不同Ce含量Fe-6.5%Si合金的组织、有序结构和中温拉伸塑性

研究了Ce含量对铸造态Fe-6.5%Si(质量分数)合金显微组织、有序结构和中温拉伸性能的影响,分析了Ce微合金化改善合金塑性的机理。结果表明,Ce含量在150×10~(-6)以下时,合金铸造组织无明显变化;Ce含量在210×10~(-6)以上时,铸造组织明显细化。Ce的添加可大幅度降低合金的有序程度,显著改善中温拉伸塑性;当Ce含量为62×10~(-6)、150×10~(-6)和210×10~(-6)时,400℃拉伸试样的平均断后伸长率由无Ce试样的7.4%分别升高至10.1%、19.3%和23.0%;而Ce含量增加至260×10~(-6)和790×10~(-6)时,Ce在晶界明显富集导致试样拉伸断口呈现沿晶脆断特征,平均断后伸长率下降至15.5%和14.2%。有效改善Fe-6.5%Si合金塑性的合适Ce含量范围为(150~210)×10~(-6)。     

真空感应熔炼的碳烧损及氧含量影响因素研究

采用真空感应法熔炼K403及K417G镍基高温合金,熔炼期间用无纸记录仪进行监控。调整C的初始加入量和精炼时间,确定出合金熔炼期间的参数变化对C烧损及O含量的影响。结果表明:镍基高温合金K403真空感应熔炼期间,随C初始加入量由0.03%、0.09%增加至0.18%的过程中,合金中C烧损量由2.2%、3.8%增加至16.1%,合金中O含量由42×10-6、28×10-6降低至5×10-6;当精炼时间由30 min增加至40 min时,合金中C烧损量由7.7%提高至8.8%,合金中O含量由20×10-6降低至15×10-6。熔化速度和真空度对镍基高温合金K417G中的C烧损及O含量影响较大,熔化速度慢和初始真空度低,C的烧损量增大,但熔化速度慢有利于降低合金中O含量。精炼期间真空度对合金的气体含量影响较大,精炼期高真空有利于降低合金中的O含量。     

应变速率及环境介质对Zn-Cu-Ti合金应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)等方法研究了挤压态Zn-1.0Cu-0.2Ti(wt%)合金在空气、自来水及3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为及应变速率对合金SCC行为的影响。结果表明,应变速率为1×10-6s-1时,合金的SCC敏感性最大;在1×10-6s-1的应变速率下,合金在自来水与3.5%NaCl溶液中的SCC敏感性比空气中弱。     

碳含量对Fe-13.5Mn-C合金组织及线膨胀系数的影响

探讨了碳含量对固溶处理后的Fe-13.5Mn-C合金的组织、力学性能、平均线膨胀系数的影响。采用金相显微镜、X射线衍射仪观察和分析了固溶处理后Fe-13.5Mn-C合金显微组织和相的差异,利用Formastor-Ⅱ型热膨胀相变仪测定了固溶处理后Fe-13.5Mn-C合金的平均线膨胀系数。结果表明:随着碳含量的增加,固溶处理后γ、ε-M含量升高,α’-M含量降低。碳含量的增加导致冲击韧性下降,含碳量0.24%合金的硬度最高。含碳量为0.1%、0.24%、0.38%的Fe-13.5Mn-C合金,随着碳含量的增加,平均线膨胀系数升高,分别为21.3×10-6℃-1、24.9×10-6℃-1、26.1×10-6℃-1,含碳量0.38%的合金与6063铝合金的平均线膨胀系数更为相近。     

Al-Si活塞合金中氟化除钙的研究

利用高倍金相显微镜和光谱仪研究了Al-Si活塞合金中氟化除钙,并对其机理进行了分析。试验结果表明:对Al-Si合金进行氟化除钙是行之有效的,Al-Si合金中的钙含量随着K2TiF6和AlF3的加入显著降低。添加1.5%K2TiF6,Al-Si合金中的钙含量由1 110×10-6降低到50×10-6;而添加1%AlF3,钙含量则降低到7×10-6。此外,高钙含量的磷变质Al-Si合金中添加K2TiF6和AlF3后,磷变质效果可恢复,初晶硅重新析出。     

