;但高温耐磨性相反,P变质处理后合金高温摩擦因数曲线变化更加平稳;两种变质处理后合金硬度值均在62~65HBW之间,表明硬度对Si相形貌变化不敏感。过共晶Al-25Si合金经Al-P合金细化处理后,拉伸强度提高53%;室温磨损量降低,尤其是高载荷条件下,高温摩擦因数曲线变化更稳定,室温和高温耐磨性均得到明显改善;但硬度值仍保持在77HBW左右不变。     

金属型铸造条件下Sb元素对ZL114A合金共晶Si和拉伸性能的影响

ZL114A合金是我国自主研发的铸造亚共晶Al-Si合金,变质共晶Si是提高其室温综合拉伸性能的重要方法之一。利用室温拉伸试验、扫描电镜观察研究了Sb元素对金属型铸造条件下ZL114A合金铸态和热处理态组织以及性能的影响。结果表明,对于铸态的ZL114A合金,Sb的加入将共晶Si由板片状变质为纤维状或颗粒状;经过热处理的ZL114A合金,Sb的加入使共晶Si的长径比变小,球化程度更高。在金属型铸造条件下,Sb元素能够提高ZL114A合金铸态和热处理态的室温综合拉伸性能,热处理后添加Sb的合金的抗拉强度和伸长率远远高于我国航空标准所要求达到的值。综合考虑ZL114A合金铸态和热处理态的共晶Si相形貌以及室温拉伸性能,Sb元素的最佳含量(质量分数)为0.09%。     

温度对高W含量K416B镍基合金拉伸行为的影响

在不同温度对高W含量K416B镍基合金进行拉伸性能测试及组织形貌观察,研究了温度对合金拉伸行为的影响规律.结果表明,在20~800℃,合金的屈服强度与抗拉强度随着温度的升高而增加,高于800℃后,合金的拉伸性能逐渐降低.合金室温拉伸变形特征为位错剪切γ′相或以Orowan机制越过γ′相,且切入γ′相位错可分解形成层错.随着温度升高,合金基体内的位错密度逐渐增加,其中,800℃拉伸时,合金基体内形成高密度位错缠结,可起形变强化作用,是合金具有较高拉伸强度的主要原因.随着温度进一步升高,切入γ′相的位错数量增加,致使合金强度逐渐降低.在中低温条件下,裂纹主要沿大尺寸M6C碳化物处萌生与扩展,致使合金发生脆性断裂.而高温拉伸期间,合金主要以微孔聚集方式沿γ+γ′共晶界面发生连接开裂,是合金发生韧性断裂的主要原因.     

稀土Nd对铸造Al-Si合金低温拉伸断裂行为的影响

研究了稀土Nd元素对Al-7Si-0.3Mg合金的低温拉伸性能及其断裂行为的影响。结果表明拉伸温度对铸造Al-7Si-0.3Mg的拉伸性能有显著影响,在低温(-60℃)下拉伸,合金的强度提高但伸长率降低。随着Al-7Si-0.3Mg合金中Nd含量的增加,合金在低温(-60℃)下的屈服强度、抗拉强度和伸长率呈现先升高后降低的趋势。Nd元素含量为0.2wt.%时合金力学性能达到最高值,这是由于Nd对组织细化和Si相的变质作用;当合金中Nd含量分别大于0.4%和0.8%后,组织中会形成棒状Al_4Nd相和片状Al_2NdSi_2相,这些脆性相在拉伸时割裂合金基体,使合金的低温拉伸性能降低。     

ZL101A合金低温疲劳性能和断裂行为研究

研究了ZL101A合金的低温拉伸性能和低温疲劳性能,对断口形貌进行了观察,分析了疲劳断裂的微观机制。结果表明:服役温度对合金疲劳寿命及断裂机制有显著的影响。随着服役温度的降低,合金疲劳寿命提高。室温条件下断口主要以穿晶断裂为主,同时伴随局部沿晶断裂特征,而-40℃条件下合金断裂行为表现出较强的晶体学裂纹特征。与室温相比,合金在低温下的疲劳断口瞬断区面积增大,粗糙度有所升高。而相同温度下,合金随着应变幅的增加,合金低温疲劳的断口粗糙度有所降低。     

