固溶温度对Al-Cu-Mg-Ag合金显微组织与力学性能的影响

通过金相显微镜、透射电镜、扫描电镜和室温拉伸试验研究了固溶温度对Al-Cu-Mg-Ag合金显微组织与力学性能的影响。结果表明: 随着固溶温度提高(500~520 ℃), Al-Cu-Mg-Ag合金在190 ℃/2 h时效过程中析出的Ω相数量密度逐渐增加, 而且Ω相的大小更均匀, 从而导致合金的强度和热稳定性逐渐提高。热暴露(200 ℃/1 000 h)后, Ω相数量密度显著下降, 从而导致Al-Cu-Mg-Ag合金的强度大幅下降。在热暴露过程中, Ω相的直径方向增长速率远远大于厚度方向增长速率。     

新型钴基高温合金长期时效组织演化研究

新型钴基高温合金具有比镍基高温合金更高的γ′强化相稳定温度,其有望替代镍基高温合金应用于涡轮盘等服役环境苛刻的工程部件。为了解决钴基高温合金长期服役环境下的组织稳定性,对两种不同C含量的新型钴基高温合金进行900℃长期时效研究,系统解析了铸造态和固溶时效2种处理条件下γ′相和碳化物的尺寸、分布、成分和形貌演化规律。研究结果表明：两种钴基高温合金中γ′相的粗化均遵循LSW熟化理论,固溶时效态合金中γ′相的粗化速率高于铸态合金;含C钴基高温合金中的碳化物形貌和尺寸在长期时效过程中未见明显变化,当时效时间达到5000 h后,碳化物周围出现无析出区,并且固溶时效态合金中碳化物周围的无析出区面积更大,这主要是Ta、Ti等元素扩散降低了γ′相的热稳定性并发生溶解造成的。     

稀土Er对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和力学性能的影响

通过室温拉伸和高温拉伸实验以及金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射测试,研究了稀土Er对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和力学性能的影响。结果表明: Al-Cu-Mg-Ag合金中添加微量Er元素后,合金晶粒尺寸明显减小;Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中以Al₈Cu₄Er相存在,没有观察到Al₃Er相;随着Er含量升高,Al-Cu-Mg-Ag合金中Ω相析出受到抑制,进而导致合金的室温和高温力学性能显著下降。     

固溶和时效处理对铸造Mg-7.5Gd-3Y-0.5Zr合金动态冲击行为的影响

本研究采用金相观察、扫描电镜观察、能谱分析、X射线衍射、硬度测试以及分离式霍普金森压杆等手段,探究了经固溶和时效处理后Mg-7.5Gd-3Y-0.5Zr合金在室温条件下的动态冲击行为。结果表明：固溶态和时效态合金均表现出优异的抗冲击性能,固溶态合金在应变速率为3649s-1时合金抗压强度最高为507MPa;时效处理的合金,在4079s-1高应变速率下表现出了574.5MPa超高的抗压强度。固溶态合金随着应变速率的增加,动态析出相明显增多,合金性能明显提升,动态析出粒子与方块状富稀土粒子协调作用阻碍了位错运动,使合金保持优良的抗冲击性能。较固溶态合金而言,时效态合金动态析出相体积分数减少,随着应变速率的增大,动态析出也呈现减少的趋势,在高应变速率4079s-1时未观察到动态析出粒子。因此,时效态样品在变形过程中,纳米析出相是影响合金性能的主要因素,随着应变速率的增加,纳米析出相作用更加突出。     

热处理对含钪Al-Cu-Li-Zr 合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸实验, 研究了固溶热处理制度和时效前预变形对Al-Cu-Li-Sc-Zr 合金拉伸力学性能和显微组织的影响。结果表明, 适当提高固溶温度或延长固溶时间可以促进过剩相的溶解, 提高合金的强度和塑性;时效前适量的预变形促进T1相的大量、弥散、细小析出, 显著提高合金强度。过大的预变形量使T1相变得粗大且分布不均匀, 合金强度降低。合金适宜的固溶制度为530 ℃保温60 min, 冷水淬火, 适宜的预变形量为3.5%。     

