Ti2.5Cu合金的疲劳特性及其变形机制

研究固溶和双重时效Ti2.5Cu合金在室温和77 K下的疲劳性能及微观变形机制。结果表明,Ti2.5Cu合金在293和77 K下的疲劳塑性指数分别为–0.68和–0.5。室温疲劳变形机制以位错滑移为主;低温疲劳变形中,孪生切变相当活跃,形成多种类型的孪晶。同时针状Ti2Cu强化相阻碍了位错的运动从而形成明显的循环硬化,但对孪晶的形成没有明显的阻碍作用。     

细晶Ti-2Al-2．5Zr合金室温／低温低周疲劳行为及微观结构

对细晶Ti-2A;-2.5Zr合金进行了室温/低温(77 K)疲劳实验及微观组织观察.结果表明:室温低应变幅Δεt/2(=0.5%,1.0%)下,合金表现为循环软化;室温高应变幅(1.5%,2.0%)下,则表现为循环应力饱和;77 K时,不同应变幅下均表现为循环硬化,且随应变幅升高,循环硬化程度增强.疲劳寿命测试结果表明:低温疲劳寿命始终高于室温.断口SEM观察表明,室温和低温下,疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展,室温下伴随有大量二次裂纹,低温下的二次裂纹数量明显减少.TEM观察表明:低温下孪生是合金主要的变形方式,包括{1011}和{1121}型孪晶.疲劳变形位错组态为:室温较低应变幅(0.5%,1.0%)下,形成位错线和局部位错缠结;室温下应变幅提高到1.5%和2.0%时,{1010}柱面和{1121}锥面滑移同时开动,位错组态演化为亚晶和明显的位错胞.77 K下,应变幅2.0%时形成沿柱面平行分布的位错带;77 K下应变幅升高到4.5%时,多滑移形成相互垂直的位错线.低温诱发形变孪晶是Ti-2Al-2.5Zr低温疲劳寿命升高的原因.     

LOW CYCLE FATIGUE BEHAVIORS AND MICROSTRUCTURES OF Ti–2Al–2.5Zr WITH FINE GRAIN AT RT AND 77 K

对细晶Ti--2Al--2.5Zr合金进行了室温/低温(77 K)疲劳实验及微观组织观察. 结果表明: 室温低应变幅Δε_t/2(=0.5%, 1.0%)下,合金表现为循环软化; 室温高应变幅(1.5%, 2.0%)下, 则表现为循环应力饱和; 77 K时, 不同应变幅下均表现为循环硬化, 且随应变幅升高, 循环硬化程度增强. 疲劳寿命测试结果表明: 低温疲劳寿命始终高于室温. 断口SEM观察表明, 室温和低温下, 疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展, 室温下伴随有大量二次裂纹, 低温下的二次裂纹数量明显减少. TEM观察表明: 低温下孪生是合金主要的变形方式, 包括{1011}和{1121}型孪晶. 疲劳变形位错组态为: 室温较低应变幅(0.5%, 1.0%)下, 形成位错线和局部位错缠结; 室温下应变幅提高到1.5%和2.0%时,\{1010}柱面和{1121}锥面滑移同时开动, 位错组态演化为亚晶和明显的位错胞. 77 K下, 应变幅2.0%时形成沿 柱面平行分布的位错带; 77 K下应变幅升高到4.5%时, 多滑移形成相互垂直的位错线. 低温诱发形变孪晶是Ti--2Al--2.5Zr低温疲劳寿命升高的原因.     

热处理对挤压变形Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金低周疲劳行为的影响

对热挤压、时效处理(T5态)及固溶+时效处理(T6态)Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金(质量分数)分别进行了低周疲劳实验,探讨了热处理对合金低周疲劳变形行为的影响.结果表明:时效处理和固溶+时效处理可提高热挤压Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金的循环变形抗力;时效处理降低了合金的疲劳寿命,固溶+时效处理可以提高合金在较高外加总应变幅下的疲劳寿命,但降低合金在较低外加总应变幅下的低周疲劳寿命;不同状态合金的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述;时效及固溶+时效处理过程中形成的长周期堆垛有序结构(LPSO相)是合金的循环变形抗力大幅提高的主要原因,而疲劳变形过程中形成的孪晶可能是时效态合金疲劳寿命降低的原因.     

温度对625镍基高温合金焊接接头低周疲劳行为的影响

研究了Inconel 625镍基高温合金焊接接头在25和760℃下的低周疲劳行为,分析了2种温度下焊接接头的应变疲劳寿命数据和循环应力-应变数据,进而给出了合金焊接接头的应变疲劳参数.结果表明,Inconel 625镍基高温合金焊接接头在不同温度下的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述.合金焊接接头在25℃下疲劳变形时,主要发生循环软化,而在760℃下疲劳变形时则呈现循环硬化.焊接接头的低周疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,在25℃下疲劳裂纹以穿晶方式扩展,而在760℃下疲劳裂纹则以穿晶和沿晶混合方式扩展.     

