激光增材制造近β钛合金显微组织与力学性能研究

研究了激光沉积打印Ti55511钛合金的显微组织和室温拉伸性能,表征了打印态、热处理态Ti55511合金的晶粒形态及晶体学织构,分析了不同退火热处理温度对激光增材制造钛合金强塑性的影响。结果表明,原始打印态Ti55511钛合金由粗大的β晶粒组成,并且β晶粒以柱状晶和等轴晶两种类型的晶粒交替生长,呈现竹节状形态。在打印态Ti55511组织中,β基体析出的α片层提供了大量的界面,有效阻碍了位错运动,使合金具有高强度和低塑性。580℃退火热处理后,合金的屈服强度、抗拉强度变化不明显,伸长率有一定的提升。进一步提高退火温度至620℃后,合金的屈服强度、抗拉强度降低,但强度值依然大于1 000 MPa,同时伸长率大幅提升。因此,可通过退火热处理调控α晶粒的尺寸和体积分数,以提高合金的强塑性匹配。当应力平行于Z方向时,样品的屈服强度、抗拉强度略低于垂直于Z方向的,而伸长率显著高于应力垂直于Z方向的。     

γ′相对高钨镍基高温合金拉伸和持久变形行为的影响

对K416B高钨高温合金进行固溶和时效处理以调整其中γ?相的形貌使其具有两种尺寸,研究了铸态和热处理态合金的拉伸和持久变形行为。结果表明,铸态K416B合金中的γ?相在基体中分布均匀,其平均尺寸为200 nm,能有效阻碍位错在基体中运动从而使其屈服强度提高。在热处理态的K416B合金中析出了两种γ?相,其尺寸分别为1μm和100 nm。在热处理态K416B合金的室温拉伸过程中全位错剪切大尺寸初生γ?相和以Orowan机制绕过小尺寸二次γ?,使其屈服强度降低。在高温下二次γ?相更容易粗化而使γ基体的宽度增大,促进位错剪切γ?相而使持久应变速率提高。同时,在持久变形过程中纳米级W6C颗粒在γ-γ?相界面弥散析出消耗大量W元素降低γ-γ?两相的错配度,使合金的强化水平下降而导致其持久寿命大幅度降低。     

双重退火对ZTC18铸造钛合金组织及性能的影响

目的 研究ZTC18合金双重退火热处理时合金微观组织和力学性能的变化规律。方法 通过对ZTC18合金熔模精密铸造拉伸试棒试验件进行双重退火热处理实验,对比不同热处理工艺铸件的微观组织和力学性能,分析其变化规律。结果 不同的双重退火温度下,晶粒尺寸无明显变化,随着第2级退火温度升高,晶粒内部初生α相由长针状逐渐变化为棒状及等轴颗粒,次生α相逐渐减少,合金的强度随第2级退火温度升高而降低,塑性则呈增加趋势。结论 通过双重热处理可以达到调整合金强度塑性比的目的,对比HIP后的室温拉伸数据,在二级退火温度为610和590 ℃的试样（空冷或炉冷）的强度和塑性综合匹配性较好,抗拉强度能够达到1100 MPa,伸长率大于11%。     

Mg-Al-Ca-Mn-Zn变形镁合金的组织和力学性能

将Mg-1Al-0.4Ca-0.5Mn-0.2Zn(质量分数,%)合金在不同温度挤压,研究其微观组织和力学性能。结果表明：在260℃和290℃挤压的合金均发生不完全动态再结晶,再结晶晶粒尺寸分别为0.75 μm和1.2 μm。二者均具有高密度的G.P.区和球状纳米析出相,能抑制位错运动并为动态再结晶提供丰富的形核位点。沿晶界析出的纳米相能抑制晶界的运动和限制再结晶晶粒的生长,从而生成尺寸为0.75 μm的超细晶粒。随着挤压温度从260℃提高到290℃,合金的屈服强度从322 MPa提高到343 MPa,伸长率分别为13.4%和13%,没有明显的变化。挤压温度的提高促进了动态析出和动态回复,使合金中积累了高密度纳米盘状相和球状相,大量位错通过动态回复转变成小角度晶界,将未再结晶区域细分成密集的层状亚晶粒,二者均能抑制新位错的运动。这些因素,是在290℃挤压后的合金仍具有较高屈服强度和塑性没有明显变化的主要原因。纳米相对位错的钉扎在一定程度上限制了动态回复的发生,使合金中仍存在较高数量的残余位错,也有利于提高其屈服强度。     

快速凝固/粉末冶金法制备ZK60高强镁合金

采用快速凝固/粉末冶金法(RS/PM)制备块体ZK60(Mg-5.52Zn-0.33Zr,质量分数/%)镁合金,研究了挤压态合金在200,300℃退火1h后微观组织和力学性能的变化.结果表明:挤压致密化过程中,合金粉末颗粒在剪切力作用下被拉长,内部晶粒碎化成小角度亚晶粒、位错胞和条带状亚晶,第二相纳米颗粒沿亚晶界随机分布;随后200℃退火后,组织发生不完全再结晶,位错密度有所降低;而在300℃退火后,合金组织发生完全再结晶,形成平均尺寸约2.5μm的等轴晶,同时晶内析出大量β2′相.挤压态合金的屈服强度和延伸率分别为394MPa,15.2%;随着退火温度的升高,强度略有下降,塑性提高,合金综合性能优异.     