C含量对Mo-C棒横向弯曲性能的影响

利用弯曲性能测量、金相、SEM观察和EDS分析等方法,对不同C含量的Mo-C棒横向弯曲性能及组织进行研究.结果表明:1号Mo-C棒中C含量(摩尔分数)为290×10-6,O含量为25×10-6,2号Mo-C棒中C含量为150×10-6,O含量为25×10-6;在同样条件下,2号Mo-C棒的横向弯曲性能更好;2号Mo-C棒的再结晶温度为950～1 100 ℃左右;随着退火温度的升高,合金的横向弯曲性能逐渐提高,在1 100 ℃时,合金的横向弯曲伸长率最高,达到10%;纯钼的断裂方式以沿晶断裂为主,添加C后,合金的裂纹扩展应力得到提高,合金的断裂方式变成以穿晶断裂为主,断口上有大量的解理面,具有明显的河流状花样和解理台阶;当添加的C含量偏高时,合金中生成大颗粒的碳化物,这种大颗粒的碳化物降低了合金的塑性.     

Ti60高温钛合金的超塑性拉伸行为及组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti60合金在940~1000℃、6.7×10-5~3.3×10-2s-1应变速率条件下的超塑性变形行为及组织演化规律。结果表明:Ti60合金具有较宽的超塑性变形温度及应变速率范围,在上述所有实验条件下都具有超塑性,伸长率220%~527%。最佳超塑性拉伸变形条件为980℃、3.3×10-4s-1,在此条件下,该合金伸长率达到最大值527%。在超塑性拉伸过程中,有晶界滑动、晶内变形、动态再结晶及扩散蠕变等过程发生,试样变形区由于发生动态再结晶,原始条状初生α相明显等轴化。     

Mg和Cu对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

通过OM、SEM、T6热处理、拉伸性能测试等方法,研究了Cu、Mg等合金元素对Al-Si-Cu-Mg合金微观组织与力学性能的影响。研究表明,Al-Si-Cu-Mg合金中,Al_2Cu和Q-Al_5Cu_2Mg_8Si_6是主要强化相。Cu、Mg含量增加可以很大程度提高Al-Si合金的强度,但合金的伸长率会降低。经T6(520℃×10 h固溶+170℃×6 h时效)热处理,Al-Si-Cu-Mg合金的强度与韧性均有所提高,当Cu/Mg为4时,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到426.7 MPa、294.9 MPa和6.3%。     

粉末冶金制备Ti-Fe二元合金的耐腐蚀性能

采用粉末冶金模压烧结技术制备了Ti-(2~20)Fe二元合金,探讨了Fe含量对合金的力学性能及耐腐蚀性能的影响,并与铸造CP Ti和Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能进行了对比。结果表明,随着Fe含量的增加,合金a相含量逐渐降低,b相含量逐渐提高。当Fe含量达到20%时,基本形成单一b相合金。随Fe含量的升高,粉末冶金Ti-(2~20)Fe二元合金的强度及塑性趋于升高,而弹性模量趋于降低。相对而言,Ti-15Fe合金的综合性能最佳,其抗压强度为2702 MPa,压缩率为32.7%,弹性模量为64.6 GPa。随着Fe含量在2%~15%范围内提高,合金的自腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低,极化电阻不断增大,腐蚀速率不断降低,耐蚀性能逐渐提高,而Ti-20Fe合金耐腐蚀性能与Ti-15Fe合金接近。Ti-15Fe合金在模拟口腔液(FAS)、磷酸盐缓冲溶液(PBS)、模拟体液(SBF)以及0.9%NaCl溶液(SS)中的腐蚀速率分别为1.7×10~(-3)、7.1×10~(-4)、1.2×10~(-3)和3.5×10~(-4)mm/y。与铸造CP Ti和Ti-6Al-4V合金相比,Ti-15Fe合金具有较正的自腐蚀电位、较小的腐蚀电流密度和腐蚀速率及较大的极化电阻,耐蚀性能明显优于CPTi和Ti-6Al-4V合金。     

