纳米晶Al-Mg-Si-Cu铝合金的微观结构、力学性能和时效相演变

通过变形前在合金内部引入高密度纳米时效相并随之进行高压扭转变形(HPT)，可制备具有纳米晶结构的高强高韧Al-Mg-Si-Cu铝合金。采用X线衍射仪、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和原子探针层析技术分析了峰时效(T6态)与不同圈数(T)高压扭转变形相结合工艺制备的纳米晶6061铝合金的微观结构，并通过硬度与拉伸实验对不同状态合金进行了力学性能测试。结果表明：T6态合金经HPT 5T变形后，硬度由107HV提高至176HV，抗拉强度和屈服强度分别由297 MPa和234 MPa (T6)提升至620 MPa和555 MPa (HPT 5T)，并具有12%的均匀伸长率；此时，合金中各微观结构参数(晶粒粒径、微观应变与位错密度)接近峰值；继续变形时，各参数无明显变化；合金中时效相随HPT变形发生“时效相→破碎→球化→细化→回溶→过饱和固溶体→再析出时效相”的动态演变过程。     

高压扭转工艺制备的W-25Re合金的微观组织和硬度（英文）

研究W-25Re(质量分数,%)合金在7.7 GPa下经历不同温度10圈高压扭转变形(HPT)的微观组织和显微硬度。结果表明,在室温下经历10圈HPT变形的试样平均晶粒尺寸达到了极小值(约0.209μm);且在室温和573 K温度下经历10圈HPT变形的试样均获得极高的平均硬度(约HV 1200)。通过观察试样的微观结构,并结合Hall-Patch公式进行分析,发现晶粒细化和晶界强化是HPT形变W-25Re合金硬化的主要因素,并推断出烧结态W-25Re试样在HPT过程中存在脆性相析出。     

高压扭转Al-Mg铝合金的纳米压痕研究

利用纳米压痕技术测定了高压扭转Al-0.5Mg和AA5182铝合金的硬度和弹性模量,并通过拟合时间-位移曲线得到HPT前后Al-0.5Mg和AA5182铝合金的应变速率敏感系数。结果表明:HPT Al-0.5Mg和AA5182铝合金的硬度分别为2.15、3.11 GPa,是未变形合金压痕硬度的2~3倍;而其弹性模量分别为92.18、109.83 GPa,与未变形合金的弹性模量接近。HPT前,Al-0.5Mg和AA5182铝合金的应变速率敏感系数分别为0.004和0.007;HPT后,应变速率敏感系数(SRS)分别增大至0.012和0.014。     

热处理对高压扭转FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金微观组织演变及力学性能的影响

利用高压扭转工艺(HPT)对铸态FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金进行剧烈塑性变形处理,随后对其分别在400、600、700及800℃进行1 h的等温退火热处理,测试各样品的硬度变化情况,进一步利用扫描电镜和透射电子显微镜观察其组织演变。结果发现:FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金经过HPT变形(5 GPa,6圈)后,没有发生相变,仍然是单一相的FCC结构,并获得平均晶粒尺寸约为50 nm的纳米晶组织;根据其硬度随退火温度的变化规律,可知其再结晶温度为600℃;通过晶粒微观组织分析可知,低于600℃退火时,晶粒内部主要发生回复过程,无明显长大的现象;600℃以上退火时,随退火温度的提高,晶粒剧烈长大;与其他高熵合金相比,HPT变形态FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金表现出更高的再结晶温度,具有更好的热稳定性。     

铝合金搅拌摩擦焊管液压胀形性能及变形规律

采用热模拟实验研究了Ni50Ti46-xAl4Hfx (x=0～6,at％)合金的微观组织特点和高温变形行为.合金由基体相NiTi和第二相Ti2Ni组成.Hf全部溶解在基体相和第二相中,并且促进了第二相的析出,显著提高了合金的高温强度.Ni-Ti-Al-Hf合金在700～800℃下变形行为的研究表明:合金具有良好的高温压缩性能,流变应力随着应变速率的减小或变形温度的增加而降低,其高温变形行为符合温度补偿幂规律描述.Hf的添加使合金的应力指数(n)和变形激活能(Q)上升,这主要是由于Hf的固溶强化、促进Ti2Ni相析出强化和高温稳定性造成的.     

