激光冲击强化对AZ31和AZ80-T6镁合金显微组织及力学性能的影响

为了研究激光冲击强化(LSP)对镁合金力学性能的影响,采用电子万能拉伸机和显微硬度测试仪研究AZ31和AZ80D-T6镁合金拉伸应力-应变曲线和显微组织。结果表明:经LSP处理后,AZ80-T6和AZ31合金的抗拉强度分别增加4.6%和15.7%,其表层硬度分别增加22.7%和31.8%;AZ31合金激光冲击强化效果比AZ80D-T6合金的更加显著,激光冲击产生高幅残余压应力和高密度孪晶以及细小片层状、短棒状或动态析出β相,晶粒细化形成超细晶,并讨论预时效β析出相对镁合金激光冲击强化的影响和拉伸断口特征。     

预时效对AZ80镁合金形变热处理组织及性能的影响

针对AZ80镁合金采用了固溶处理+预时效+形变+时效处理的工艺路线,研究了预时效及随后的形变对其组织和性能的影响.试验结果表明,固溶处理使绝大部分Mg17Al12相溶入了α-Mg基体.形变处理后,晶粒被拉长,颗粒相或杂质沿变形方向分布,出现明显的纤维组织,晶粒内部出现了大量交错的形变孪晶.变形程度越大,加工硬化效果越显著,到30％时,硬度增长缓慢.形变前预时效增加了再结晶的形核,在形变后的时效处理过程中,发生了再结晶,形变产生的纤维组织消失,生成了等轴晶粒,形变程度越大,再结晶后的等轴晶粒越细小.再结晶软化和时效析出强化共同作用,使得AZ80镁合金的硬度比时效前略有升高.因此,形变热处理能有效地改善AZ80镁合金的组织和提高其力学性能.     

固溶处理对一种新型亚稳定β型钛合金组织与力学性能的影响

研究了固溶处理对一种亚稳β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb钛合金组织与力性能的影响。结果表明:经(α+β)固溶后的组织为拉长的β晶粒,晶界和晶内析出球状初生α相;时效后,晶内β基体上均匀析出细小针状的次生α相。β单相区固溶后的组织为等轴β晶粒;时效后,晶界析出取向相近的次生α相片层,晶内析出针状、平行交叉的次生α相。随固溶温度的升高,初生α相体积分数减少,β晶粒度增加。经(α+β)固溶+时效后,析出的次生α相细小;经β单相区固溶+时效后,析出的次生α相较粗大;经固溶后,合金拥有较高的强度和塑性,且随固溶温度的升高,强度减小,塑性增加;(α+β)固溶时效强化大于β单相区固溶时效强化,二者差约60 MPa。     

热处理对选区激光熔化成形M2052合金组织性能的影响

目的综合提升选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形M2052锰铜合金的力学性能。方法利用SLM技术成形M2052锰铜合金,并通过固溶、时效及固溶+时效等热处理方法对其成形态组织进行调控。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对合金的显微组织、晶粒形貌、拉伸断口形貌及物相组成进行分析,并通过拉伸性能、冲击性能测试,分别评价SLM成形及热处理后的屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性。结果 SLM成形的M2052合金经过固溶处理后,形成了典型的类孪晶结构;时效处理后的组织和SLM成形态类似,形成了细微的亚孪晶组织;固溶+时效处理后,类孪晶组织粗大。四种状态的显微组织均由单相γ固溶体组成,时效态和固溶+时效态析出了α-Mn相,但时效态析出含量较多。SLM成形态具有较高的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2(636 MPa和548 MPa),时效处理能提高合金的σb和σp0.2(707MPa和570MPa),但是冲击韧性和延伸率(5.5J和8.5%)较差;而固溶处理能显著提高合金的冲击韧性和延伸率(23.5 J和22.25%)。综合比较,固溶+时效态试样具有最好的力学性能(冲击韧性为17 J,延伸率为10.8%,σb为503 MPa和σp0.2为322.5 MPa)。断口分析表明,四种状态下均为韧性断裂。结论固溶+时效热处理可以在存在单相γ固溶体条件下析出少量的α-Mn相,综合提升锰铜合金的力学性能。     