固溶和时效处理对铝热法制备Cu-Ti合金组织和性能的影响

Cu-Ti合金作为导电弹簧,互联接插件等重要元器件的制备材料,其大规模工业制备方法和热处理工艺仍是当前铜合金领域亟需开发和推进的重点。本文采用具有工艺简单、环保节能、成本低廉等优点的铝热法制备了Ti含量分别为1.0 wt.%、4.5 wt.%、10.0 wt.%,即成分区间较大的Cu-Ti合金,且进一步采用固溶和时效处理来调控合金的综合性能。结果表明时效态的Cu-1.0 wt.%Ti和Cu-4.5 wt.%Ti合金中Ti元素主要呈固溶状态,只有非常少量尺寸较小的析出相,而Cu-10.0 wt.%Ti合金中存在大量尺寸较大的Cu4Ti相析出。随着Ti含量的增加,合金的导电率有明显降低的趋势,而硬度和强度则呈现与之相反的趋势。对于成分相同的合金,相较于固溶状态,时效后导电率先略微下降然后上升,450 °C时效4 h后,三个成分合金的导电率均高于固溶态合金;450 °C时效2 h后,Cu-1.0 wt.%Ti和Cu-4.5 wt.%Ti合金均获得了硬度、强度和延伸率的最大值,Cu-10.0 wt.%Ti合金的硬度和延伸率也获得了极大值,其屈服强度和抗拉强度则是随着时效时间呈略微下降的趋势。     

新型Al-Cu-Li合金时效过程中组织和性能的变化研究

通过拉伸试验和透射电镜(TEM)等分析测试手段, 研究了一种新型Al-Cu-Li合金在固溶+预拉伸+人工时效过程中组织和性能的变化。结果表明, 143 ℃下时效65 h后合金的强度达到峰值, 抗拉强度为559 MPa, 屈服强度为472 MPa, 延伸率为6.7%, 塑性损失较为严重;透射电镜(TEM)观察分析表明, 合金中的主要析出相是T1相, δ'相析出较少。2%预拉伸引入的适量密度位错为T1相提供了形核位置, 既提高了T1相的形核率, 又使T1相的分布均匀弥散。T1相的数量密度和尺寸随着时效的进行而增大。峰时效状态下, T1相长大较为明显, 尺寸达到200 nm, 尺寸均匀性减弱。结合显微组织和拉伸性能比较分析, 合金时效35 h后可得到良好的组织和力学性能匹配。     

热处理对铸态Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织性能的影响。结果表明,固溶处理时,随着固溶时间延长,合金枝晶逐渐溶解、晶粒逐步球化,适宜的固溶处理制度为510℃×8 h,此时合金组织分布均匀,析出少量细小的二次颗粒相,延伸率较高;合金适宜的时效处理制度为200℃×16 h,此时偏聚在晶界处的合金相析出迁移,晶界清晰,组织均匀度高,合金屈服强度达到136.3 MPa,较铸态提升16.5%。510℃固溶8 h+200℃时效16 h处理后,组织均匀度和弥散程度进一步提升,抗拉强度和硬度分别达到178.2 MPa和59.6HB,相对铸态合金分别提升了21.6%和23.4%。     

