Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素

通过T6热处理、蠕变性能测试和SEM,TEM组织观察,研究了T6处理对Ti-6Al-4V合金组织结构与蠕变性能的影响.结果表明,锻造态Ti-6Al-4V合金在400℃/575MPa条件下具有较好的塑性和较低的蠕变寿命,并具有明显的温度敏感性.T6处理可明显提高合金的蠕变激活能和蠕变抗力,与锻造态合金相比,T6处理态合金在蠕变稳态期间具有较低的应变速率,并使蠕变寿命由66h提高到548h.锻造态合金的组织结构由a β相组成,T6处理后,合金的组织结构由a相与"网篮"相组成,其中"网篮"中大量针状β相沿不同取向析出是提高合金蠕变寿命的主要原因.蠕变期间,合金的蠕变机制是双取向的位错和位错在a相内发生柱面滑移和锥面滑移.     

热处理对7A85铝合金组织和性能的影响

采用室温拉伸测试,电导率测试,晶间腐蚀及透射电镜等手段研究不同时效制度对7A85铝合金显微组织,力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经过峰时效(120℃/24h)处理,抗拉强度,伸长率和电导率分别达到760.8MPa,8.9%和29.7%IACS;合金的主要强化相为GP区,峰时效(T6)合金晶内分布着大量细小而弥散的GP区和少量的η′相。双级时效(120℃/8h+165℃/12h)时,合金抗拉强度及电导率分别达到597.7MPa和38.1%IACS,且随着时效时间的延长,晶间析出相长大粗化,PFZ带宽化,晶间腐蚀敏感性降低。因此,采用120℃/8h+165/12h双级时效可以获得较好的综合性能。     

长期时效对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用螺旋选晶法制备DD6合金单晶试棒,标准热处理后在980℃长期时效2000 h,研究980℃长期时效对DD6单晶高温合金的组织演化及力学性能的影响.结果表明:随着长期时效时间的延长,合金中γ'相的尺寸增大,2000 h后γ'相尺寸约为1μm,没有TCP相析出,合金具有较好的组织稳定性.2000 h长期时效试样在980℃/243 MPa下持久寿命为180.16 h,为热处理态的56.3％;在1070℃/130 MPa下持久寿命为144.42 h,为热处理态的35.31％,断裂模式均为微孔聚集型断裂;相比热处理态的合金,2000 h长期时效态试样760℃的抗拉强度和屈服强度分别降低5.55％和5.88％;980℃的抗拉强度和屈服强度分别下降11％和10.59％.     

TiB2/Al-Cu-Li复合材料时效析出及组织演变对力学性能的影响

研究了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料T6工艺的微观组织演变和时效析出对力学性能的影响。通过气氛保护熔炼法制备了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料。结果表明：在铸态合金的微观组织中,TiB₂颗粒和共晶相主要分布在晶界周围。均匀化处理后,大部分共晶相回溶。轧制变形后,TiB₂颗粒沿着轧制方向被拉长,产生了大量位错。固溶处理削弱了轧制产生的Brass织构和S织构,回溶了轧制产生的析出相。在175℃温度下进行时效,欠时效过程中,δ’(Al₃Li)/β’(Al₃Zr)为主要析出相。随着时效时间的增加,到22 h峰时效时,T1相为主要析出强化相。通过位错强化和析出强化的共同作用,随时效时间增加,屈服强度和抗拉强度先上升后下降,延伸率持续下降。复合材料峰时效的极限抗拉强度为562.7 MPa,屈服强度为475.9 MPa,延伸率为4.5%。     

不同时效态3J21合金疲劳行为

在MTS万能实验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态和过时效态3J21合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)对宏观断口及微观断口进行分析.结果表明:不同时效态疲劳裂纹均呈穿晶扩展,欠时效态3J21合金疲劳裂纹萌生寿命最长,扩展途径比较曲折,扩展速率最小,表现出最大的疲劳裂纹扩展抗力,疲劳寿命最长.而过时效态3J21合金的疲劳裂纹萌生寿命最短,沿晶扩展的比例增加,扩展途径相对平直,扩展速率最大,裂纹扩展抗力最小,疲劳寿命最低;峰时效态合金介于两者之间.不同时效态的疲劳断口均由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成.在低速扩展区,欠时效态断口呈现小平面,峰时效态和过时效态断口呈现冰糖状花样,在中速扩展区均未看到长的疲劳条纹,仅发现个别细小的疲劳条纹.     

