Cu_x[Ni_3Fe_1](x=4～12)合金的组织演变

研究了Cu-Ni-Fe系列合金中组织结构演变及其对性能的影响。本文固定Ni∶Fe原子比为3∶1,连续改变Cu含量,设计制备了Cu_x[Ni_3Fe_1](x=4,7,9,12)系列合金,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、万能试验机、变温电阻仪对合金的表面形貌、物相结构、硬度、拉伸性能及电阻率进行了分析。结果表明:Cu_x[Ni_3Fe_1]合金中主要的强化方式是调幅分解;随着Cu含量的增加,调幅分解形成的富Ni-Fe逐渐减少,合金的抗拉强度、屈服强度以及硬度都呈减小的趋势;编织板条状的组织因排列密度高,表现出良好的耐蚀性;x为4、7和9的合金时效后有少量的γ'-Ni_3Fe析出相,对合金的硬度和拉伸性能影响不大,但γ'-Ni3Fe相在500℃左右会发生分解,导致电阻率略有下降;而x为12的合金时效后晶界上有大量α-Fe相析出。     

Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效后的性能

用差示扫描量热分析(DSC)、硬度分析、透射电镜(TEM)、三维原子探针(3DAP)分析等手段研究了Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效析出相的析出规律、性能变化和Cu对合金的影响。结果表明:随着时效温度的提高Al-Zn-Mg合金和AlZn-Mg-Cu合金的硬度先上升达到峰值然后下降,Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度高于Al-Zn-Mg合金。线性升温峰时效后两种合金的主要析出相为η'相,都含有少量的GP区和η相。Cu的添加改变了析出相的化学成分和结构,延缓了亚稳相向平衡相的转变。     

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。     

Ti,Nb和W复合强化超纯铁素体不锈钢的高温析出行为

为提高汽车尾气排放系统中高温端排气歧管等所用铁素体不锈钢的综合性能,采用真空熔炼制备Ti,Nb和W复合强化的超纯铁素体不锈钢(不含Ni),并利用硬度和力学性能测试、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析研究固溶态材料在550,600℃和700℃的时效硬化规律、拉伸性能以及时效析出行为。600℃时效40h之后材料力学性能达到最佳值,在晶粒内部和晶界区域弥散分布着两种形态的纳米析出相,一种是呈不规则颗粒状的(Ti,Nb)C,另一种是呈长条状的Laves相Fe_2(Nb,W);这两种析出相与铁素体基体均存在固定的晶体学取向关系,即[011]Fe∥[011](Ti,Nb)C和(0 11)Fe∥(200)(Ti,Nb)C(晶面偏差约3°)以及[011]Fe∥[0001]Fe2(Nb,W)和(200)Fe∥(01 10)Fe_2(Nb,W)(晶面偏差4°~5°)。随时效温度提高,析出相的尺寸增大,且析出相由(Ti,Nb)C逐渐转变为Fe2(Nb,W)。     

Cu-Cr-Zr-Mg合金时效组织与性能

为了研究时效工艺对Cu-0.3Cr-0.15Zr-0.05Mg合金显微组织及性能的影响,在时效温度400～650℃和时效时间1～11h条件下,得到时效工艺参数与硬度和电导率的曲面关系,并利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相.研究结果表明:合金固溶后470℃时效4 h,硬度和电导率可达HV108和45 S·m-1,析出相为Cr、Cu4Zr和有序的CrCu2(Zr,Mg)相;550℃时效1 h后硬度和电导率仍具有HV106和46.8 S·m-1,析出相完全转变为Cr和Cu4Zr.     

Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500~3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明:供货态(固溶处理)管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。     

时效温度对Ti-51.1Ni形状记忆合金相变和形变行为的影响

用XRD、光学显微镜、TEM、示差扫描量热仪和拉伸试验研究了时效温度(T_(ag))对300、400、500、600℃各保温1h时效态Ti-51.1Ni形状记忆合金组织、相变、拉伸性能和形状记忆行为的影响。结果表明300～600℃时效态Ti-51.1Ni合金室温下由母相B2、马氏体B19′和析出相Ti_3Ni_4组成,显微组织形态呈等轴状,组织中存在Ti_3Ni_4析出相,随T_(ag)升高Ti_3Ni_4析出相的形貌由点状变为片状。随T_(ag)升高,Ti-51.1Ni合金冷却/加热相变类型由A→R/R→A型向A→R→M/M→A型向A→M/M→A型转变(A-母相B2,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;M-马氏体B19′,单斜结构);R相转变温度(T_R)升高,M相转变温度(T_M)在500℃时效态后降低。随T_(ag)升高,合金的抗拉强度先升高后降低;伸长率先降低后升高。300、400℃时效态合金呈稳定超弹性(SE),500、600℃呈现形状记忆效应(SME)+SE。要使Ti-51.1Ni合金常温下呈SE,需对合金进行300℃或400℃时效处理;要使该合金在常温下呈SME,需对合金进行500℃时效处理。     

含Si,Mn的Fe-C合金贝氏体转变

用 TEM 研究了 Fe-C-Si,Fe-C-Mn,Fe-C-Si-Mn 合金的贝氏体形态。结果表明,Fe-C-Si 合金贝氏体由α板条和板条间残余γ组成,长时间等温过程中,残余γ逐渐分解析出 Fe_3C。Fe-C-Mn 合金贝氏体,在α形成过程中,伴随着 Fe_3C 析出。450℃等温形成的贝氏体中,观察到板条间和板条内均存在 Fe_3C。晶体学分析表明,Fe_3C 由γ中析出。Fe-C-Si-Mn 合金贝氏体以基元方式生长。在基元间残余γ,未观察到 Fe_3C 析出。等温时间延长,残余γ逐渐分解析出碳化物。     

几种时效工艺下1420铝锂合金性能研究

为了进一步调整现有的热处理工艺,充分挖掘1420铝锂合金的综合性能潜力,采用单级时效和双级时效两种时效工艺,系统地研究了时效工艺对1420铝锂合金组织及性能的影响,重点研究了双级时效对合金沉淀相析出行为及合金性能的影响.结果表明,与单级时效相比,采用合适的双级时效处理工艺既可以缩短合金到达时效峰值的时间,提高合金的硬度,又能很好地控制合金中沉淀相的析出行为,有效改善合金的拉伸性能及耐腐蚀性能;合金中的S(Al2MgLi)相与基体之间存在电势差,S相的溶解是影响1420合金腐蚀性能的主要因素.     

Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金断续时效处理研究

采用维氏硬度测试、拉伸性能测试和透射电子显微分析技术,研究了断续时效处理对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能的影响。结果表明,较低的二次时效温度能够促进θ′相的析出,抑制Ω相的析出,降低合金强度,提高合金的伸长率;而较高的二次时效温度则会促进Ω相的析出,抑制θ′相的析出,细化Ω相的尺寸,并且能够改善强化相在晶界的分布,从而提高合金的强度和伸长率。合金适宜的断续时效制度为185℃/2h+150℃/6h。     

微量Mg元素添加对Cu-Cr合金析出行为及性能的影响

通过熔炼铸造工艺制备了Cu-Cr和Cu-Cr-Mg合金,评价了Mg元素对Cu-Cr合金硬度、导电和抗软化性能的影响,研究了Mg元素对Cu-Cr合金析出相的细化作用,探讨了Mg元素的迁移行为。结果表明,相比于Cu-Cr二元合金,时效态Cu-Cr-Mg合金具有更高的硬度和软化温度,且保持较高的导电性能。两种合金的主要时效强化相均为纳米Cr析出相,Mg元素的加入抑制了纳米沉淀相的长大和结构转变,峰时效态Cu-Cr-Mg合金的析出相与基体可能仍保持共格界面关系,过时效态合金中出现与Heulser相结构相同的析出相,且峰时效态Cu-Cr-Mg合金经过高温保温处理后,其强化相的尺寸明显小于Cu-Cr合金析出相。EDS的结果表明,在时效初期Mg和Cr共存于析出相内部,而在时效后期析出相内部只有Cr元素存在,Mg元素发生迁移,同时理论估算结果显示,Mg元素可明显降低Cu(fcc)/Cr(bcc)之间的界面能,导致其偏聚于基体/析出相界面处,这可能是Mg元素能够细化析出相和提高合金性能的主要原因。     

