预变形对Al-Cu-Li-(Mg-Ag)合金时效析出行为的影响

通过采用维氏硬度测试、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)等手段研究了预变形对Al-Cu-Li及Al-Cu-Li-Mg-Ag两种合金时效析出行为的影响。结果表明：在Al-Cu-Li合金中,峰时效后θ’相的析出占据主导,并且通过预变形引入位错有利于Al-Cu-Li合金时效后θ’相的析出,而对T₁相几乎没有促进作用;添加微量Mg、Ag元素后,Al-Cu-Li-(Mg-Ag)合金峰时效后的析出相转变为T₁相并占据主导,θ’相较少;Al-Cu-Li-(Mg-Ag)合金经预变形时效后T₁相和θ’相的数量密度均有所增加,即预变形同时促进了T₁相和θ’相的析出;在ε=0～3%预变形范围内,T₁相的数量密度随着预变形量的增加而增大,并且T₁相的尺寸也变得更加细小和均匀,进而使合金获得更优异的性能。     

高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag(2139)合金时效析出行为研究

利用差示扫描量热法(DSC)研究了2139铝合金在时效过程中的相变行为和析出序列,并测试了合金不同状态下的硬度及电导率,利用透射电镜(TEM)研究了合金的微观组织特征.结果表明:2139合金在时效过程中,随着温度的升高,DSC曲线上出现3个放热峰,其峰值温度分别为171,230和276℃,分别对应着合金中的3个析出过程,即Cu原子的偏聚形成GP,Ω相在{111}<,Al>面上的析出和θ/θ相在{001}<,Al>的析出过程.合金的时效析出序列为:α<,sss>→GPzone,Mg-Ag cluster→Ω相→θ'相→θ相.在时效初期,由于固溶原子脱溶而降低了晶格畸变程度,从而使得电导率略有降低,而后随着时效温度的升高,析出相的数量和种类也越来越多,电导率逐渐升高;合金的硬度随着时效温度的升高而升高,但当温度达到330℃时,由于析出相发生粗化和长大而导致硬度降低.     

多级断续时效对Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响

采用硬度测试、透射电镜(TEM)和差示扫描量热分析(DSC)等方法,研究了多级断续时效对高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响。结果表明,断续时效第二级低温时效对合金硬度无明显影响,第三级高温时效对硬度影响较大,随着时间的延长,硬度先增大且在160℃时效20 h左右达到最大值后减小。透射电镜和DSC证明在断续时效的不同阶段,合金的沉淀析出特征:在第一阶段高温时效中,Ω相和θ'相同时析出,两种析出相的数量无明显差别;在第二阶段低温时效中,θ'相持续析出,无明显的Ω相析出特征;在第三阶段高温再时效中,Ω相和θ'相同时析出长大,Ω相为主要强化相,θ'相相对较少。     

双级时效对Mg-2.8Nd-0.4Zn-0.5Zr合金微观组织和力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM以及硬度测试和拉伸力学性能测试等手段,研究了双级时效对Mg-2.8Nd-0.4Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金经260℃/30 min+200℃/4 h双级时效处理后,其抗拉强度和屈服强度较200℃/14 h单级时效合金分别提高23 MPa和20 MPa,并且达到硬度峰值所需时间缩短9.5 h。主要是由于第一级高温预时效过程中析出β1相,在第二级时效过程中,β1相保留,同时又析出β″相,并且β″相尺寸较单级时效后的合金更细小。在两种析出相同时作用的情况下,其强化效果明显优于单一β″相强化的单级时效处理。     

原子团簇尺寸对Al-Cu-Mg合金疲劳过程中滑移带形成及裂纹扩展行为的影响

通过透射电镜（TEM）、原子探针（APT）等分析手段,研究了不同时效态Al-Cu-Mg合金中原子团簇对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：自然时效态试样只含有小尺寸原子团簇（<100个原子）,而170℃人工时效态试样出现大尺寸原子团簇（>100个原子）,且随着时效时间的延长,大尺寸原子团簇逐渐增多,并在170℃/8 h态开始析出少量S′相。小尺寸原子团簇对位错滑移的阻碍作用较小,在裂纹扩展过程中形成了较多的滑移带,裂纹沿滑移带扩展,表现出较高的裂纹扩展速率;随着团簇尺寸的增大,延缓了Al-Cu-Mg合金在疲劳过程中的溶解和强化效应的衰减,限制了裂纹前端滑移带的形成,显著降低了裂纹扩展速率;S′相的析出阻止了位错往复滑移并减少了裂纹闭合效应,表现出较高的疲劳裂纹扩展速率。170℃/1 h态合金中大尺寸原子团簇数量密度较高,且没有析出S’相,因此具有较优的抗疲劳裂纹扩展性能。     