室温大气环境下不同时效态2A12合金的疲劳行为

在拉-压疲劳试验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态、过时效态和自然时效态2A12合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)分析室温大气环境下不同时效态对疲劳断口形貌的影响.结果表明:在室温大气环境下,四种时效态2A12合金的疲劳断裂循环次数均随着循环应力的减小而明显增加.循环应力水平越低,疲劳寿命提高越明显;各时效态的疲劳断口均为穿晶断口.断口中均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,并在较低循环应力下,疲劳条纹出现的区域较多;欠时效态和峰时效态断口上还可观察到轮胎花样.自然时效态表现出最好的疲劳裂纹扩展阻力,其次是欠时效态、峰时效态,过时效态的疲劳裂纹扩展阻力最低.对室温大气环境下各时效态2A12合金疲劳行为进行了讨论.     

含Ag的Al-Cu-Mg基合金的断续时效特征

采用维氏硬度、拉伸力学性能测试、扫描电镜和透射电子显微镜分析手段,研究了断续时效对含Ag的Al-Cu-Mg基合金的组织和性能的影响。结果表明:185℃高温欠时效Al-Cu-Mg-Ag合金在低温进行二次时效时,会发生二次析出现象,合金塑性显著提高。随着185℃欠时效时间的延长,合金二次时效初始硬度升高,峰值时间缩短,峰值硬度增量降低。二次时效温度为65℃时,合金中主要强化相为G.P.区和少量的Ω相,其峰值强度硬度低于T6态,提高二次时效温度至150℃,合金主要强化相为Ω相和少量的G.P.区,其峰值强度硬度略高于T6态。     

激光冲击强化制备发动机用FGH96镍基高温合金性能分析北大核心CSCD

采用时效工艺处理发动机用FGH96镍基高温合金,利用激光冲击强化方法对其表面进行修复,实验测试分析其组织,残余应力及疲劳寿命。研究结果表明:基体中形成了大量的γ相奥氏体;时效96h后显微组织中产生了大量碳化物,存在沿晶析出。激光冲击强化处理后位于表面附近的晶粒形成更小的尺寸,合金表面晶粒发生明显细化,链状碳化物在晶粒内呈现弥散分布状态,实现FGH96合金的沉淀强化作用,对位错运动产生明显抑制效果。经激光冲击强化处理后试样并未产生新的衍射峰。激光冲击强化可以使试样表面获得更高的残余压应力,使时效试样达到更高的疲劳寿命。激光冲击强化还可以将残余应力引入到基体中,使疲劳裂纹源受到明显抑制,显著降低疲劳裂纹的扩展速度。     

激光冲击强化制备发动机用FGH96镍基高温合金性能分析

采用时效工艺处理发动机用FGH96镍基高温合金,利用激光冲击强化方法对其表面进行修复,实验测试分析其组织,残余应力及疲劳寿命。研究结果表明:基体中形成了大量的γ相奥氏体;时效96h后显微组织中产生了大量碳化物,存在沿晶析出。激光冲击强化处理后位于表面附近的晶粒形成更小的尺寸,合金表面晶粒发生明显细化,链状碳化物在晶粒内呈现弥散分布状态,实现FGH96合金的沉淀强化作用,对位错运动产生明显抑制效果。经激光冲击强化处理后试样并未产生新的衍射峰。激光冲击强化可以使试样表面获得更高的残余压应力,使时效试样达到更高的疲劳寿命。激光冲击强化还可以将残余应力引入到基体中,使疲劳裂纹源受到明显抑制,显著降低疲劳裂纹的扩展速度。     