热处理对汽车用AZ31镁合金组织性能的影响

研究了热处理对镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在固溶时间6 h时,随着固溶温度的增加,镁合金硬度下降,冲击吸收功逐渐升高。在时效温度220℃时,随着时效时间的增加,镁合金冲击吸收功逐渐下降。镁合金经固溶处理后,β相逐渐固溶到α相基体中;220℃/6 h时效处理后,主要为晶界的β相析出,晶内析出较少。经固溶+时效处理时,β相比时效处理时析出更弥散。镁合金经410℃/6 h固溶处理后得到较优的强韧性组合。     

固溶、变形与时效复合处理对AZ61镁合金组织和硬度的影响

对AZ61镁合金进行了固溶处理、形变及时效处理的复合处理试验,研究了形变量及时效工艺参数对合金组织和硬度的影响规律。结果表明,AZ61镁合金经固溶处理后,原始组织中枝晶间的大部分网状的Mg_(17)Al_(12)第二相溶入α-Mg基体,形成了过饱和固溶体,合金硬度降低。经形变处理后,出现了形变孪晶组织,同时产生了加工硬化现象,其效果随变形量的增加而增大。将AZ61镁合金形变后再进行时效处理,由于镁合金的低层错能,又重新生成了再结晶等轴晶粒,再结晶之后的晶粒尺寸随形变量的增大而变小。在时效析出第二相的强化作用下,合金硬度随时效温度变化呈先升高后降低的趋势,峰值时效温度为200℃。     

时效硬化Cu-2Ti合金表面纳米化过程研究

研究了Cu-2Ti(质量分数,%,下同)合金固溶态和时效态的表面纳米化过程,并对其显微组织进行了初步分析表征。结果表明:Cu-2Ti合金固溶+表面纳米化、固溶+时效+表面纳米化的表面都出现了明显的分层现象。最表层组织均匀、晶粒细小,厚度依纳米化时间不同而异,是剧烈塑性变形导致的细晶层;该层与基体粗晶层之间界面明显,呈现高密度的形变孪晶,没有从细晶到粗晶的过渡区。这可能是由于晶粒的细化,使得变形机制由孪生到位错滑移转化而引起的。固溶+表面纳米化+时效态试样在分层界面处硬度急剧升高,分析认为可能是析出强化、孪生强化以及细晶强化共同作用的结果,显著提高了表层的硬化深度。     

热处理对SLM成形的Inconel 718合金组织的影响

研究了固溶+双级时效处理对激光选区熔化(SLM)工艺制备的Inconel 718高温合金微观组织形态和析出相的影响。结果表明,SLM沉积态合金为椭圆状晶组织,其由细小柱状晶组成。沉积态合金经固溶处理后转变成等轴细晶组织,且随固溶温度升高,晶粒尺寸增大。经固溶+双级时效处理后,合金会在晶界和晶内析出多种析出相,在940~1 020℃固溶过程中晶界析出短棒状δ相(Ni3Nb),在620~720℃时效过程中晶内析出针状δ、圆盘状γ″(Ni3Nb)和黑点状γ′相(Ni3Al,Ti)。     

预孪生化镁合金时效微观组织研究

对铸造Mg-8Zn-2Y-1Zr合金进行了固溶处理、预拉伸变形和时效处理,采用金相显微镜及透射电子显微镜等研究了经3%预拉伸变形的Mg-8Zn-2Y-1Zr合金时效微观组织。结果表明:经3%预拉伸变形的固溶态合金试样晶粒内产生大量孪晶,其硬度值比未变形的固溶态合金试样提高了HV6.9。经3%预拉伸变形的固溶态合金试样经160℃时效处理后,时效进程中产生大量GP区。峰时效阶段合金中存在大量弥散分布的短杆状沉淀相和未完全脱溶的沉淀相,此时合金硬度达HV86.2。过时效阶段部分沉淀相已长大为长杆状,但基体中仍存在大量弥散分布且尺寸细小的短杆状沉淀相,孪晶界上的短杆状沉淀相不仅析出密度高于基体,且发生约86°的转动。     

Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金中α相的析出行为及对力学性能的影响

对比研究了Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金双时效和单时效对α相析出行为及力学性能的影响。组织观察显示,合金固溶淬火后得到等轴β晶粒。经过低温预时效后,在β晶内获得均匀弥散的α相团簇组织,但在β晶界出现无析出区(PFZ)。这种β晶内/晶界分区析出特征直接影响后续高温时效形貌。双时效后,在β晶内析出细小均匀的α相,但在β晶界,α相呈粗大片状。与之相比,单时效后,α相分布较为均匀,都为粗大层片。拉伸结果表明,与单时效试样相比,双时效试样抗拉强度高达约1630 MPa,但延伸率较差(约2%)。这种高强度归结为组织中亚微米、纳米量级α粒子强烈的析出强化效应,而急剧的延性损失主要源于β晶界处粗大α片诱发的形变局域化进而导致早期沿晶脆性断裂。     

时效前冷变形对Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金组织及力学性能的影响

对热轧态Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金进行固溶+时效和固溶+冷轧+时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能力学试验机等研究了各状态合金的微观组织及力学性能。结果表明,冷轧可使饱和Al-Zn固溶体分解,并动态析出Zn相,同时冷轧还促使合金晶粒细化以及位错增殖。人工时效可使合金内析出高密度η′相,而冷轧所导致的高密度位错促进了析出过程并加速了η′相向η相的转变。时效前冷轧可明显优化Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金的力学性能,Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金经固溶+冷轧+70 ℃人工时效后,其屈服强度和极限抗拉强度分别为413和462 MPa,其强化机理包括细晶强化、位错强化和析出强化。而120 ℃时效会加速位错湮灭,从而削弱位错强化效果。     

固溶处理对AZ80镁合金显微组织的影响

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了固溶工艺对AZ80镁合金时效处理后显微组织的影响.研究发现,不同固溶工艺获得的组织对200 ℃时效处理后β-Mg17Al12相的析出方式、数量及形貌有较大的影响.时效处理4 h后,析出方式以不连续析出为主,固溶不彻底的合金时效析出相较多;时效时间延长至12 h时,固溶彻底的合金其析出方式以晶内的连续析出为主,连续析出相阻止了晶界处不连续析出相的形核与长大,而固溶不彻底的合金其析出方式仍然以不连续析出为主,部分析出相向α-Mg晶粒内生长.     

固溶时效处理对7005铝合金冲击性能的影响

采用光学显微镜、SEM和冲击试验机研究了固溶时效处理后的7005铝合金的冲击性能。结果表明,7005铝合金铸态组织中晶界比较宽大,并且在晶内存在大量的非平衡析出相,经固溶时效处理后晶粒内的颗粒析出相的数量大量减少。铸态合金晶界上析出相含有较多的Zn、Mg、Mn元素,固溶时效后在合金晶粒内部存在的析出相主要为η(MgZn₂)平衡相,在晶界上仍然残留有部分AlZnMg(Mn)析出相,该析出相具有较好的热稳定性,无法完全回溶。固溶时效后,合金晶粒内的颗粒状析出相大部分溶入基体,使固溶度增加而使合金强度增高,改善了7005铝合金的冲击性能。     

热处理工艺对AZ80镁合金组织和硬度的影响

挤压态AZ80镁合金分别在380、410、440℃固溶处理2h,固溶后的部分镁合金分别进行单级时效及双级时效处理。研究了固溶温度、单级时效及双级时效处理对AZ80镁合金组织和硬度的影响。结果表明:随固溶温度的升高,β-Mg_(17)Al_(12)共晶组织逐渐分解溶入α-Mg基体中,合金硬度也随之升高,440℃时晶粒变粗大;单级时效处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相以连续和非连续的形式从α-Mg基体中析出,导致硬度大幅提高;双级时效处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相的析出数目更多,尤其是晶内β-Mg_(17)Al_(12)相的连续析出,最高硬度能达到88.32 HV。     