新型β钛合金的时效机制和相变动力学研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉伸实验和硬度测试等分析方法,研究了热轧态新型β钛合金直接时效、固溶时效处理后的组织性能,计算了两种不同热处理制度下合金的等温相变动力学方程。结果表明:随时效时间延长,两种热处理合金的α析出相速度均呈现先快后慢趋势,使得合金硬度增加先快后慢;直接时效和固溶时效的峰值响应时间分别为10和12 h,相应的α析出相平均宽度分别为80和120 nm,合金显微硬度为HV 404和HV 383、抗拉强度为1472.5和1393.6 MPa、延伸率为9.36%和12.56%;峰值响应时间对应的α析出相百分比最大、晶粒细小,合金硬度/强度达到最大;时效时间继续延长出现"过时效",其主要原因是析出相的合并与长大;直接时效的Avrami指数n=1.4885略大于固溶时效的(n=1.4557),这说明两种热处理合金的α析出相形核长大机制相同,但轧态合金更高的位错密度使得直接时效的形核质点更多、时效响应速度更快。     

时效温度对1460铝锂合金薄板力学性能与微观组织的影响

采用拉伸性能测试及透射电镜(TEM)分析手段研究了1460铝锂合金薄板在145和175℃时效时的力学性能和微观组织的演化。研究结果表明:相比于145℃时效,1460铝锂合金175℃时效响应速率明显加快。在120 h时效时间范围内,175℃时效时合金的延伸率、最高抗拉强度以及屈服强度与抗拉强度差均低于145℃时效时,特别是175℃近峰时效时合金屈服强度与抗拉强度差明显降低。1460铝锂合金145,175℃两个温度时效时的主要脱溶产物均为δ'相(Al_3Li),合金时效初期均快速析出均匀弥散分布的δ'相;175℃时效时δ'相的粗化速度明显高于145℃时效,导致其尺寸随时效时间延长显著粗化,密度明显降低。145℃时效时随时效时间延长,合金在析出δ'相后形成大量的G.P.区;时效后期G.P.区长大,没有T1相(Al_2CuLi)的析出。175℃时效过程中合金在析出δ'相后快速析出T1相;时效后期T1相数量明显减少而尺寸显著粗化。     

时效工艺对Ti-26合金棒材组织和拉伸性能的影响

对经过790℃固溶处理后的Ti-26合金棒材进行了不同温度及时间的时效处理,研究了时效温度和时间对Ti-26合金棒材显微组织和拉伸性能的影响。研究结果表明:在450~550℃范围内,随时效温度升高,合金组织有针状α相弥散物析出。升温至510℃,相同时效时间内析出α相数量最多,高于510℃,部分析出α相开始溶解。合金时效处理10 h内,随时效时间延长,合金组织针状α相弥散物数量增加,且针状α相存在跨晶界长大现象。合金经510℃×10 h时效处理,α相形核和长大达到最佳匹配,Ti-26合金获得理想的强度和塑性匹配。     

热处理对CuNi2Si合金组织和性能的影响

研究了不同预冷变形条件下时效温度及时间对CuNi2Si合金组织和性能的影响.结果表明:合金在880℃×2.5 h固溶,经不同预冷变形后时效,具有较强的时效强化特性;同时预冷变形能够促进时效过程中第二相的析出,并具有晶界析出倾向;当预冷变形达40%,500℃×1 h时效,合金布氏硬度(HB)达193,抗拉强度(Rm)达765 MPa,伸长率达11%,与未进行预冷变形的合金相比,可获得较高的硬度、强度及较好的综合性能.合金热处理后的拉伸断口为韧性断裂,形貌特征为沿晶型韧窝,这与析出相具有晶界析出倾向的特性一致.     