T6处理对AZ63镁合金在模拟海水中耐蚀性的影响

为研究热处理工艺对合金耐腐蚀性的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、析氢失重以及多种电化学测试等方法研究了经T6处理(固溶处理+人工时效)的AZ63镁合金在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:T6处理(固溶处理+人工时效)镁合金第二相沿晶界呈网状分布,与铸态镁合金相比氢气析出多、腐蚀速度快,并有点蚀产生;T6处理(固溶处理+人工时效)改变了镁合金的组织结构以及分布,增大了稳定相第二相与基体相的接触,降低了合金的耐蚀性。     

时效温度对含准晶相Mg93Zn6Y1合金的组织及性能影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射及能谱分析,研究了铸态、固溶处理及在不同温度下时效处理的Mg93Zn6Y1合金的显微组织。发现铸态Mg93Zn6Y1合金显微组织主要由α-Mg和I相组成。经过固溶处理后,晶界处准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。在不同的时效温度下,晶界处颗粒状准晶相长大且α-Mg晶内出现颗粒状准晶相。随着时效温度的升高,颗粒状准晶相发生长大,逐渐变为多边形状或鱼骨状。时效温度为300℃时,合金中准晶相大部分以颗粒状均匀分布在基体上。通过硬度及耐腐蚀性能测试,发现时效处理可大幅提高合金的硬度及耐腐蚀性能。其中,时效温度为300℃时效果最佳。     

深冷-时效复合处理对7075铝合金的显微组织和力学性能的影响

对7075铝合金进行深冷-时效复合处理(DCT-T6)，使用TEM、SEM和拉伸测试等手段对其表征，研究了深冷-时效复合处理对其显微组织和力学性能的影响。结果表明，与T6处理相比，DCT-T6处理可提高晶内析出相密度、减小析出相的尺寸、提高位错密度和生成亚晶。在深冷时间为3～6 h时，随着深冷时间的延长η’相的密度先提高后降低，晶界析出相(GBP)的尺寸、两相间距、线缺陷数量、η相密度、位错密度以及亚晶数量增大，合金的伸长率降低，抗拉强度先提高后降低。深冷4 h为拐点。深冷时间为4 h时合金的抗拉强度达到最大值645 MPa，比T6样品提高13.1%；深冷时间为3 h时合金的伸长率达到最大值13%，比T6样品提高了44.4%。     

室温大气环境下峰时效态3J21合金疲劳行为

在MTS万能实验机上对室温大气环境下峰时效态3J21合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)对宏观断口及微观断口进行分析。结果表明,峰时效态3J21合金的疲劳裂纹主要呈穿晶扩展,沿晶扩展的所占比例较小,疲劳裂纹萌生寿命较低,扩展路径比较平直,扩展速率较大,裂纹扩展抗力较小,疲劳寿命较低;峰时效态3J21合金疲劳断口由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成。在低速扩展区,峰时效态断口呈现冰糖状花样,在中速扩展区未看到长的疲劳条纹,仅发现个别细且短小的疲劳条纹,瞬断区可观察到二次裂纹、准解理和韧窝。     

LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn合金的组织与力学性能

制备了3种LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn(x=1,2,3)(%,质量分数,下同)四元镁合金,研究了不同Zn含量对合金显微组织和室温力学性能的影响,并探讨了合金中LPSO相的形成与演变过程及其对合金的强化机制。研究结果表明,Mg-6Gd-4Y-3Zn合金的铸态组织主要由α-Mg和18R长周期结构相Mg12Y1Zn1相组成。若降低合金中的Zn含量,显微组织中会出现Mg24(GdYZn)5。3种合金的退火组织均由α-Mg、18R-LPSO和14H-LPSO相组成,且随着Zn含量的增加,合金中18R-LPSO相的体积分数增加且基体中14H-LPSO相的层片变粗。挤压态合金在T6和T5处理的过程中均发生了β'沉淀。随着Zn含量增加,合金Mg-6Gd-4Y-xZn(包括挤压态和时效态)在常温下的抗拉强度降低。显微组织中18R-LPSO相、细小弥散分布的14H-LPSO相和β'沉淀相共存方能实现理想的强化效果。     