Ni-25Cr-20Co合金时效组织结构及性能研究

在Thermo-Calc热力学软件模拟计算基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了Ni-25Cr-20Co合金在长期时效过程中析出相的变化情况及对性能的影响,理论分析了γ′相颗粒粗化对合金拉伸变形过程中第二相与位错交互作用机制的影响。结果表明:经750℃时效后合金中析出MC、M_(23)C_6和γ′相,γ′相的体积分数约为16%。长期时效后,γ′相颗粒的平均尺寸与时间t符合LSW理论,受溶质原子扩散及γ/γ′界面能的影响。时效后合金的拉伸强度明显增加,随时效时间的延长,拉伸强度逐渐降低。随γ′相的粗化,拉伸变形过程中第二相与位错交互作用的机制由位错热攀移机制→位错切割机制→Orowan绕越机制转变为位错热攀移机制→Orowan绕越机制→位错切割机制。     

Al_xCoCrFeNiCu_2高熵合金的组织结构及力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备出不同Al含量的AlxCo Cr Fe Ni Cu2的高熵合金,研究Al含量对该高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,该铸态高熵合金合金具有简单的bcc相固溶体结构及fcc相固溶体结构。AlxCo Cr Fe Ni Cu2(x=1,2和3)合金中fcc相固溶体的含量在增加;当x=4,5时,合金中bcc相固溶体的含量增加。合金的硬度随着Al元素的增加而提高。制备出的5种合金中Al4Co Cr Fe Ni Cu2硬度值最高。Al3Co Cr Fe Ni Cu2高熵合金具有较高的屈服强度和断裂强度。     

热处理对Al-Cu合金电导率的影响

通过电导率测量、硬度分析和金相组织观察,研究了不同热处理工艺对Al-4.0%Cu(质量分数,下同)合金电导率的影响,分析了析出相、合金硬度和电导率之间的关系。实验结果表明,Al-4.0%Cu合金的电导率主要受基体中Cu固溶度和析出相状态的影响;双级时效处理对电导率和硬度的决定因素主要为二级时效的温度与时间,一级时效后合金的电导率和硬度会随着二级时效发生改变;退火后的Al-4.0%Cu合金于350℃保温24h后,可获得较高的电导率,此时基体中的析出相为细小、弥散的θ相。     

Cr对Ni_3Si合金摩擦学性能的影响

用电弧熔炼法制备Ni_3Si合金,添加Cr和痕量B以改善合金的塑性,研究了Ni_3Si合金的显微组织、相组成以及摩擦学性能。结果表明,纯Ni_3Si合金主要由β1-Ni_3Si相和γ-Ni_31Si_(12)相组成;添加质量分数为5%的Cr使合金转变成γ-Ni_31Si_(12)相和α-Ni相;进一步提高Cr含量使合金的组成为γ-Ni_31Si_(12)和Cr_3Ni_5Si_2相。添加Cr使合金的硬度呈现上升趋势,其中含10%Cr的合金硬度最高,约为700 HV;在干滑动摩擦过程中合金的摩擦系数为0.5左右,磨损率均远低于316不锈钢,其中含5%Cr的合金磨损率最低;随着载荷的增加Ni_3Si合金和含Cr 5%的镍硅合金,其磨损机理由磨粒磨损转变成粘着磨损,添加10%Cr的镍硅合金的磨损机理为疲劳磨损。     

6101铝合金时效过程中析出相对电阻率的影响

采用硬度测试、原位电阻测试及TEM等手段,研究了6101铝合金在175~195℃下时效析出相对相对电阻率(Δρ%)的影响,利用修正的马蒂森定则计算了175℃时不同时效时间析出相对相对电阻率的影响,得到了影响合金力学性能和导电率的温度时间判断依据。结果表明,随着温度的升高,时效初期团簇形成的时间越短,相对电阻率越低,硬度峰值也越低;175℃时效后期,析出相的密度增加,相间距减小,析出相对相对电阻率的影响基本稳定,导电率基本稳定。借助研究结果,确定了以力学性能优先和导电率优先的时效制度175℃/680min和195℃/220min,性能测试显示选取依据合理。     