Cu含量对T6及T8态时效超高强铝锂合金时效析出相和强度的不同影响

采用透射电子显微镜和室温拉伸性能测试,研究了Cu含量对Mg、Ag、Zn复合微合金化的新型超高强铝锂合金Al-xCu-1.2Li-X（x=4.2、4.5）冷轧薄板的时效析出相和强度的影响。结果表明：T6（165 ℃/24 h）及T8态时效时,不同Cu含量的超高强铝锂合金的析出相包括大量的T₁相、较多的θ′相、部分GP区和δ′/GP/δ′复合相以及少量的S′相;T6态时效时,高Cu含量更有利于合金中GP区及θ′相的析出而导致T₁相的数密度减少,因而强度较低、伸长率相对较高;T8时效时,高Cu含量则有利于T₁相和θ′相的同时析出,导致其数密度大幅度增加,同时S′相和GP区的析出受到抑制,因此随着Cu含量增加,合金强度增加、伸长率小幅度下降;T8态时效后,高Cu含量新型超高强铝锂合金的抗拉强度达661.7 MPa、伸长率约为6%。     

时效时间对Al-Mg-Si合金组织及弯曲性能的影响

采用室温拉伸和弯曲试验研究了时效时间对2种不同成分Al-Mg-Si合金弯曲性能的影响规律,并采用扫描电镜、透射电镜等手段从微观组织角度揭示了其相关机理。结果表明,失稳伸长率(断后伸长率与均匀伸长率的差值)越大,合金弯曲性能越好;随着时效时间从2 h增加至10 h,晶界析出相数量减少、间距增加,2种合金的弯曲性能均逐渐提高,弯曲角分别从90.8°、79.0°增加至104.5°、102.5°;Si含量较高的合金(Mg含量0.756%、Si含量0.796%,质量分数)中,Si原子容易在晶界处偏聚形成较多的富Si相和Si单质,从而降低材料的弯曲性能。     

焊接速度及焊后时效处理对Al-Cu-Mg-Ag合金电子束焊接接头性能的影响

通过拉伸测试、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)和金相显微镜(OM)等手段, 研究了焊接速度以及焊后时效处理对Al-Cu-Mg-Ag合金电子束焊接接头性能的影响。结果表明: 随焊接速度提高, 焊接接头强度呈先上升后下降的趋势, 并在焊接速度1 200 mm/min时获得最大值358 MPa;焊后时效处理可以提升焊接接头抗拉强度, 其中焊接速度为1 200 mm/min时的焊接接头抗拉强度最大, 可达412 MPa, 为母材强度的77.6%。焊后时效合金性能的提高主要得益于θ'和X相的析出, 而焊缝熔合区晶界处Cu元素的偏析抑制了Ω相的析出。     

Si添加对快速凝固/粉末冶金镁合金组织及力学性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金工艺分别制备Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn及Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn-2Si合金挤压棒材。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸机,研究了Si添加对Mg-Al-Zn-Mn合金显微组织及室温力学性能的影响。结果表明,与热压Mg-Al-Zn-Mn合金相比,热压Mg-Al-Zn-Mn-Si合金内晶界上网状分布的Mg17Al12相减少,晶内出现多边形状Mg2Si相。热压后的反向挤压过程中Mg-Al-Zn-Mn合金与Mg-Al-Zn-Mn-Si合金组织均发生连续动态再结晶,其中Mg-Al-Zn-Mn-Si晶粒细化较好,伸长率较大,第二相Mg2Si与基体接合良好,但Mg2Si相周围出现的应力集中导致屈服强度和抗拉强度降低。随着反向挤压温度上升,反向挤压制备的两种合金屈服强度和抗拉强度均降低,而伸长率增大。     

微量铒对Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu合金 组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了含铒0%、0.4%、0.6%的Al-Zn-Mg-Cu合金, 用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及透射电镜研究了Er对合金的组织及性能的影响。试验结果表明, 含Er合金在凝固过程中形成一次Al₃Er相, 该相与α(Al)基体具有相同的晶体结构, 晶格常数接近, 可以有效的细化合金晶粒, 提高合金的抗拉强度, 在T6状态下含0.4%Er的2^#合金抗拉强度为577.12 MPa, 屈服强度为514.96 MPa, 延伸率为11.8%。     