应变速率对TC4-0.55%Fe合金在模拟海水中应力腐蚀行为的影响

通过电化学测试、慢应变速率拉伸试验(SSRT)并结合扫描电镜(SEM)分析了TC4-0.55%Fe合金在模拟海水中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,揭示了应变速率(3.3×10~(-6) s~(-1)~10.0×10~(-6) s~(-1))对合金SCC行为的影响。结果表明:合金在模拟海水中具有应力腐蚀开裂敏感性;当应变速率为5.0×10~(-6) s~(-1)时,合金在模拟海水中的断口中心区域形貌以细小扁平韧窝为主,塑形变形不充分,呈现出脆性特征,表现出最高的应力腐蚀敏感性。当应变速率大于6.6×10~(-6) s~(-1)时,合金的断口由小而浅的韧窝向大而深的韧窝过渡,由此说明,高应变速率下,拉应力作用使试样迅速断裂,合金应力腐蚀敏感性较小,断口处有明显韧窝,表现出典型的韧性断裂特征。     

磁制冷材料Ni-Mn-Ga合金的连续马氏体相变与奇异热膨胀特性

为深入解磁制冷材料Ni-Mn-Ga合金的热膨胀特性,利用SEM、XRD、DSC及PPMS系统分别对合金Ni_(54+x)Mn_(19-x)Ga_(27)(x=0.2,0.6,1.0)的组分、结构、相变及热膨胀特性进行实验测试。结果表明:随着Ni含量的增加,合金的马氏体相变温度逐渐增加。当x从0.2增至1.0时,合金正反马氏体相变峰温分别从274、282 K增至300、309 K,且存在7～10 K的热滞后。在升降温过程中,x为0.2和0.6的合金出现两个连续的马氏体相变、x=1.0的合金发生磁-结构耦合转变,相变温区分别为33.5 K、35.1 K、27.5 K。零场热应变曲线表明,合金具有各向同性的热膨胀特性。马氏体相与奥氏体相的热膨胀系数分别为5.02×10~(-6)～10.31×10~(-6 )K~(-1)和3.74×10~(-6)～7.72×10~(-6)K~(-1)之间。马氏体相变过程中合金出现正热膨胀行为和奇异的负热膨胀行为,最大的负热膨胀系数约为-139.84×10~(-6 )K~(-1)。结合实验数据,从微观的角度对Ni-Mn-Ga的负热膨胀效应进行初略讨论。     

蒸汽中的溶解氧对锆合金腐蚀行为的影响

研究了400℃,10.3 MPa蒸汽中,溶解氧(DO)的存在对Zr-4,N18(Zr-1.0Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.1Cr)以及N36(Zr-1.0Sn-1.0Nb-0.3Fe)合金腐蚀行为的影响,采用微循环动水回路将溶解氧含量分别控制在0.1×10~(-6)和1.0×10~(-6).结果表明,2种溶解氧浓度条件下,腐蚀90 d后,N18合金的腐蚀增重与Zr-4合金的腐蚀增重接近,而N36合金的腐蚀增重最高.腐蚀初期,DO含量更高的条件下3种合金的腐蚀增重反而更低;随着腐蚀时间的延长,1.0×10~(-6)DO条件下合金的腐蚀增重逐渐超过0.1×10~(-6)DO条件下的腐蚀增重,Nb含量越高的合金,所需的时间越短.     

热处理对Al-10Si-3Cu-0.3Mg-0.2Er合金低温力学性能的影响

研究了热处理对Al-10Si-3Cu-0.3Mg-0.2Er合金的显微组织和低温力学性能的影响。结果表明,经过525℃×6 h固溶+180℃×6 h时效的T6热处理后,在低温（-60℃）下拉伸时,合金中位错滑移所受内部阻力增大而阻碍其进一步滑动,使合金的强度升高而伸长率略微降低。T6热处理显著改善了合金中第二相的形貌及分布,较粗大第二相固溶入基体,时效阶段弥散析出,使合金力学性能提高。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

半固态Al-Zn-Mg-Cu合金的拉伸力学行为（英文）

为了研究半固态成形过程中的热裂现象,在高温固态和半固态及不同应变速率对Al-Zn-Mg-Cu系挤压态7075铝合金进行拉伸试验。结果表明:随着液相率的升高,7075铝合金在拉伸过程中表现为3种变形机制。首先,合金表现为典型的塑性变形特征;随着温度升高,合金的变形行为由固相和液相共同决定,变形特点由塑性向脆性转变;液相率更高时,合金的变形行为完全由液相决定,并表现为明显的脆性变形特点。在应变速率分别为1×10~(-4)、1×10~(-3)和1×10~(-2) s~(-1)时,合金的脆性温度区间分别为515~526、519~550和540~580℃。此外,建立了关于拉伸行为的两个关键方程。     

