混合稀土对AZ80镁合金显微组织和力学性能的影响

利用XRD衍射分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、透射电子显微镜等仪器设备研究低含量混合稀土对AZ80镁合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:随着混合稀土含量的增加晶粒不断细化,生成的板条相Al11RE3(RE代表Ce和La)也逐渐增加,在热变形过程中阻碍位错和晶界的运动,强化合金的力学性能,其中稀土的质量分数为0.15%的合金具有最佳的力学性能;该合金挤压态下的抗拉强度为320 MPa,屈服强度为221 MPa,伸长率为16%;在175℃时效16 h的条件下,材料达到峰时效,合金性能得到进一步的提高,抗拉强度为354 MPa,屈服强度为246MPa和伸长率为9.4%。     

喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的显微组织和力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、拉伸试验机对喷射沉积工艺制备的Mg-9Al-4.5Ca锭坯沉积态和挤压态的显微组织、相组成与力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的组织较常规铸态细小,经热挤压加工后组织进一步细化,沉积态合金的组织为等轴晶,晶粒度为3～5μm;沉积坯的相组成为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Ca2Mg6Zn3和MgZn2,经热挤压后相组成转变为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Mg17Al12和MgZn2;合金挤压态的力学性能较常规变形镁合金MB7有显著提高,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为470MPa、390MPa、8%。合金的强化机制主要为细晶强化,固溶强化和弥散强化。     

喷射沉积超高强铝合金自然时效行为分析

研究喷射沉积超高强铝合金的自然时效时间0.25,0.5,1,2,2.5,3 a的力学与组织行为。结果表明:在前2 a内,合金的抗拉强度和屈服强度随自然时效时间的延长而增强,最大抗拉强度达到810 MPa,而伸长率则从最初的11%减少到6%;自然时效2.5 a,合金的抗拉强度减少到750 MPa,而伸长率提高到10%;时效3 a后,合金的抗拉强度增强到800 MPa,伸长率降低到8%。     

Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金微观组织及力学特性的研究

利用光学显微镜、XRD衍射分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器设备研究了Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金铸态、固溶态和峰时效态的微观组织、室温和高温力学特性及断裂行为。结果表明：合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg41Nd5和Mg24Y5组成;经固溶处理,共晶组织完全溶入基体,仅残余方块相Mg24Y5;再经时效处理,晶内弥散析出大量β″和β′相,有效强化了合金,对应的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为292、215 MPa和4%;随着拉伸温度的提高,峰时效态合金的强度逐渐降低、伸长率逐渐增加,室温断裂类型为解理断裂,而250℃的断裂方式表现为准解理断裂。     

Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金微观组织及力学特性的研究

利用光学显微镜、XRD衍射分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器设备研究了Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金铸态、固溶态和峰时效态的微观组织、室温和高温力学特性及断裂行为。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg41Nd5和Mg24Y5组成;经固溶处理,共晶组织完全溶入基体,仅残余方块相Mg24Y5;再经时效处理,晶内弥散析出大量β″和β′相,有效强化了合金,对应的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为292、215 MPa和4%;随着拉伸温度的提高,峰时效态合金的强度逐渐降低、伸长率逐渐增加,室温断裂类型为解理断裂,而250℃的断裂方式表现为准解理断裂。     

轧制温度对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

为研究轧制温度对Mg-8.3Gd-2.6Y-0.4Zr(质量分数/%)合金显微组织和力学性能的影响,将500℃预轧制所得板材在200、300、400℃进行二次轧制变形。结果表明:200℃二次轧制变形使合金中引入大量位错和孪晶;合金在300℃二次轧制过程中,于晶界和晶粒内部分别形成大量的β相和β′相,而400℃二次轧制仅使合金晶界处形成粗大的β相;不同温度下二次轧制变形均使预轧制板材的基面织构强度增大,二次轧制温度越低,基面织构越强;不同温度下二次轧制变形均使预轧制板材的强度提高,二次轧制温度越低,合金强度提高越显著;经200℃二次轧制得到的合金具有331 MPa的最高屈服强度。     