粗大S相对2E12铝合金热变形行为及组织演变的影响

制备不含粗大S相(1号合金)和富含粗大S相(2号合金)两种典型组织特征的2E12合金。结合热模拟实验和显微组织观察,针对两种合金在340~490℃、0.001~10 s~(-1)下的变形行为开展研究。结果表明:除(490℃,0.001 s~(-1))的变形条件下,2号合金在相同变形条件下比1号合金拥有更高的峰值应力。在(340℃,10 s~(-1))变形条件下,1号合金和2号合金的主要失效形式分别为三叉晶界的变形失稳和S相脆裂引起的沿晶开裂。在(490℃,0.001 s~(-1))的变形条件下,晶界处S相完全弱化导致2号合金出现明显的晶界开裂。在变形过程中,合金晶内的T相和S相均对位错运动具有较强的阻碍作用,能强化合金并且促进合金的均匀变形。在回复阶段,晶内的T相和S相能钉扎亚晶界从而起到细化晶粒的作用。     

超轻双相镁锂合金的超塑性、显微组织演变与变形机理

采用熔铸、大变形轧制(加工率大于92%)和硝酸盐浴退火方法制备Mg-7.83%Li 合金与Mg-8.42%Li合金细晶板材,研究合金的超塑性、显微组织、空洞与断裂形貌和变形机制.计算α相(5.7%Li)和β相(11%Li)的扩散系数和Gibbs自由能,讨论573 K时超塑性晶粒长大的原因.结果表明:Mg-7.83Li和Mg-8.42Li合金分别获得850%和920%的最大超塑性;Mg-7.83Li合金在573 K时发生了显著的超塑性晶粒长大;在573 K和1.67×10~(-3) s~(-1)条件下制备的Mg-8.42Li合金中的空洞较少,且在变形区中随机而孤立地分布.断裂形貌观察发现Mg-8.42Li合金在573 K和5×10~(-4) s~(-1)条件下发生穿晶断裂;Mg-7.83Li合金在573 K和1.67×10~(-3) s~(-1)条件下发生沿晶界韧窝断裂.归一化实验数据与考虑位错数量的变形机制图对比表明合金超塑性变形机制为晶格扩散控制的位错调节的晶界滑移.     

Hf对Ni-Ti-Al合金高温变形行为影响

采用热模拟实验研究了Ni50Ti46-xAl4Hfx(x=0～6,at%)合金的微观组织特点和高温变形行为。合金由基体相NiTi和第二相Ti2Ni组成。Hf全部溶解在基体相和第二相中,并且促进了第二相的析出,显著提高了合金的高温强度。Ni-Ti-Al-Hf合金在700～800℃下变形行为的研究表明:合金具有良好的高温压缩性能,流变应力随着应变速率的减小或变形温度的增加而降低,其高温变形行为符合温度补偿幂规律描述。Hf的添加使合金的应力指数(n)和变形激活能(Q)上升,这主要是由于Hf的固溶强化、促进Ti2Ni相析出强化和高温稳定性造成的。     

LZ91镁锂合金热变形的本构模型及微观组织演变

为了研究轧制态LZ91镁锂合金的超塑性变形特征,对其在不同温度(513、553、593和633 K)、不同应变速率(9.06×10-4、4.53×10-3和2.26×10-2s-1)下进行了单轴热拉伸试验.结果表明:LZ91合金流变应力曲线呈现典型的动态再结晶特征,峰值应力随变形温度升高(应变速率降低)而降低;在试验温度范围内合金的平均热变形激活能Q=89.74 kJ/mol,在633 K时的应变速率敏感指数m为0.422,说明合金具备超塑性特征,且超塑性变形机制为晶界扩散控制的晶界滑移.轧制态LZ91合金的组织为α-Mg相和β-Li相,且α-Mg相随机分布在β-Li相中,热变形过程中合金产生明显的动态再结晶.     