Ti-47Al-5Nb合金高温循环变形后的组织和断裂特征

为研究新一代高Nb含量γ-TiAl合金在低周疲劳过程中双态组织稳定性对应力-应变响应和疲劳断裂过程的影响，测试了Ti-47Al-5Nb合金在总应变控制条件下550℃～750℃温度范围的低周疲劳性能，并观察了循环变形后的显微组织，缺陷特征和断口形貌。结果表明：在550℃变形时所产生的循环硬化缘于不均匀的位错滑移，在滑移带内高密度位错之间产生强烈的相互作用降低了位错的可移动性，滑移带产生的应力集中使裂纹易于沿α2/γ层界面扩展。在650℃和750℃变形时的循环软化则一方面归因于部分α2片层溶解和γ相再结晶，另一方面大量孪晶的激活和位错通过交滑移和攀移克服短程障碍的作用使合金的变形能力提高，同时增加了疲劳过程中的塑性应变累积。疲劳断口特点为等轴γ晶和α2/γ层的穿晶断裂。     

温度对核电用GH690合金力学行为的影响

以国产蒸汽发生器传热管用GH690合金为研究对象,通过评价其断裂韧性及拉伸特性,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究了合金由室温～623K的力学性能。研究结果表明,室温下GH690合金低的层错能,易生成形变孪晶,使得合金在孪生的协调下塑性变形能力提高,同时孪晶促进裂纹扩展转向,使合金在断裂过程中吸收更多的能量,维持合金高的断裂韧性。随着温度的升高,合金的层错能增加,导致形变孪晶生成困难,合金应力集中程度加剧,裂纹从而平直扩展,合金的断裂韧性降低。由于合金的室温层错能较低,合金在拉伸时能够通过孪生协调变形,同时生成的孪晶阻碍了位错的滑移而提高了合金的强度和塑性。随着形变温度的升高,合金通过孪生协调变形的能力降低,导至合金的变形机制由孪生转变为滑移,滑移产生的加工硬化效应小于孪生,故合金的强度和延伸率随之降低。     

共轭和临界双滑移取向Cu单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究

在不同塑性应变幅下对[2ˉ23]共轭双滑移和[017]临界双滑移取向Cu单晶体进行疲劳实验直至循环饱和,然后在不同温度下进行退火处理,考察了其位错结构的热稳定性.结果表明,300℃退火处理后,位错结构发生了明显的回复;500和800℃退火处理后,均发生了明显的再结晶现象,并伴随退火孪晶的形成.不同取向Cu单晶体循环变形后形成不同的位错结构,其热稳定性由高到低依次为:脉络结构、驻留滑移带(PSB)结构、迷宫或胞结构.不同取向疲劳变形Cu单晶体中形成的退火孪晶均沿着疲劳后开动的滑移面方向发展,疲劳后的滑移变形程度越高,退火后形成的孪晶数量则越多.但过高的退火温度(如800℃)会加快再结晶晶界的迁移速率,进而抑制孪晶的形成,致使孪晶数量有所减少.     

Cu-3Ag-0.5Zr合金的高温低周疲劳性能研究

研究了Cu-3%Ag-0.5%Zr合金在800K条件下的高温低周疲劳性能。对循环应力响应行为及循环应力-应变行为进行了分析,给出了Cu Ag Zr合金的疲劳参数,并根据试验数据拟合出了疲劳寿命曲线和方程。结果表明,Cu Ag Zr合金的位错密度较低,循环应力响应行为表现出循环软化特征,合金低周疲劳曲线方程为Δεt/2=0.003(2Nf)-0.1104+0.14(2Nf)-0.7792,合金具有较低的弹性应变幅和较低的过渡疲劳寿命,塑性对疲劳寿命起决定性作用。疲劳裂纹起源于试样表面,且存在有多个裂纹源,有大量微小孔洞存在,孔洞连接萌生裂纹,合金高温断裂方式为穿晶韧性断裂。     

温度对CT20合金孪生变形行为的影响

在不同温度(20~300 K)下对CT20钛合金的拉伸变形行为进行研究,并采用金相显微镜、SEM和TEM观察变形组织及断口,揭示温度对CT20孪生变形行为的影响规律.结果表明,随温度降低,CT20合金的抗拉强度提高,伸长率下降,拉伸断口的颈缩程度逐渐减小;220 K的变形组织内出现孪晶,且孪晶数量和尺寸随温度降低均有所增加;300 K温度下合金的拉伸变形以位错滑移为主导,220 K和20 K下为滑移和孪生共同作用.     