多向锻造及时效对Mg-Gd-Y-Zr组织和力学性能的影响

利用光学显微观察(OM)、透射电子显微分析(TEM)、维氏硬度及力学性能测试等手段,研究多向锻造及时效对Mg-Gd-Y-Zr合金组织及力学性能的影响。结果表明:在1~6道次锻造变形中,随着变形道次的增加,晶粒不断细化;在6道次变形(∑ε=4.2)后样品获得最细的晶粒组织,其平均晶粒尺寸约为7.5μm;对6道次变形样品进行200℃×42 h的峰值时效处理,在晶粒内部分解出细小致密的β′相;样品经锻造后,综合力学性能较均匀化态有显著提高,且随变形道次的增加而不断增加;时效处理使材料的强度获得进一步提升,而伸长率则有所下降;其中,6道次变形样品的变形态、时效态的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为213、312 MPa,10.9%,327、435 MPa,3.0%。变形态样品综合力学性能的逐步提高主要归功于晶粒的不断细化,而时效态样品强度的提升以及伸长率的下降则与β′相的产生密切相关。     

Sr对挤压态AZ31微观组织及力学性能的影响

制备不同Sr含量的挤压态AZ31-xSr(x=0,0.4%,0.8%,1.2%)合金试样,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、材料试验机等观察、测试合金的微观组织和力学性能。结果表明:未添加Sr的AZ31镁合金挤压变形后有相当部分的晶粒呈长条状分布而未发生动态再结晶,晶粒尺寸较大;添加少量的Sr可细化挤压态AZ31合金的组织。随着Sr含量的增加,室温和高温力学性能呈先升后降趋势,最高点在Sr的质量分数为0.8%;与无Sr的AZ31合金相比,室温和150℃时的抗拉强度提高约11.5%,15.7%,屈服强度提高约14.9%,40.2%。     

Y含量对挤压态Mg-Y-Zn合金室温和高温力学性能的影响

利用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究Y元素的含量对3种Mg-Y-Zn合金的显微组织和室温及高温力学性能的影响。结果表明,挤压态Mg_(97)Y_2Zn_1和Mg_(96)Y_3Zn_1合金主要由α-Mg基体、沿挤压方向排列的带状18R-LPSO相和α-Mg内的层片状14H-LPSO相组成,而Y含量最高的Mg_(95)Y_4Zn_1合金中还形成Mg_(24)Y_5相颗粒。室温时,随Y含量的增加,合金的抗拉强度逐渐升高,塑性不断下降;随温度的升高,3种合金的抗拉强度均下降,但塑性显著提升。由于合金中起强化作用的LPSO相和Mg_(24)Y_5相热稳定性好,合金在高温时仍保持优异的力学性能,其中Mg_(95)Y_4Zn_1合金在300℃时的抗拉强度为252 MPa,伸长率达到27.1%。总体来看,Mg_(96)Y_3Zn_1合金具有最佳的综合力学性能。     

形变热处理ZK60镁合金抗弹性能研究

以变形镁合金中比强度最高的ZK60合金作为研究对象,进行ZK60合金形变热处理实验研究,并以热变形态、热变形+T5态、热变形+T6态3种不同热加工态ZK60合金作为靶板材料,通过高速冲击实验,进行ZK60合金抗弹性能影响研究。结果表明:300℃热压缩变形后ZK60合金抗拉强度平均提高35 MPa、伸长率平均提高9%;变形+T5处理后合金抗拉强度下降约为18 MPa、伸长率下降约为2.6%;变形+T6处理后合金的抗拉强度最低,为241 MPa,而伸长率最高,达到33.8%;相同冲击速度下,变形+T5态靶板对应的弹坑周围不出现裂纹、合金抗弹性较好,变形+T6态靶板对应的弹坑周围有明显纵向裂纹、合金抗弹性较差,而变形态靶板所对应的弹坑形貌则具有不同特征,弹坑形貌与靶板材料的力学性能相关;通过线性回归,建立了弹坑深度与靶板材料常规力学性能之间的关系式。     