Ti-23Al-17Nb合金板材超塑性研究

对Ti-23Al-17Nb合金在温度为940~1000℃,恒应变速率为1.7×10-3~5.5×10-5s-1下的单向超塑拉伸变形行为进行了研究.结果表明,随着变形温度的升高,延伸率先增加后减小,在960℃,5.5×10-5s-1条件下获得最大延伸率为1447.5%.低应变速率条件下,Nb含量的增加使合金的加工硬化阶段增加.超塑变形有利于消除原始织构组织,对比原始组织,超塑拉伸过程中长条a2相发生了球化,并且其尺寸和含量随着温度升高逐渐减少,a2和B2相比例为50∶50时可达到最佳变形.利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程建立了TAC-1B合金的峰值应力本构方程,其变形激活能Q=390.76 kJ/mol,为科学设计和有效控制Ti-23Al-17Nb合金的超塑成形工艺提供了理论依据.     

添加N对Inconel 690合金显微组织和晶界微区成分的影响

采用SEM和TEM研究了4种不同N含量的Inconel 690合金经1080℃、10 min固溶及715℃热处理后的显微组织演变和晶界微区元素分布,同时测量了合金的层错几率和晶间腐蚀速率。结果表明,相同热处理后,不同N含量Inconel 690合金的晶界M23C6碳化物析出形貌和晶界Cr贫化存在明显差异。随N含量增加,碳化物数量减少,晶界碳化物由连续分布转变为半连续分布,继而转变为离散分布。随N含量增加,Inconel 690合金层错几率先增加,在N含量为100×10~(-6)时达到最大值,随后层错几率降低。此外,N的加入缓解了晶界Cr贫化,提高了合金抗晶间腐蚀能力;但过高N含量导致较多氮化物夹杂。综合考虑,N含量在100×10~(-6)较为适宜。     

等温锻造温度对TC6钛合金组织和性能的影响

研究了TC6钛合金在1×10-2s-1恒应变速率、60%大变形、不同温度等温变形时,温度变化对合金组织、室温拉伸和450℃时拉伸性能的影响.结果表明,随等温变形温度的升高,初生α相含量减少,但直径增大,等轴程度增加;925、940℃等温变形热处理后形成等轴组织,955℃等温变形热处理后形成双态组织,985℃等温变形热处理后形成魏氏组织;940℃变形试样的室温拉伸强度最好,而955℃变形试样的室温拉伸塑性最好.综合分析可知,TC6合金在940～955℃能获得较好的强度、塑性匹配.     

考虑应变补偿的Al2024合金本构方程研究

采用昂热力学实验室高温拉伸实验机对Al2024合金进行高温拉伸实验,实验温度为350、400和450℃,应变速率为1×10~(-3)、5×10~(-4)和1×10~(-4)s~(-1),获得应力-应变曲线。借助Arrhenius方程对实验数据进行拟合,考虑到应变量对流变应力的影响,建立各材料参数与应变量的关系,并通过三次方程表示,从而对本构方程进行修正。结果表明:Al2024合金在高温拉伸过程中会发生再结晶,出现软化现象;合金在实验温度下表现出较好的塑性,在450℃下伸长率达到80%以上;拟合得到的本构方程具有较高的精确性,误差小于5%,可以用于仿真模拟。     

铝硅熔体超重力凝固提纯硅(英文)

研究超重力场下铝硅过共晶熔体凝固精炼提纯冶金硅。实验结果表明:超重力作为一种强化分离手段,可以实现铝硅合金中初晶硅颗粒的富集分离。在超重力作用下,铝硅合金中精炼硅颗粒沿超重力方向富集在铝硅合金下部。用王水溶解其中的铝,得到初晶硅颗粒。通过分析初晶硅中杂质含量可知,与冶金硅原样相比,精炼后的硅纯度由99.59%提高到99.92%,硼和磷的质量分数分别由8.33×10-6和33.65×10-6降低到5.25×10-6和13.50×10-6,表明该提纯方法可行。