退火温度对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

TA15钛合金产品通常都要进行退火处理。为揭示退火温度对其显微组织和力学性能的影响,对?350 mm的TA15钛合金试棒分别进行了在760℃、800℃和840℃保温2 h空冷至室温的退火。随后采用扫描电镜和电子万能拉伸试验机检测了试棒的显微组织、室温和高温拉伸性能以及拉伸断口的形貌。结果表明：随着退火温度的升高,β相转变的组织增多,细小的α相充分球化且杂乱分布;随着退火温度的升高,合金的室温抗拉强度升高,室温屈服强度先升高后略微降低,断后伸长率降低,而高温抗拉强度和屈服强度均升高,塑性变化不大,拉伸断口的韧窝变大变浅,以韧性断裂为主。     

Sr变质对ZL105合金组织和力学性能的影响

采用Al-Sr中间合金对ZL105进行变质处理,通过断口分析、拉伸性能测试、金相分析等方法研究了变质对ZL105合金力学性能及显微组织的影响.结果 表明:变质处理后ZL105合金断口组织硅的亮点明显消失,抗拉强度和硬度有所提高,伸长率明显提高,金相组织中共晶硅棱角钝化,由针状、片状趋向于短棒状、颗粒状,Sr加入量为0....     

显微缩松缺陷对ZL114A热处理合金力学性能的影响

通过光学和电子显微镜(SEM/EDS)观察,研究了缩松缺陷对石膏型精铸ZL114A合金铸态和热处理态力学性能的影响。结果表明,试样的拉伸裂纹源于缩松边缘,并沿晶界向邻近缩松扩展;T5处理有助于改善ZL114A合金拉伸时缩松缺陷的敏感性,T5处理后,缩松边缘变得光滑,缩松边缘富Fe相圆整,共晶Si进一步球化,Mg2Si弥散析出,均增加了拉伸时裂纹形核和扩展阻力,从而使ZL114A合金的力学性能大幅提高。     

T6热处理对锻造Al-4.4Cu-0.7Mg-0.6Si合金显微组织及力学性能的影响（英文）

用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、硬度及拉伸测试研究时效处理对锻造Al-4.4Cu-0.7Mg-0.6Si合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,经170℃时效16 h后,合金力学性能优良,抗拉强度为504 MPa,伸长率为10.1%。当测试温度升高到150℃时,合金的抗拉强度缓慢下降到483 MPa;继续升高温度到200℃以上时,合金强度快速下降。大量θ'析出相及AlMgSiCu四元析出相(Q相)导致合金峰时效的高强度。稳定的细小弥散θ'相使得该合金在150℃下仍保持较优的力学性能;当温度高于150℃时,θ'和Q相的粗化以及θ相的析出导致合金强度的快速下降。     

Al-14Cu-7Ce铸造铝合金的高温拉伸及断裂行为研究

测试了Al-14Cu-7Ce(质量百分数)铸造铝合金在室温至450℃内的高温短时拉伸性能,并采用扫描电镜分析不同温度下试样断口形貌和断裂行为.试验结果表明:温度低于200℃时,强度缓慢下降,且200℃下抗拉强度达到343.4 MPa;在200～450℃,强度迅速下降,但450℃下其抗拉强度仍能达到142.5MPa,表明合金具有良好的耐热能力.随着变形温度的升高,合金逐渐由脆性断裂转变为韧性断裂,在250℃下合金表现出混合断裂特征.此外,裂纹萌生都由Al8CeCu4相引发,在应力作用下形成裂纹源,并从Al8CeCu4相内部扩展导致开裂,之后裂纹扩展至基体并与前方裂纹相互连接,最终导致试样发生断裂.     

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2A1Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2A1Nb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗.因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配.     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.