换向轧制对6016铝合金组织及力学性能的影响

使用X射线衍射、电子背散射衍射、万能拉伸试验机等研究换向轧制对6016铝合金的组织和力学性能的影响,并与常规轧制工艺进行对比。结果表明:冷轧后普通轧制板材织构表现出典型的"唇式"冷轧织构特征,换向轧制弱化了强度的形变织构,β取向线织构密度降低,轧制态板材的屈服强度低于常规轧制板材;换向轧制板材组织含有较多等轴晶粒,且大小分布均匀;T4态换向轧制板材的强度、伸长率和r值高于普通轧制板材;Δr值低于普通轧制板材,表明换向轧制有效改善6016铝合金板材的成形性能。     

热挤压快速凝固AZ91D镁合金棒材的组织与性能

用单辊快速凝固(RS)薄带在330℃热挤压制备了直径Φ14mm的AZ91D合金棒材,用OM、SEM、TEM和XRD分析热挤压前后组织的变化,研究了热挤压对其组织与性能的影响。研究发现,热挤压后RS薄带之间焊合良好,挤压态棒材的抗拉强度较普通凝固铸态高55.9%;屈服强度高77.6%;伸长率与铸态相当;维氏硬度和布氏硬度均有较大提高。热处理后,快速凝固挤压棒材的抗拉强度和屈服强度均没有明显变化,伸长率却提高了5.6倍。在RS薄带的挤压过程中过饱和的á-Mg单相固溶体中有少量β-Mg17Al12相脱溶析出,而热处理后有较多细小的β-Mg17Al12相析出,室温拉伸断口呈塑性断裂特征。RS薄带挤压材料的抗拉强度不仅依赖于其本身的微细组织,而且和挤压加工过程密切相关。     

时效对Mg-Zn-Nd-Zr-Cd合金力学特性的影响

采用光学显微镜、XRD衍射分析仪、SEM扫描电镜、维氏硬度计、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器研究时效工艺对合金Mg-3.8Zn-2.8Nd-0.6Zr-0.6Cd力学特性的影响。结果显示,时效后合金强度有较大的提高,伸长率略有下降。采取双级时效90℃×10 h+150℃×8 h热处理,合金的屈服强度与抗拉强度分别达到320 MPa和350 MPa。双级时效热处理时,因为分解产物的数量更多、尺寸更小,因此强化效果要比单级时效的更明显。     

恢复热处理对DZ466合金组织和力学性能的影响

研究恢复热处理对经950℃长期时效的DZ466合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:恢复热处理使枝晶干处长期时效过程中被粗化和球化的γ′相重新细化和立方化,与标准热处理态组织相近;枝晶间γ基体中重新析出与标准热处理态尺寸和形貌接近但数量更多的二次γ′相;晶界γ′相膜层消失,被宽化的晶界基本恢复到标准热处理态。恢复热处理后,合金的室温抗拉强度和屈服强度均略高于标准热处理态,伸长率和断面收缩率恢复到标准热处理态的70.6%～88.5%;950℃/220 MPa持久性能达到或超过标准热处理态。     

高纯钴板冷轧前后的显微组织及织构特征

为研究靶材显微组织对溅射薄膜质量的影响,对质量分数为99.99%的钴板在室温下单向轧制,利用光学显微镜(optical microscope,OM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析其冷轧前后显微组织和织构特征,对开发高性能超高纯钴靶材提供理论依据与试验支撑。结果表明:初始态高纯钴板晶粒形状不规则、尺寸不均匀,以密排六方相(HCP)为主;HCP相虽然有一定的织构,但取向特征不明显,且HCP相中有大量板条组织,FCC相呈现出比HCP相更随机的取向分布;冷轧变形导致板材中晶粒变形剧烈,部分晶粒沿轧制方向明显拉长,并形成大量小角度晶界及变形孪晶;在孪晶和小角度晶界的分割下,变形晶粒存在一定程度细化,形成细晶区,同时,钴板发生马氏体相变,FCC相转变为HCP相;轧制态板材中HCP相呈基面织构,而FCC相依旧呈随机的取向分布特征。     