THE BAINITE TRANSFORMATION IN Fe-C ALLOY CONTAINING Si AND Mn

用TEM 研究了Fe-C-Si,Fe-C-Mn,Fe-C-Si-Mn 合金的贝氏体形态。结果表明,Fe-C-Si 合金贝氏体由α板条和板条间残余γ组成,长时间等温过程中,残余γ逐渐分解析出Fe_3C。Fe-C-Mn 合金贝氏体,在α形成过程中,伴随着Fe_3C 析出。450℃等温形成的贝氏体中,观察到板条间和板条内均存在Fe_3C。晶体学分析表明,Fe_3C 由γ中析出。Fe-C-Si-Mn 合金贝氏体以基元方式生长。在基元间残余γ,未观察到Fe_3C 析出。等温时间延长,残余γ逐渐分解析出碳化物。     

Cu-Ni-Si合金的时效与析出研究

分析了冷变形量和时效温度与时间等工艺参数对Cu Ni Si合金显微硬度和导电率的影响 ,同时研究了该合金的析出物结构。结果表明 ,冷变形可加速时效过程和提高时效效果 ,在 5 0 0℃时效 1h可使合金获得较佳综合性能。合金的显微硬度和导电率等性能主要取决于析出物的析出量和颗粒大小以及弥散程度     

La2Fe14B和Ce2Fe14B合金在快淬和热处理过程中相析出行为的比较

研究了溶体快淬三元La_2Fe_(14)B和Ce_2Fe_(14)B合金的相析出行为和磁性能,对不同快淬速度(10~50 m/s)和不同热处理温度下制备的样品进行了系统分析。结果表明,通过直接快淬,La_2Fe_(14)B合金中不能形成2∶14∶1硬磁相,而Ce_2Fe_(14)B合金可以获得2∶14∶1相。La_2Fe_(14)B合金在10m/s快淬时主要由La和α-Fe相组成,而Ce_2Fe_(14)B合金中2∶14∶1硬磁相在10m/s和20m/s快淬时析出。随着辊速的增加,非晶相逐渐增多并成为主相。在热处理过程中,La_2Fe_(14)B合金析出相以α-Fe和La相为主,并且高温下液态的富La相和α-Fe相可以共存;而Ce_2Fe_(14)B合金中先析出α-Fe,后析出2∶14∶1硬磁相,随后析出相长大。结果还表明,La_2Fe_(14)B比Ce_2Fe_(14)B有更高的非晶居里温度和更低的α-Fe相析出温度。由于硬磁相的析出,Ce_2Fe_(14)B合金可以获得较好的硬磁性能,包括一定的矫顽力。此研究对含La、Ce稀土永磁材料的生产具有一定的指导作用。     

时效温度和时间对新型Al-6Zn-1.1Mg合金组织性能的影响

采用维氏硬度仪、透射电镜、拉伸试验机和电导率测量仪,研究了时效温度和时间对新型Al-6Zn-1.1Mg合金组织与性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,Al-6Zn-1.1Mg合金基体中先后沉淀析出GP区、η′相(亚稳相MgZn₂)和η相(稳定相MgZn₂)。GP区和η′相均可阻碍位错运动,对合金起到很好的强化作用。当GP区的数量达到最多时,合金的强度和硬度达到第一个峰值。当GP区转变为η′相时,合金的强度和硬度达到第二个峰值。当η′相转变为η相后,合金的强度和硬度开始出现下降。随着时效温度的升高,GP区、η′相和η相的析出逐渐加快,使合金强度和硬度达到两个峰值的时间逐渐缩短,并且两个峰值之间的时间间隔也逐渐缩短。时效温度为120 ℃时,合金强度和硬度的第二峰值高于第一峰值。当时效温度高于120 ℃时,合金强度和硬度的第二峰值低于第一峰值。