工业化制备7050铝合金厚板显微组织与力学性能

采用OM、TEM观察、室温拉伸试验,研究工业化制备大截面7050铝合金厚板微观显微组织和力学性能.结果表明:板材表层、1/4厚度层和芯部处均存在部分粗大晶粒组织以及晶粒尺寸分布不均匀现象,其中芯部粗大晶粒的尺寸、数量以及晶粒尺寸不均匀程度均高于1/4厚度层和表层;合金时效后晶内的析出相主要为η’相、η相以及少量GPⅡ区,表层晶粒内的析出相密度大于1/4层和芯部,且1/4层和芯部粗棒状的η相含量较高;合金的强度、硬度以及延伸率在厚度方向上呈梯度分布,表层硬度、抗拉强度（σ_b）、屈服强度（σ_0.2）和延伸率（δ）均最高,从表层到芯部,硬度、σ_b、σ_0.2以及δ均逐渐减小.      

7B04铝合金预拉伸厚板的微观组织与性能

研究了7B04铝合金材料在不同热处理状态下的微观组织和性能。结果表明,目前的单级固溶处理（470℃×80min）并未使合金内一次析出相充分回溶,经物相分析确定残留相为MgZn2,S（Al2CuMg）,T（Mg32（Al,Zn）49）及Al7Cu2Fe相等。T6状态下晶内析出相为细小GP区和η′相,晶界析出相为半连续状态,无明显的晶间无析出带（PFZ）存在,合金的抗拉强度达595MPa,电导率为31.7%IACS;在T7（115℃×7h＋160℃×12h）状态下,晶内的析出相为GP区、η′和η相,尺寸约为5～20nm,晶界有不连续的较为粗大相析出,有明显的PFZ存在,此时抗拉强度为532MPa,电导率为37.0%IACS;采用RRA处理可使合金获得较高强度和较高电导率,抗拉强度和电导率分别为575MPa和36.3%IACS,此时晶内析出相为η′和η相,晶界析出物粗大呈完全不连续分布,有明显PFZ存在。     

ZK60合金粉末烧结和热挤压后的组织与性能

采用雾化法制得ZK60合金粉末,并用掺胶法制备ZK60合金棒材,研究热挤压后ZK60合金的微观组织、相组成及力学性能.结果表明:合金粉末主要由α-Mg固溶体构成,呈枝晶与等轴晶混合组织,晶粒尺寸5～10μm;在后续热挤压过程中粉末之间结合良好,晶粒进一步细化,同时合金基体中大量析出MgZn_2球形纳米颗粒;经T5(175℃保温12h)热处理后,析出相密度呈增加趋势.挤压变形后材料的屈服强度(σ_(0.2))、最大抗拉强度(σ_(UTS))和伸长率(δ)分别为286.3MPa、337.7MPa及5.6%;随后T5处理可进一步提高强度((σ_(0.2))=300.1MPa,σ_(UTS)=340.5 MPa),增加塑性(δ=12.3%).     

回归再时效对超高强铝合金力学性能及组织的影响

在传统的回归再时效(retrogression and re-aging,RRA)工艺(峰时效)基础上降低预时效或再时效温度,对Fe和Si杂质含量高的超高强Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材进行RRA处理,通过拉伸性能和疲劳性能测试以及扫描电镜和透射电镜观察,研究RRA工艺对合金力学性能与组织的影响。结果表明:降低预时效或再时效温度都可明显提高该合金的塑性和抗疲劳损伤性能,略微降低合金的抗拉强度。采用峰时效温度(120℃)RRA处理后的合金,晶内的主要析出相为尺寸较大的η′相,不能被位错切割,合金强度较高(674 MPa),但塑性和抗疲劳损伤性能差,伸长率为11.1%,最终应力强度因子幅值ΔK=26.8 MPa·m1/2;降低时效温度可增加析出相中GP区粒子的比例,减小η′相的尺寸,从而提高塑性变形能力以及抗疲劳损伤性能。     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

喷射成形制备La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金

采用喷射沉积成形方法制备了La₆₂Al_15.7(Cu,Ni)_22.3块体非晶合金.结果表明,沉积态La₆₂Al_15.7(Cu,Ni)_22.3非晶合金比以往报道的采用甩带法制备的同成分非晶合金具有更大的约化玻璃转变温度和更宽的过冷液相区.非晶的晶化实验表明,晶化初期多种晶相同时结晶析出.483K退火时,在非晶基体中析出Al和AlNi.503K退火时进一步析出La和未知相.La₆₂Al_15.7(Cu,Ni)_22.3非晶合金在573K退火没有新相产生,合金晶化态组织由Al、AlNi、La和未知相组成.     