SWRCH35K的研制与开发

本文简要地介绍了我公司冷镦钢(SWRCH35K)的研制、开发情况以及生产工艺。     

铝与K4玻璃的阳极焊

以铝与K4玻璃的阳极焊研究为例，分析了工艺参数对焊接过程的影响，指出如何减少或消除两者热膨胀系数不匹配而产生的影响是焊接的关键，分析了焊接温度与电压对焊合率及焊接电流的影响，并得出本实验过程中的最佳工艺参数范围为250－400℃，600-800V。同时对其结合机理进行了进一步的探讨，发现玻璃与铝在阳极焊过程中形成以硅、铝、氧、钠、锌组成的复合物为主的过渡层形式。     

K60、X70管线钢奥氏体晶粒长大及再结晶的对比分析

通过金相观察的方法,研究了K60、X70管线钢在不同加热温度下奥氏体晶粒长大的规律及在不同变形量和变形温度下奥氏体晶粒再结晶的规律。结果表明:加热温度分别达到1 150℃和1 200℃时,K60、X70晶粒尺寸急剧增大;随着变形温度的提高,K60、X70奥氏体再结晶的临界变形量均降低;变形温度在1 150℃,变形量分别为50%和30%时,K60、X70再结晶程度可达90%以上。相比K60,X70未再结晶区狭小,为避免混晶的产生,轧制过程应尽量避开部分再结晶区。     

Na,K杂质及微量Ce对8090合金裂纹扩展阻力的影响

研究了含0.05%Ce及不同Na,K杂质含量的8090合金薄板裂纹扩展阻力,探讨了合金断裂韧性及裂纹起始扩展阻力随(Na+K)含量变化的规律和微量Ce的作用,结果指出:随(Na+K)含量增加,合金裂纹扩展阻力下降;若(Na+K)含量处于一定范围内时,合金中加入0.05%Ce会改善其断裂韧性及裂纹起始扩展抗力;当(Na+K)含量过高,Ce的这种有益作用便被掩盖,Na,K对合金韧性造成危害的原因之一是可以促使T_1等相沿晶界或亚晶界析出,并促使再结晶晶粒异常长大。     

K38G合金及其溅射微晶层的高温氧化

研究了K38G铸造镍基高温合金及其用平面磁控离广溅射工艺制备的微晶涂层在800-1000℃500小时内的抗高温氧化性。结果表明,微晶化极大改善合金的抗氧化能力,并改变合金表面生成的氧化物类型,由Cr_2O_3变为α-Al_2O_3。还讨论了铸态K38G合金及溅射微晶层的氧化机理。     

超合金K60与不锈钢的焊接

超合金K60以其良好的高温强度、高温刚性、高温耐磨性能、抗高温氧化性能被推荐为平拉玻璃的关键设备-转向辊的试用材料，但其碳含量高达1％-2％，可焊性极差，对K60与1Cr18N9Ti的焊接做了些探索性的研究。     

GH302和K9高温合金避免应变-时效裂纹的研究

本文是探索通过焊前、焊后高温热处理来避免GH 302铁镍基合金和K9铸造镍基合金应变-时效裂纹的可能性。将这两种合金分别在刚性补片和涡轮叶片叶冠堆焊条件下进行试验。通过试验,求得了表征GH 302应变-时效裂纹的敏感性和K9合金焊后热处理所需的加热温度和加热速度。GH302合金的C 曲线鼻部为45min,表明其应变-时效裂纹敏感性不强。而K9合金所需的加热速度表明,它具有高的应变-时效裂纹敏感性。试验还表明,焊前超时效热处理均可改善这两种合金的应变-时效裂纹敏感性。对K9合金,焊前超时效热处理是必须的,但对GH302合金,只要焊后采用1050℃消除应力热处理而不需采用焊前超时效热处理,就能避免应变-时效裂纹。     

稀土改性及渗铝处理对K38高温合金热腐蚀行为的影响

研究了添加0.1 mass%稀土Y和经过粉末渗铝处理的铸造K38高温合金900℃浸盐（盐的成分为75%Na2SO4+25% K2SO4）热腐蚀行为.结果表明,稀土Y改性和渗铝处理均提高了合金的耐蚀性.含Y合金促进了Al的选择性氧化;渗铝合金表面生成了一层连续的Al2O3膜,该膜层抑制了内氧化及内硫化的发生,显著提高了合金的耐蚀性能.     

一种新型高温合金凝固组织和元素偏析行为研究

采用热力学平衡模拟计算、差热分析(DTA)和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法对一种新型镍基高温合金K4750合金的凝固组织和主要元素的偏析行为进行研究。结果表明,实际K4750合金的固相线温度为1270℃,液相线温度为1350℃,MC型碳化物析出温度为1320℃;凝固顺序为L→γ(1350℃),L→γ+MC(1320℃)。K4750合金在凝固初期凝固速度较快,液相体积分数下降明显,凝固后期速度开始变慢,在1310～1290℃温度区间内枝晶间连通残余液相开始断开,同时会有大块状的MC相析出,进一步阻碍液相的连通,从而极易导致合金凝固疏松的形成。合金中W、Fe、Cr的溶质分配系数大于1,富集于枝晶干,为负偏析元素;Ti、Nb、C、Mo的溶质分配系数小于1,富集于枝晶间的液相中,为正偏析元素。     

微量硫对K4169合金组织与性能的影响

研究微量硫含量对Ｋ４１６９合金的枝晶组织和元素偏析的影响，并测定了不同硫含量合金的室温、６５０℃瞬时拉伸性能以及６５０℃，６２０ＭＰａ条件下持久性能．结果表明，硫偏聚在枝晶间，促进Ｙ相和Ｌａｖｅｓ相形成，明显降低瞬时拉伸性能和持久性能．