Al-5Ti-1B对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织与力学性能的影响

研究了电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B晶粒细化剂对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织与力学性能的影响。结果表明:Al-5Ti-1B是Al-Zn-Mg-Cu合金的有效晶粒细化剂,添加质量分数为0.1%的Al-5Ti-1B,可使Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织从粗大的枝晶细化为平均直径为54μm的等轴晶,抗拉强度和伸长率提高5.5%和35.6%;随着Al-5Ti-1B的质量分数从0.1%增加至0.5%,Al-Zn-Mg-Cu合金的晶粒进一步细化,抗拉强度和伸长率继续提高;当Al-5Ti-1B的质量分数为0.5%时,Al-Zn-Mg-Cu合金被细化为平均直径为38μm的等轴晶,合金的抗拉强度和伸长率提高到313 MPa和4.2%,与未添加Al-5Ti-1B相比,分别提高了13.8%和48.2%。     

喷射沉积Mg-Al-Ca-Zn镁合金力学性能研究

采用喷射沉积加热挤压成形方法制备Mg-Al-Ca-Zn镁合金,使用SEM、TEM等技术对其组织和力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金组织均匀、晶粒细小,合金中存在大量细小的第二相;沉积挤压态合金抗拉强度可达到425 MPa,延伸率为3%,细晶强化是其主要强化机制;时效处理对喷射沉积挤压态合金抗拉强度无明显影响,但会降低高合金化合金的延伸率,固溶时效处理会降低合金抗拉强度,但可提高低合金化合金的延伸率。     

超高强镁合金

美国北卡州大学、上海交通大学和美国陆军研究局材料科学部的研究人员研究出一种新技术,使镁合金实现超高强但仍保持良好的韧性。通过传统的轧制,将纳米级间隔的堆垛层错引入到Mg-8.5Gd-2.3Y-1.8Ag-0.4Zr合金中,屈服强度约为575 MPa,极限抗拉强度约为600MPa,伸长率为5.2%。     

铸坯斜轧穿孔制备大口径TA31钛合金无缝管材

用真空自耗电弧炉+电子束冷床炉熔铸TA31钛合金（Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo）圆锭,通过铸坯直接斜轧穿孔制备出?538 mm×30 mm大口径无缝管,研究不同退火温度（850、900、950℃）对无缝管组织演变、织构和力学性能的影响。结果表明：铸坯直穿无缝管材表面质量良好,外径尺寸精度高但壁厚偏厚;轧制态无缝管为变形的魏氏组织,主要由片层状α相集束和晶界α相组成,退火处理后片层状初生α相减少,原始β相晶界部分溶断,组织逐渐均匀化并转变为网篮组织和魏氏组织的结合体;宏观织构以基面（0001）织构为主,随退火温度升高,织构锐利程度先增后减,而管材抗拉强度与屈服强度小幅增加,但塑性不变,适宜退火温度约为900℃,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率平均值分别为892、825 MPa和11%。     

大塑性变形AZ31-1%Si-0.5%Sb合金组织与力学性能

研究大塑性变形对AZ31-1%Si-0.5%Sb合金组织和性能的影响,探讨基体组织和Mg2Si颗粒的细化机制。AZ31-1%Si-0.5%Sb合金铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg2Si组成。正挤压变形可以细化合金微观组织,基体晶粒约为2μm,正挤压提高AZ31-1%Si-0.5%Sb合金力学性能。往复挤压4道次后再进行正挤压,得到4μm晶粒细小均匀分布的等轴晶组织,抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度较单次正挤压态分别提高了21.8%、19.8%、43.6%和21.5%。力学性能的提高得益于基体组织、Mg2Si和β-Mg17Al12的进一步细化。