NiTi形状记忆合金高温形变机制研究

NiTi形状记忆合金因具有独特的形状记忆效应和优异的机械性能,而在消防领域具有重要的应用。本文针对NiTi合金在消防领域中常会处于高温环境这一情况,对NiTi形状记忆合金的高温力学性能进行了研究。并利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)多种表征手段,对NiTi合金的相变行为和微观结构进行了深入的分析、探讨。     

不同峰时效处理后Al-Cu-Mg-Ag合金的显微组织和晶间腐蚀性能

通过维氏硬度试验、拉伸试验、晶间腐蚀试验、极化曲线试验以及透射电镜和扫描电镜观察,研究了不同峰时效状态(165 ℃/16 h、180 ℃/6 h和190 ℃/2 h)下Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能、显微组织和晶间腐蚀性能的差异。研究结果表明: 3种峰时效状态下,180 ℃/6 h时效状态合金的Ω相和θ'相总数量密度最高,其抗拉强度和屈服强度分别为513.6 MPa和463.4 MPa。当时效温度达到190 ℃时,θ'相迅速粗化从而抑制Ω相的析出,降低了Ω相的数量密度。另外,不同峰时效状态的无沉淀析出带(PFZ)宽度从大到小依次为: 180 ℃/6 h>190 ℃/2 h>165 ℃/16 h。由于在晶间腐蚀过程中,PFZ作为阳极优先被腐蚀,因此180 ℃/6 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最差,而165 ℃/16 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最好。     

固溶处理对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织与性能的影响

通过力学性能、电导率测试和差示扫描量热法(DSC)、能谱分析(EDX)及光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察, 分析研究了固溶处理对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织与性能的影响。结果表明: 当固溶时间为30 min时, 随固溶温度升高, 合金的拉伸强度和硬度先升高后降低, 520 ℃固溶温度下合金的力学性能最好; 520 ℃下, 随固溶时间的延长, 合金力学性能也呈现出先升高后降低的趋势; 520 ℃/30 min固溶处理的合金能获得最佳时效组织模式, T1相数量多、尺寸细小、弥散分布, 合金的综合力学性能最佳, 在此固溶制度下合金的断裂机制呈现穿晶断裂和沿晶分层断裂的混合断裂模式; 固溶温度为525 ℃时合金有局部过烧现象。     

不同淬火冷却介质对高锌7系铝合金组织性能的影响

采用透射电镜组织观察和力学性能测试, 研究了3种淬火冷却介质对含Zn量为8.9%的7系铝合金力学性能和微观组织的影响。研究表明采用室温水淬火冷却, T6时效后合金强度硬度最高、晶内细小弥散析出相最多、粗大平衡相最少; 采用空气淬火冷却, T6时效后合金强度硬度最低、晶内析出的粗大平衡相最多; 采用沸水冷却淬火T6时效, 合金强度硬度介于空冷淬火和室温水淬火之间, 晶内粗大析出相的量少于空冷淬火。     

Al3Zr弥散相对铝锌镁合金板材微观组织及强度的影响

采用室温拉伸测试, 结合金相显微镜、背散射电子衍射、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜等表征手段, 研究了在Al-4.4Zn-1.2Mg合金板材中引入共格Al₃Zr弥散相对其微观组织及强度的影响机理。Al₃Zr弥散相抑制了再结晶, 基于含Zr合金热轧板材中再结晶驱动力和Al₃Zr弥散相钉扎晶界阻力, 通过理论计算, 预测了再结晶分数为45%, 这与实验值40%相符。Al₃Zr弥散相提高了淬火态和时效态板材的强度。Al₃Zr弥散相平均尺寸约22.3 nm, 通过奥罗万机制阻碍位错运动, 引起强度增加值为43.3 MPa, 抑制再结晶的附加强化效果为12.6 MPa。含Zr合金板材中的晶界和亚晶界数量更多, 时效时在合金中形成了更多无强化作用的η相, 减少了η'沉淀强化相的数量, 沉淀强化作用引起的强度增加量较无Zr合金的低32.4 MPa。