高压扭转变形2A12铝合金组织性能演变与断裂行为

分别在室温(RT)、393 K、513 K和633 K开展扭转0.5～4 t的2A12铝合金的高压扭转(HPT)变形实验。通过对微观组织和室温力学性能进行观察、测量和统计,阐明了微观组织和力学性能随HPT工艺参数的变化规律。结合断口形貌和断口区域组织特征,对HPT变形试样的断裂行为进行了研究。结果表明：在RT～513 K区间,扭转0.5～4 t的HPT变形试样的抗拉强度(TS)均得到较大程度提升,其中在393 K、513 K扭转0.5 t的变形试样的伸长率(EL)同时得到较大程度改善,取得较好的强化与韧化效果。在RT扭转1 t的变形试样在不损失塑性的同时展示出本研究的最高TS值,TS值增至初始材料的156%,表现出穿晶断裂主导的混合断裂机制。     

Effect of pre-deformation on aging characteristics and mechanical properties of Mg-Gd-Nd-Zr alloy

The effect of plastic deformation prior to artificial aging on the aging characteristics and mechanical properties of a Mg-I lGd-2Nd-0.5Zr （mass fraction, %） alloy was investigated. After solution treatment at 525 ℃ for 4 h, the alloy was subjected to cold stretching deformation of 0%, 5% and 10%, respectively. The as-deformed specimens possess high density of dislocations and mechanical twins, which increase with elevated deformation. As compared with non-stretched alloy, the stretched alloy shows accelerated age-hardening response and slightly enhanced peak hardness when aged at 200 ℃. Comparison of the microstructures in undeformed and deformed specimens after 200 ℃, 24 h aging reveals that pre-deformation induces the heterogeneous nucleation of precipitations at dislocations and twin boundaries in addition to the homogeneous precipitation in the matrix. Room and high temperature tensile test results show that pre-deformation enhances the strength of the alloy, especially at room temperature, though the ductility declines. The improvement in strength of deformed and aged alloy is attributed to the combined strengthening effect of precipitates, deformation structures and grain boundaries.     

锆合金在应变速率1000s~(-1)下动态压缩显微组织的演化规律(英文)

研究锆合金在应变速率1000s-1动态压缩条件下的显微组织演化规律。基于相同应变速率下多次撞击的方法实现锆合金动态压缩下4个不同的应变水平。在不同的应变水平下,应力—应变曲线具有明显的应变硬化效应,几乎观察不到明显的热软化效应。标定的晶粒边界图像表明,在不同的应变水平下,在变形组织内均可观察到大量的小角晶界,同时,小角晶界的数量和密度随着应变的增加而增多。除了在晶粒边界图像中观察到的小角晶界和大角晶界外,在不同的应变水平下还可观察到孪晶界。孪晶界的类型主要包括{10 1 2}、{11 2 1}拉伸孪晶和{11 2 2}压缩孪晶,且大多数孪晶界为{10 1 2}拉伸孪晶。随着应变水平的增加,变形组织中孪晶界的密度变化不明显。基于不同应变水平下变形组织的表征,提出了动态载荷下锆合金变形和演化过程。显微硬度测试表明,撞击试样的硬度随着应变的增加而逐渐增大,这主要与位错塞积引起的应变硬化有关。     

微合金化Cu-Ni-Sn-P合金的组织和性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微维氏硬度计和涡流电导率仪,分析了不同镍锡比对Cu-Ni-Sn-P合金铸态、固溶态及时效态组织和性能的影响,从而优化了Cu-Ni-Sn-P合金中镍和锡元素的成分配比,同时研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金组织和性能的影响。结果表明,Ni∶Sn为1∶2时Cu-Ni-Sn-P合金(Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金)的综合性能最佳,固溶时效处理后硬度最高达119.9 HV0.5,电导率为35.0%IACS。时效前经过30%预冷轧变形能提高时效峰值硬度,450 ℃时效后硬度可达164 HV0.5。断口组织多为韧窝,韧性较好,抗软化温度为480 ℃。时效强化析出相与位错为切过关系,析出相呈现为球形Ni-P颗粒;晶界处析出颗粒较大,晶内析出的颗粒普遍较小,尺寸介于几十纳米到数百纳米之间。     

STUDY OF MICROSTRUCTURES OF DEFORMED Ti-48Al-Mn-Nb ALLOY

ＳＴＵＤＹＯＦＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＯＦＤＥＦＯＲＭＥＤＴｉ－４８Ａｌ－Ｍｎ－ＮｂＡＬＬＯＹ￥ＤＳｏｎｇ,Ｇ．ＹＺｅｎｇａｎｄＸ．ＹＳｕｎ（ＭａｔｅｒｉａｌＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｒｅ,ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｓｈｅｎｙａ...     