时效制度对1441Al-Li合金抗腐蚀性能的影响

对固溶态1441Al-Li合金板材分别进行T6时效,以及5%冷轧预变形后再进行150℃时效,即T8时效处理,通过晶间腐蚀(IGC)、剥落腐蚀(EXCO)实验、极化曲线测试及透射电镜(TEM)分析,研究时效制度对1441铝锂合金的室温抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能及微观组织的影响。结果表明,合金经T6或T8时效处理后,随时效时间延长,合金微观组织由欠时效的晶内析出均匀的δ′相,变为晶内析出δ′相和S′相,以及沿晶界析出平衡相δ相和S相,因此合金抗腐蚀性能顺序为欠时效峰时效过时效。与T6时效态相比,经T8时效处理后,晶内析出的δ′相和S′相的数量增加、尺寸减小、分布均匀;同时,沿晶界析出的δ相和S相数量减少,PFZ变窄,合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀能力提高。在3.5%NaCl溶液中进行的极化曲线测试表现出相同的结果。     

两种铝锂合金薄板析出相及动静态性能比较

采用常规拉伸性能测试、中心裂纹疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜分析研究了2A97铝锂合金1.5 mm厚度薄板T3态(6%冷轧预变形后自然时效)及T8态(6%冷轧预变形+150℃)时效时拉伸性能、疲劳裂纹扩展速率和微观组织的演变,并与2050铝锂合金薄板性能进行了比较。结果表明:2A97铝锂合金冷轧薄板T3态时效时析出大量非常细小且共格的δ′相,合金具有中强(抗拉强度约427 MPa)耐损伤(ΔK=30 MPa·m~(1/2)时,疲劳裂纹扩展速率da/dN≈1.0×10~(-3) mm·cycle~(-1))的性能特性。而T8时效(12～40)时合金具有强度高(抗拉强度大于560 MPa)的性能特性。T8时效时强化相包括T1相(Al_2CuLi),θ′相(Al_2Cu)和δ′相(Al_3Li);欠时效时为一定数量δ′相及θ′相和大量细小的T1相;峰时效及过时效阶段, T1相逐渐长大,δ′相逐渐减少甚至消失,θ′相粗化且数量下降。2050铝锂合金薄板T3态时效时未发现时效析出相,其疲劳裂纹扩展速率与2A97铝锂合金相当,但强度明显较低; T8态时效时强化相T1相及θ′相数量少于2A97铝锂合金,因而其疲劳裂纹扩展速率相对较低,但强度也显著低于2A97铝锂合金。     

楔横轧成型电机轴的组织与性能

本文研究了35MnVN钢经不同温度加热,进行楔横轧成型电机轴空冷后的组织与性能。这种成型电机轴具有非常细小的铁素体-珠光体组织,其σ_b为870~900MPa,σ_s即(σ_0.2)为759~796MPa,σ_k为69~134J/cm²。     

0Cr20Ni65Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明：合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M₂₃C₆型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M₂₃C₆型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。     

基于厚向组织性能考量的7B50铝合金中厚板回归再时效热处理

为解决T6态高强铝合金强度高而耐蚀性难以满足使用需求,采用三级时效工艺来改善析出强化相特别是晶界析出相的形貌、尺寸、分布等,并通过研究不同回归处理制度对组织、性能的影响而获得适宜7B50铝合金中厚板的三级时效工艺.研究发现提高回归温度或延长回归时间均会使中厚板心部及表层组织的晶内和晶界析出相发生粗化并析出稳定η-MgZn₂相,导致强度下降、电导率上升,其中回归温度对强度和电导率的影响显著.三级时效处理虽使晶内析出相尺寸有所增加,但却使T6态连续分布的晶界析出相呈断续分布,结合心部和表层强度及电导率测量结果认为合适的回归处理制度为165℃/6 h.然而,热轧引起中厚板表层较心部更为严重的变形使表层含有更多的亚晶或亚结构且其分布更均匀,从而使表层更快到达峰时效,进一步的回归再时效处理则使表层析出更多稳定η相,而η相的形成与晶内析出相的粗化长大是造成表层和心部强度差异的关键.虽然淬火/三级时效态表层和心部的晶粒结构存在差异,且局部出现亚晶合并长大,但其对强度的提升效果远低于表层析出稳定η相所引起的强度下降.可见,三级时效工艺并不能缓解7B50铝合金中厚板心部和表层的性能差异,但可使表层和心部的强度、电导率满足某实际工况要求.     