长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响

 研究了长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响。结果表明,长期时效后低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金存在3种析出相：M6C型初生碳化物相、二次M23C6型碳化物相和μ相;其中M6C型初生碳化物相存在于供应态和时效态。因为合金含碳量低,所以合金在750℃时效超过200h和在900℃时效超过100h时,就析出μ相。合金在750℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值不断增加;而合金在900℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值首先增加至最大值,随后合金硬度值随着时效时间的延长而降低;这是因为二次M23C6型碳化物析出形态在时效过程中发生了变化。合金时效前后的室温拉伸性能数据证实微量μ相对合金室温拉伸影响很小。     

2014合金的回归再时效

本文采用拉伸实验和透射电镜法,研究了2014铝合金的回归再时效(RRA)处理.结果表明:采用欠时效(100℃(2×2h)与适当回归处理(200×5min)配合的RRA处理,可同时提高2014合金的强度和塑性.适当的回归处理能使欠时效2014合金组织中部分GP区优先长大.随后再进行峰时效处理,不仅能改善晶界析出相的尺寸和分布,而且还能使基体析出相尺寸产生明显的差异.这种尺寸有明显差异的基体析出相协同强化有利于提高2014合金的强韧性.     

Cu,Mg含量对Al-xCu-yMg-0.6Ag合金力学性能的影响

采用铸锭冶金以及形变热处理工艺,制备了不同Cu,Mg含量的Al-xCu-yMg-0.6Ag合金.通过拉伸性能测试、差热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)分析,研究Cu,Mg含量对合金组织与力学性能的影响.结果显示:增加Cu与Mg的含量,能提高基体合金的时效硬化效果与抗拉强度.185℃峰时效时,Al-xCu-yMg-0.6Ag合金的主要强化相由片状Ω相和少量θ'相组成.随着Cu含量的增加,峰时效态合金中Ω相体积分数增大.增加Mg的含量,能加速合金的时效硬化过程,减小Ω相的尺寸.     

热力耦合作用下Al-2.8%Cu-1.35%Li-0.11%Zr合金析出相演化和力学性能

通过TEM、HAADF-STEM和室温拉伸实验开展Al-2.8%Cu-1.35%Li-0.3%Mn-0.11%Zr合金在人工时效和蠕变时效状态下的析出相演化规律和力学性能研究。结果表明,160 ℃时效条件下,人工时效和160 MPa应力时效过程中合金中析出相数量均随时效时间的延长而增多,相同时效时间条件下应力时效状态合金T₁相数量较多,但其平均直径减小了约5~15 nm。这主要是因为外加应力增加了合金中的位错密度从而促进析出相析出。T₁相在时效析出过程中并未受外加应力的影响而沿某个方向择优析出,无明显的应力位向效应,这可能与T₁相具有更大的惯习平面变体上的形核与临界应力值有关。相比于人工时效,应力时效后合金的室温屈服强度和抗拉强度均增加,且在时效初期对屈服强度效果更为显著。      

Mg-Gd-Y-Sm-Zr合金225℃的时效析出转变过程研究

通过SF6+CO2气体保护,在大气环境下制备了Mg-12Gd-2Y-0.5Sm-0.5Sb-0.5Zr镁合金,采用HRTEM方法研究了合金225℃时效过程中析出相的组织转变。结果发现,合金时效析出序列为:S.S.S.S→β″相→β’相→β1相→β相,合金内β’析出相呈三角阵列均匀分布,TEM研究显示β’相具有周期结构。     

低温时效对QBe2.0铍青铜组织与性能的影响

通过硬度测试、室温拉伸实验、电导率测试合金性能,以及借助OM、XRD、TEM等手段分析合金组织特征,研究QBe2.0合金在280 ℃下时效的组织与性能,结果表明:随着时效时间的延长,合金的硬度、屈服强度与抗拉强度持续上升,于8 h达到峰时效状态,主要强化相为以调幅组织的形式存在于基体中的γ’相;时效初期,基体中析出共格γ”相,引起严重的晶格畸变,使合金在时效过程中电导率先降低后升高;时效16 h后合金发生过时效,金相组织显示此时发生了较为严重的晶界反应,XRD图谱显示此时析出了少量平衡相γ,两者的共同作用使合金的力学性能下降.      

