半连续铸造Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金的组织与性能

采用半连续铸造工艺制备了Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83)合金,研究了固溶时效态合金的室温、高温拉伸性能,以及在300℃时的压缩蠕变性能。结果表明,经过500℃固溶4h,225℃时效15h处理后,晶粒内部析出相均匀,合金表现出优异的室温力学性能,抗拉强度和伸长率分别达到364 MPa和5.8%。T6态合金的抗拉强度随使用温度提高而降低,温度高于200℃时,合金的强度下降显著。当使用温度为300℃时,抗拉强度降为219MPa,伸长率大幅提高到20.7%;在300℃时,应力在50~120 MPa之间,T6态合金具有优异的抗蠕变性能,蠕变应力指数为3.36,表明在相应温度和应力下,位错滑移为主要的蠕变机制。     

Fe-Cr-Ni-Al-Mo-Si铁素体钢的组织及力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和X-射线衍射仪研究了Fe-Cr-Ni-Al-Mo-Si钢铸态及热处理后的显微组织和力学性能。结果表明,试验钢铸态显微组织主要由铁素体基体、沿晶界分布的奥氏体及大小为430～480 nm均匀分布的立方状Ni Al相和分布在Ni Al相上的细小球状Ni Al相组成;经1200℃×0. 5 h空冷固溶处理后在空冷过程中析出大小为50～100 nm弥散分布的球状Ni Al相;固溶处理后再在750、1000℃时效处理1 h,Ni Al相较固溶态粗化,1000℃时效后在铁素体上有奥氏体相析出;拉伸结果表明:在固溶和750℃时效条件下,试验钢无室温韧性,在1000℃时效后由于奥氏体相的析出其室温韧性和规定塑性延伸强度明显提高,抗拉强度值达到了1096 MPa,规定塑性延伸强度为860 MPa;在700℃/150 MPa条件下的蠕变试验表明,固溶态试验钢的稳态蠕变速率最低,达到了6. 83×10-12s-1,然而,奥氏体相的析出并不能有效提高其抗蠕变性能。     

镁-稀土耐热镁合金活塞的开发研究

采用Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金重力铸造发动机活塞,确定了浇注温度、模具温度、热处理工艺等参数。对镁合金活塞本体的组织研究表明,原始铸态合金组织中有大量的第二相分布于晶界处,经过固溶和时效热处理,在晶界处析出大量的层片状析出相。在时效态,活塞裙部的硬度(HV)达到131.4;活塞顶部的高温抗拉强度大,在350℃时的抗拉强度为161.9MPa;在250℃、80MPa条件下经过100h镁合金活塞材料的蠕变变形量只有0.428%;Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金活塞的密度为1.995g.cm-3,100℃时比热容为850J.kg-1.K-1,室温热导率为23W.m-1.K-1,20～100℃的线膨胀系数为25.6×10-6K-1。     

Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为

研究了Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金在不同试验温度和应力条件下的高温蠕变行为。研究结果表明,试验合金在200℃/50 MPa、60 MPa、70 MPa条件下的抗蠕变性能最稳定,100 h的总蠕变应变量分别为0.026 7%、0.050 0%和0.056 7%,稳态蠕变速率分别为3.10×10-8s-1、6.48×10-8s-1和9.06×10-8s-1。在250℃和300℃条件下的蠕变应变量和蠕变速率与200℃相比要高一到三个数量级。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金在不同试验温度和应力的条件下,合金的蠕变机制也有所不同。     

析出相对Al-Cu-Mg合金蠕变行为的影响

利用不同的热处理制度制备T4、欠时效、峰时效和过时效4种状态的合金,并通过恒应力蠕变拉伸实验和显微组织观察分别对不同状态合金在150℃、225 MPa和200℃、200MPa的蠕变行为进行分析。结果表明:合金在150℃蠕变时,变形主要依靠晶内的位错滑移,细小弥散分布的析出相以及固溶原子对位错的钉扎有利于降低合金的蠕变速率;4种合金在该蠕变条件下均经历较长的稳态蠕变阶段,其中峰时效合金的蠕变速率最低;合金在200℃蠕变时,变形主要依靠晶界滑移;在蠕变过程中,峰时效态和过时效态合金中形成明显的无沉淀析出带,导致其蠕变速率显著增加,并且几乎没有出现明显的稳态蠕变阶段;欠时效态合金在该蠕变条件下的蠕变速率最低。     