铸态和T6热处理Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr铸造耐热铝合金的组织和力学性能

使用OM、SEM观察、XRD物相分析和拉伸性能测试等手段研究了铸态、固溶态和时效Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr铸造耐热铝合金的组织和力学性能。结果表明:对Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr合金进行490℃×2 h+520℃×2 h双步固溶处理,不仅使θ-Al2Cu相完全固溶进基体中,还使更多的γ-Al7Cu4Ni相和δ-Al3CuNi相充分固溶进基体中,实现了更好的固溶效果;经过490℃×2 h+520℃×2 h和185℃×6 h热处理后,Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr合金的室温抗拉强度为336.8 MPa、高温(300℃)抗拉强度为153.3 MPa,比铸态分别提高了74%和19.3%。     

冷却速率对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y变形镁合金组织和性能的影响

通过水冷和空冷两种冷却方式制备成分相同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y(质量分数/%,下同)铸态合金,挤压变形后进行时效处理,研究不同熔体冷却速率对挤压态和时效态合金组织性能的影响。结果表明:通过水冷冷却可以显著细化铸态组织,促进I相(Mg3YZn6)的生成,并抑制W相(Mg3Y2Zn3)的形核;由于初始组织不同,水冷和空冷两种冷却方式铸造的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,抗拉强度分别达到327MPa和306MPa,伸长率分别达到14.8%和10.0%;时效处理后,合金的晶粒尺寸和织构强度变化很小,析出的MgZn相和MgZn2相含量成为影响时效态合金性能的主要因素;时效处理挤压态水冷冷却铸造合金的屈服强度和抗拉强度分别达到330MPa和348MPa,伸长率为14.4%,与时效前相比略有减小;时效处理挤压态空冷铸造合金的屈服强度和抗拉强度增大至344MPa和359MPa,伸长率降至8.6%。     

Mg-13Gd-1Zn合金的组织与力学性能

研究了铸态、退火态、挤压态和T5时效态Mg-13Gd-1Zn三元合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态组织由α-Mg、(Mg,Zn)₃Gd和14H-LPSO长周期相组成。合金在均匀化退火和热挤压后的直接时效(T5)过程中都发生了晶内14H-LPSO相的沉淀析出,表明合金中14H-LPSO的沉淀相变发生在一个很宽的温度范围(200~510℃)。在挤压后合金的直接时效(T5)过程中发生了β'及β₁相的沉淀析出。在沉淀强化和LPSO强化的共同作用下,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为197 MPa、397 MPa和2.56%。在200℃/80 MPa和200℃/120 MPa两种实验条件下,Mg-13Gd-1Zn合金的抗蠕变性能均优于WE54合金。     

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。     

非等温回归再时效对7050铝合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和拉伸测试研究了非等温回归再时效对7050合金组织和力学性能的影响。非等温回归处理的加热速率为5℃/min,回归终了温度包括160℃、190℃、220℃、260℃和300℃。结果表明:经120℃/24 h+RT■190℃+120℃/24 h的非等温回归再时效处理后,合金的力学性能最佳,其抗拉强度约为588 MPa,屈服强度约为558 MPa,延伸率约为23%,硬度值约为199HV。预时效态合金晶界平衡相η呈不连续分布,其尺寸约为49～70 nm,晶内析出相η'的平均尺寸约为5～6 nm;在190℃的非等温回归处理过程中,预时效态合金中的析出相发生了部分回溶,相的平均尺寸变小,其晶界相和晶内相的尺寸分别约为5～10 nm和3～6 nm,回归态合金晶界呈多列平行且无沉淀析出带(PFZ)不明显;再时效态合金的晶界相尺寸最大,约为91～108 nm,晶内相弥散,尺寸约为4～10 nm,无沉淀析出带变得明显,其宽度约为41 nm。     

真空环境下峰时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对峰时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多2至3倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多.真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.对真空影响峰时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.