铸造Mg-5Zn-0.6Zr-1RE-2Y镁合金的低温时效硬化及组织

对铸造Mg-5Zn-0.6Zr-1RE-2Y镁合金进行450℃固溶+100℃时效处理,时效时间0～5个月,并通过显微硬度测试、XRD、光学金相、SEM、EDS等方法对合金时效过程中的合金相和显微组织的演变进行了研究.结果表明,450℃×12 h固溶和100℃时效后,合金随时效时间延长,晶内时效硬化效应增强,100℃时效3个月时达到硬化峰值87 HV.时效初期时合金晶内析出W相,随着时效时间的延长,合金晶内形成长周期结构X(Mg12 YZn)相,并析出β'1(MgZn)相,且含量逐渐增多.长周期X(Mg12 YZn)相和细小针(棒)状的β'1(Mgzn)相的形成是Mg-5Zn-0.6Zr-1RE-2Y合金低温时效强化的两个主要来源.     

AZ91镁合金的形变热处理

用金相显微镜、扫描电镜等分析手段及力学性能测试,研究了形变热处理对AZ91合金组织及力学性能的影响。结果表明,AZ91镁合金拉伸变形主要是以孪生的方式进行。拉伸变形后的合金经时效处理时,β-Mg17Al12首先在孪晶内及孪晶界处弥散析出,随着时效时间的延长,析出物的量不断增加。当孪晶内析出物的量达到一定值时,在晶界处出现了非连续的片层状β-Mg17Al12相,晶内也出现了少量的连续析出的β-Mg17Al12相。未发生变形的AZ91镁合金时效处理时,β-Mg17Al12相仅在晶界处以非连续的方式呈片层状形式析出。AZ91镁合金变形试样经时效处理后,其室温抗拉强度均高于经过相同工艺时效处理后的未变形试样,且当时效时间为12 h时达到最大值。     

激光冲击Ti834合金强化层显微组织演变

激光冲击强化(laser shock processing,LSP)作为一种全新的表面强化技术凭借其强化效果好、可控性强、适应性好等优点在提高关键零部件服役寿命上发挥着不可替代的作用。本研究采用透射电子显微镜(TEM)观察LSP试样塑性变形层内显微组织结构特征的演变,构建了不同冲击次数下表层和深度方向上的显微结构演变示意图。结果表明,Ti834合金经激光冲击强化后塑性变形层内产生大量位错,且随着冲击次数的增加,塑性变形愈加剧烈,位错密度也进一步增加。沿深度方向上可以观察到随应变率递减而形成的典型微观结构特征,其中包括有形变孪晶(MTs),高密度位错墙(DDWs),位错缠结(DTs),位错阵列(DAs)和位错线(DLs)等。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

Zn含量对AM60B-xZn镁合金热处理显微组织和力学性能的影响

采用OM、XRD、TEM、硬度计和电子万能试验机研究了热处理对AM60B-x Zn(x=0、1、2、3、4、5)合金组织和力学性能的影响。结果表明:Zn元素能细化AM60B合金晶粒,并提高合金的力学性能。AM60B-x Zn合金经过固溶处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相分解固溶到α-Mg基体中,AM60B-x Zn镁合金的强化机制为细晶强化和固溶强化;通过180℃时效处理后,AM60B-x Zn合金在18~24 h时硬度达到峰值,其中AM60B-4Zn合金时效峰值硬度最高,时效析出β-Mg_(17)Al_(12)相和Mg Zn化合物相主要分布在晶界上,时效沉淀析出强化是硬度提高的主要原因。     

热处理对Mg-6Zn-1.5Cu合金组织及性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学万能试验机等手段研究了铸造Mg-6Zn-1.5Cu合金在不同状态下的组织,性能及断裂行为。结果表明,合金的铸态组织主要由α-Mg相,在晶界处呈连续或半连续分布的(α-Mg+MgZn_2+Mg_2Cu+CuMgZn)共晶相和晶内呈孤立的颗粒状相组成。合金在450℃固溶12~36h和180℃时效12~36h范围内,随着保温时间延长,固溶效果和时效强化效应逐渐增加;当固溶和时效时间超过28h后,固溶残余的共晶化合物和时效析出强化相均有粗化现象。合金在时效28h后获得了良好的组织,最大抗拉强度达265 MPa,最大伸长率达5.90%。铸态合金的断裂方式呈解理和沿晶断裂特征,时效处理后合金的断裂方式以沿晶和穿晶断裂混合模式存在。