新型β钛合金时效析出相的演变及硬化

α相的析出形态和析出动力学对β钛合金的研究至关重要。本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测量及拉伸性能测试等分析手段,研究了一种自主设计的新型Ti-Al-V-Mo-Cr-Zr-Fe-Nb亚稳β钛合金时效过程中析出相的演变及硬化。研究表明:该合金经720℃固溶处理30 min,再经460℃时效3 h后产生点状α相连点成线现象,形成雪片状组织;12 h后,细小而致密的次生α相弥散分布于β基体中;至16 h后,长条状α相纵横交叉成大约60°夹角或以相互垂直的方式分布于β晶内。随着时效时间的延长,α析出相的尺寸和体积分数逐渐增加,α相体积分数增加引起的硬化和尺寸增加引起的软化相竞争,使得合金硬度和抗拉强度先增后降。该合金时效处理12 h后可获得优良的强度与塑性匹配:抗拉强度R_m=1393.6 MPa,延伸率A=12.56%,随后则出现过时效现象。     

Al-3Si-0.6Mg-(Cu,Mn)合金薄板的组织性能

采用拉伸试验、金相、扫描电镜、透射电镜高分辨组织分析方法,研究了水冷铜模铸造的扁锭轧制的Al-3.0Si-0.6Mg-0.4Cu-0.6Mn-0.18Fe合金薄板经400℃至540℃不同温度保温30 min水淬、室温停放90 d(自然时效)后的组织和性能.结果表明:在6009合金基础上提高Si的质量分数至3%,有提高其强度的作用;该合金薄板经540℃×30 min固溶处理自然时效后屈服强度为180 MPa、抗拉强度为313 MPa、延伸率接近23%,其组织中存在Si结晶相及含Fe、Mn和少量Cu、Si的结晶相,以及尺寸小于0.5μm的以含Mn为主并含少量Si和Fe的弥散相;提高其固溶处理温度至540℃,合金薄板的强度明显提高,其原因是析出强化产物尺寸增大,密度提高了.     

固溶处理工艺对改良铸造铝硅合金组织和性能的影响

通过不同温度和时间的固溶制度研究了固溶处理工艺对改良铸造铝硅合金(0.35%Mg,7.0%Si,0.2%Ni,2.0%Cu,0.8%RE,0.2%Mn,0.1%V,其余为铝)组织和性能的影响。实验结果表明,在495℃×5h进行固溶处理时,改良铸造铝硅合金具有最好的综合力学性能:Rm=239MPa,硬度=103HBS,A=6.24%;改良铸造铝硅合金于495℃×5h固溶淬火析出富含Si、Cu、Ni以及RE元素的Si、Al Cu、Al6Cu3Ni、Alx Cu Ce相。这些相的存在,有利于提高合金的力学性能和高温性能。合金经过热处理后以韧性断裂为主要方式并伴有准解理面现象,拉伸断口微观形貌主要表现为韧窝断口特征,有些存在少量撕裂棱。     

固溶时效温度和冷变形对低含量Cu-Ni-Si合金组织性能的影响

以低含量Cu-Ni-Si合金为研究对象,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、硬度测试、导电率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,系统研究固溶时效温度及冷变形量对Cu-Ni-Si合金固溶时效组织及性能的影响规律。研究结果表明:低含量Cu-Ni-Si合金经固溶+时效和固溶+冷变形+时效处理后,合金的抗拉强度与时效温度的关系曲线均呈单峰型,合金的导电率随时效温度的关系曲线均呈先快速上升后缓慢增加最后趋于稳定的趋势;对低含量Cu-Ni-Si合金施加冷变形和时效处理,可获得形变强化与时效强化的双重效果,显著提高合金的强度和导电率;随着冷变形程度不断增大,析出相析出越完全,合金的强度越高,但当低含量Cu-Ni-Si合金的冷变形程度提高至50%时,此时具有足够高的畸变能,相应的开始再结晶温度降低,此时时效强化与再结晶软化并存,导致合金的综合性能降低;合金经760℃×0.5 h固溶处理后,再经40%变形+480℃时效2 h后,可获得优异的综合性能,即抗拉强度为607 MPa,导电率为53%IACS。     

长期时效温度对一种单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后分别在980 ℃,1 070 ℃,1 100 ℃和1 140 ℃长期时效处理500 h,研究了不同温度长期时效后合金的显微组织和1 100 ℃的拉伸性能.结果表明合金在不同温度长期时效后,γ′相发生粗化或筏排化.随着时效温度增加,γ′相粗化或筏排化程度增加,γ′相体积分数减少,γ相基体通道变宽.在980 ℃长期时效500 h后,无TCP相析出;1 070 ℃,1 100 ℃,1 140 ℃长期时效500 h后,有针状TCP相析出.随着长期时效温度增加,TCP相含量增加.随着时效温度升高,合金拉伸强度降低,拉伸延伸率先增加后在1 140 ℃时效时又降低.长期时效后γ′相粗化或筏排化、γ′相含量减少和TCP相析出是合金拉伸强度降低的主要原因.