固溶时效处理Ti-600合金的蠕变行为研究

研究了经α+β两相区固溶+时效处理的Ti-600合金3种温度(550、600、650℃)、3种应力(250、300、350 MPa)下的蠕变性能,通过合金的稳态蠕变速率数值求解了合金的蠕变激活能和蠕变应力指数n,并引入临界应力σ0获得合金的真实应力指数p,最后对合金的蠕变机制进行了分析。结果表明,蠕变温度升高、蠕变应力增加时,Ti-600合金的稳态蠕变速率增大,稳态蠕变时间缩短。Ti-600合金的名义蠕变激活能为473.5 k J/mol。600和650℃下,合金的临界应力σ0值分别为103.1和42.1 MPa;应力指数n分别为6.5和4.9;真实应力指数p值分别为4.23和4.22。同时构建了该合金600和650℃下的稳态蠕变速率本构方程。本实验条件下合金的蠕变均为位错攀移机制。     

Ti-600合金蠕变性能及硅对其蠕变性能的影响

研究了Ti-600合金在3种温度(550、600、650℃)、5种应力(150、200、250、300、350 MPa)下的蠕变性能,并分析了硅化物对合金蠕变性能的影响。研究结果表明,Ti-600合金具有较小的稳态蠕变速率及较大的蠕变激活能,反映出该合金具有较好的蠕变抗力。当温度升高、应力增大时,Ti-600合金的稳态蠕变速率增大。600℃下,当蠕变应力高达350 MPa时,Ti-600合金的稳态蠕变速率低至3.72×10-7s-1。Ti-600合金的蠕变激活能最高可达574.6kJ？mol-1,最低为332.7 kJ？mol-1。在蠕变过程中,Ti-600合金内析出了S2型(TiZr)6Si3硅化物,能够钉扎位错、阻碍位错滑移,提高合金的蠕变抗力。     

AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为

研究了AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为。试验结果表明,在50~70 MPa、150~200℃条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的抗蠕变性能优于基体(AZ81),在150℃/50 MPa条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的稳态蠕变速率为8.82×10-7 s-1,明显低于AZ81合金的1.95×10-6 s-1的稳态蠕变速率。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,随着蠕变试验温度和应力的增加,合金的蠕变机制也在发生变化。     

反应堆控制棒材料Ag-In-Cd合金的压缩蠕变行为

研究了铸态Ag-In Cd合金在300—400℃及12—24 MPa压应力范围内的压缩蠕变行为,根据实验结果计算了表观应力指数n和表观激活能Q_a,探讨了合金的压缩蠕变机制.结果表明,随温度和应力的升高,合金的稳态蠕变速率增加,稳态蠕变速率与应力之间呈指数关系.温度为300,350和400℃时,合金的n分别为2.90,4.09和5.77;压应力为12,18和24 MPa时,合金的Q_a值分别为68.1,103.7和131.6 kJ/mol.位错运动形成大量层错是Ag-In-Cd合金在温度为300—400℃,压应力为12—24 MPa下的压缩蠕变控制机制.     

挤压态Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金的蠕变性能研究

本文研究了挤压态Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金在不同温度(150-200 ℃)和应力(50-70 MPa)条件下100 h的蠕变行为,利用OM、TEM等手段观察了蠕变过程中的组织演变规律,并对蠕变机理进行了分析。研究结果表明,在本文试验条件下,合金表现出优异的蠕变性能,所有的蠕变曲线均呈现出减速蠕变和稳态蠕变两个阶段;在150 ℃/50 MPa时稳态蠕变速率仅为6.48×10-11s-1 ,蠕变量为0.007%;在200 ℃/50 MPa时稳态蠕变速率为4.26×10-9s-1,蠕变量为0.226%;温度较低时(150 ℃)主要为扩散蠕变控制机制,温度较高时(175 ℃、200 ℃)蠕变机制以位错蠕变为主。蠕变过程中晶内析出的β′相与镁基体具有一定的位相关系：(020)_β′∥_Mg,[001] _β′∥[0001]_Mg,阻碍位错运动,而晶界析出的β相可以钉扎晶界。二者协同作用,促进合金高温蠕变性能的提高。