超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃下的时效析出行为

对超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃进行不同时间的时效处理,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了析出相的显微形貌,使用能谱分析和选区电子衍射分析了析出相的成分和结构,并结合JMA方程对析出相的析出动力学进行了研究。结果表明,超级奥氏体不锈钢654SMO中的析出相主要是σ相和Cr₂N相。时效10 min～1 h时,钢中析出相主要是σ相,σ相的析出位置依次是晶界、非共格孪晶界、共格孪晶界和晶内。时效1～12 h过程中,σ相开始在晶内形成针状相,随着时效时间的延长,析出相的数量越来越多,并在晶内相互交错,交织成网状。在时效24、48 h后,由于σ相富含Cr,以及σ相与奥氏体相晶界结构差异大,Cr₂N相以条状或不规则的块状依附在σ相上形核生长。超级奥氏体不锈钢654SMO中析出相的析出动力学方程为X=1-exp(-0.0487t^0.729)。     

预变形对2E12铝合金时效析出过程的影响

通过DSC热分析、显微硬度测试、透射电镜分析等研究了预变形对2E12铝合金时效析出过程的影响。结果表明：2E12铝合金表现为双阶段时效硬化特征,预变形降低了合金时效第1阶段硬化效果,提高了合金峰时效硬度,缩短了峰时效时间;随预变形量的增加,合金峰时效硬度增大,峰时效时间提前。增加预变形量使合金中析出的板条状S相更为细小、弥散。预变形引入位错对沉淀析出有利,位错环纯刃型位错为S相析出提供有利位置,促进球状S相形核。预变形产生位错结构有利于I型S相析出,并延缓II型S相析出     

晶粒尺寸和孪晶界间距对纳米多晶铝合金塑性变形影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,分别研究了晶粒尺寸和孪晶密度对纳米多晶铝合金塑性变形的影响。模拟结果表明,弛豫后的位错密度对纳米多晶Al的微观结构演变和逆Hall-Petch关系产生了重要影响。变形受晶粒大小限制,在细晶中可形成层错四面体和复杂层错结构,从而激活了晶界的辅助变形。当孪晶界间距（TBS）较大时,Shockley分位错在晶界处形核并增殖。然而,随着TBS的减小,孪晶界成为Shockley分位错的来源。孪晶界上大量的分位错形核会导致孪晶界迁移甚至消失。在塑性变形过程中还观察到形变纳米孪晶。研究结果为开发具有可调节力学性能的先进纳米多晶Al提供了理论基础。     

时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

热处理工艺对AuCuAgZn17-7-1合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜和显微硬度计对电刷用AuCuAgZn17-7-1合金在不同固溶和时效工艺下的显微组织、显微硬度进行测试和分析。结果表明:随着固溶温度的提高,晶粒度增大,670 ℃固溶保温30 min的试验合金的硬度显著低于原始材料,硬度均匀性提高,消除了触头零件边缘与心部硬度的差异性。合金在时效过程中析出第二相,随着时效温度的升高和保温时间的延长,第二相逐渐增大,硬度先上升后下降,存在明显的时效硬化现象。经670 ℃保温30 min固溶处理和250 ℃保温60 min时效后,合金达到峰值硬度,为311.5 HV0.2。     

微观组织对镁合金FSW焊缝应变硬化行为的影响

采用传统搅拌摩擦焊和冷源辅助搅拌摩擦焊对3 mm厚的AZ31B镁合金进行焊接. 利用电子背散射衍射、透射电子显微镜和静拉伸试验研究焊缝区的微观组织对力学性能的影响. 结果表明,液态二氧化碳不仅降低焊接峰值温度,还提高焊后冷却速度. 焊缝峰值温度的降低为激活{10-12}孪生行为创造了有利条件. {10-12}孪晶可降低基面织构的强度,也可进一步分割晶粒,起到细化晶粒的作用. 焊后冷却速度的提高使焊接过程中产生的大量位错保留在晶粒内部. 因此冷源辅助搅拌摩擦焊缝表现为具有大量{10-12}孪晶和位错的细晶结构. 在拉伸过程中,细晶强化和位错强化为主要强化机制. 孪晶界面可有效吸收和分解变形时产生的位错,从而协调应变和减小应力集中,使焊缝具有合理的应变硬化行为和强塑性匹配.