无钴马氏体时效合金

对含铜无钴马氏体时效合金系列进行了研究。固溶处理时第2相Fe₂Mo完全溶解的温度不能低于950℃。含钼量为≤6%的合金,高温逆转奥氏体再结晶处理温度为950℃;含钼量大于6%的合金,再结晶处理的温度,随钼含量增加而提高。再结晶的光学显微组织呈长方块状,未再结晶的光学显微组织呈细条束状。540℃时效处理,主要沉淀相为Ni₃Mo和Fe₂Mo,前者为棒状,后者是圆点状。Fe-Ni15Mo6-Cu1-Ti合金,经950℃固溶和再结晶处理,540℃时效3h,常规力学性能相当于18Ni（250）的水平。     

铌微合金化400 MPa Ⅲ级钢筋的开发

采用40 t EBT电弧炉40 t LF 150mm × 150mm方坯连铸工艺 ,开发了成分(%)为: 0.17～0.25C,1.20～1.45Mn,0.02～0.04Nb的400 MPaⅢ级Φ10～25mm铌微合金化钢筋。钢筋的力学性能为σ_s 420～490 MPa ,σ_b 590～680 MPa ;δ₅ 24%～30% ,自然时效8周后屈服强度下降较少。生产的Nb微合金化400 MPa Ⅲ级钢筋符合GB1499-1998标准要求。用0.02 %～0.04%Nb取代0.05%～0.10%V时,吨钢成本显著降低。     

C90耐腐蚀油管用钢Cr3的开发

根据C90耐腐蚀油管对力学性能和抗腐蚀性能的要求,设计和开发出成分(%)为:C 0.24,Cr3.05,Mo 0.48,Ti 0.02的Cr3型C90级耐腐蚀油管用钢。衡钢采用30 t EBT电弧炉-LF(VD)-Φ110~140 mm HCC工艺生产的Cr3型C90级耐腐蚀管用钢力学性能为σ_0.5 680 MPa,σ_b 780 MPa,δ₅₀ 24%,A_KV 51~60 J。按API5CT试验,该钢抗硫化氢应力腐蚀率为:液相0.2375 mm/a,气相0.6263 mm/a,优于28CrMoTi钢和SM90钢。     

预时效制度对6016铝合金机械性能和析出相的影响

通过第一性原理计算、硬度测试、拉伸测试、X射线衍射（XRD）以及透射电镜（TEM）等手段研究了预时效处理对6016合金机械性能以及析出行为的影响.结果表明:预时效处理能够抑制自然时效的负作用, 其中110 ℃×10 min预时效处理能够显著抑制板材的自然时效, 使板材保持良好的成形性（σ_0.2: 109.65MPa）; 预时效能够提高烤漆强化效应, 110 ℃×10 min预时效处理的烤漆性能较优（σ_0.2:212.29 MPa）, 且随着预时效时间的增加和温度的升高, 烤漆强化效应降低; 不同预时效处理并不能改变基体中相的成分, 主要为α-Al和Mg₂Si 2种相,且随时间的增加和温度的升高, Mg₂Si相略微增多; 预时效处理后的试样在烤漆之后有更多针状的β"相析出且机械性能更好, 这与第一性原理计算的β序列的理化性质相符合.      

7129-T5合金的生产工艺研究

对于汽车用7129-T5合金的生产工艺进行了研究,生产出了满足客户力学性能要求（σb≥380MPa,σ0.2≥338MPa,δ5≥9％）的产品。在本研究的工艺条件下,T5态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率可达440MPa、390MPa和18％。     

人工髋关节用复合多孔钛股骨头制备方法的研究

本研究采用等离子旋转电极制取的Tc4钛合金球形粉末,涂覆在致密芯杆上,制成柄部表面多孔层厚度约2mm的复合多孔钛股头。本文着重研究了原始粉末粒度、烧结制度、基体表面粗糙度对复合多孔层的孔径、孔隙度以及多孔层与基体间结合强度的影响,同时还测定了复合多孔钛股头的机械性能。研究结果表明,材料的最大孔径主要取决于原始粉末粒度,并随粉末粒度的增大而线性增加。影响结合强度的主要因素是烧结制度、原始粉末粒度和基体表面粗糙度。其结合强度随烧结温度的提高、保温时间的延长、原始粉末粒度的下降和基体表面粗糙度的增加而增加。孔隙度仅取决于粉末的堆积状态。所获得的复合多孔钛股头的机械性能为σ_b=830~880 MPa,σ_0.2=810~840 MPa,σ=9.5~12.0%,ψ=26.0~33.0%。     

冷却速度对Zn--5 Al--0.1 RE--x Si合金显微组织及耐蚀性能的影响

运用扫描电子显微镜/能谱仪、X射线衍射、盐雾实验、电极化曲线等手段,研究冷却速度和Si对Zn-5Al-0.1RE合金组织及耐蚀性能的影响.结果表明,Zn-5Al-0.1RE-xSi合金由先析出的η-Zn和η-Zn+α-Al共晶组织组成,前者均匀分布在相邻的η-Zn+α-Al共晶胞的边界上.降低冷却速度和Si的加入,均使Zn-5Al-0.1RE-xSi合金单位面积的晶粒增大,晶界减少,合金耐蚀性能提高.Zn-5Al-0.1RE-xSi合金耐蚀性能的差异与合金凝固组织及合金腐蚀产物中Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O和ZnO的相对量有关.