热处理对Ti2448合金冷轧板组织和性能的影响

研究了热处理对Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)合金冷轧板材的显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ti2448合金的杨氏模量和力学性能对其显微组织很敏感.在550-850℃,随着退火处理温度的升高Ti2448合金板材的晶粒长大,强度和杨氏模量降低而塑性提高;在400-500℃时效处理,合金中析出α相.控制时效时析出α相的形貌、含量和析出位置,可以调节合金强度、杨氏模量和塑性之间的匹配关系;控制热处理温度和时间可以实现高强度、低杨氏模量和良好室温塑性的匹配.     

TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系

通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响,结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性,显微组织分析表明,TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生αs相的总的含量、次生αs相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生αp相形状及次生αs相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生αp相的含量及形状控制.     

1050～1100℃大气下等温锻造用模具材料DM02合金研究

扫描电镜和能谱技术研究结果表明,DM02合金的组成相为γ相、γ′相、MC碳化物和M6C碳化物,合金中的Hf能减少大块尺寸的M6C碳化物,从而提高合金的强度和塑性.按照模具材料的使用要求,研究了DM02合金的高温拉伸、压缩、持久、冷热疲劳及抗氧化性能.结果表明,DM02的1050℃拉伸屈服强度为485MPa,1050℃压缩屈服强度达700MPa,1100℃持久性能比K21合金高约40%,1050℃冷热疲劳性能明显优于K21合金,1050℃/100h静态抗氧化性能达到完全抗氧化级,是适合于1050～1100℃大气下使用的模具材料,其使用温度比国内目前使用温度最高的模具材料K21合金高约50℃.     

固溶时间对半固态挤压成形Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及力学性能的影响

采用半固态挤压成形工艺制备过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金,研究固溶时间对过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及性能的影响.结果表明,随着固溶时间的增加,Si相出现球化,固溶时间为10 h时,共晶Si的圆整度为0.72.铸态下Si相周围富集较高浓度的Cu元素,固溶1 h后,Cu元素快速固溶到基体中.固溶时间从1 h增加到16 h,在XRD曲线上的θ(Al2 Cu)和Q(Al5 Si6 Cu2 Mg8)相的衍射峰强降低,合金基体中的位错密度大量减少.经180℃,时效处理12 h后,组织中析出针状的θ'相和短棒状的Q'相.随着固溶时间的增加,合金强度值呈现"双峰"现象.固溶1h后,合金的抗拉强度为269 MPa,屈服强度为233 MPa,与未热处理合金相比,抗拉强度和屈服强度分别提高了43.3％和42.7％,合金强度的提高是由于在固溶初期基体中仍有较大的位错密度,时效处理后析出相对位错有较强的钉扎阻碍作用.固溶时间为10 h时,合金的抗拉强度为311 MPa,屈服强度为263 MPa,达到第二个强度峰值,Si相的圆整化和细小析出相的弥散强化作用是形成第二个强度峰的主要原因.     

具有优异拉伸性能的新型铸态富Ti难熔高熵合金（英文）

难熔高熵合金因其优异的高温屈服强度和抗软化性能而备受关注.然而,室温延展性差和较高的密度目前仍然是其加工以及应用需要面临的主要挑战.本文利用材料的固有特性作为合金设计原则,通过调控Mo浓度,制备了三种新型单相体心立方结构的Ti₃Zr_1.5Nb₍(1-x))-Mo_xVAl_0.25 (x=0.1, 0.3, 0.5,标记为Mo0.1, Mo0.3和Mo0.5)合金,这些合金都具有良好的拉伸延展性和低于6 g cm^-3的密度.高剪切模量Mo元素的引入促进了晶格畸变,从而提高了合金中的晶格摩擦应力以及屈服强度.铸态Mo0.3和Mo0.5合金均表现出超过1100 MPa的拉伸屈服强度,以及大于15%的断裂延伸率. Labusch模型计算结果表明,原子尺寸和剪切模量失配引起的固溶强化对屈服强度的影响最为显著.通过观察变形微观组织发现,由于存在高密度的位错界面,扭折带、位错壁以及泰勒晶格的形成能有效提高合金的应变硬化能力,使合金在展现高强度的同时保持足够的延展性.该研究...     

粉末冶金TiVNbTa难熔高熵合金的组织和力学性能

将机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合制备了难熔TiVNbTa高熵合金,研究了这种合金的机械合金化过程、相组成和显微组织,以及烧结温度和O、N含量对其力学性能的影响。结果表明:机械合金化后高熵合金粉末为BCC结构,放电等离子烧结成的块体高熵合金由BCC基体和FCC析出相组成,其析出相为TiN+TiC+TiO的复合物。烧结温度为1100℃的高熵合金具有良好的综合力学性能,压缩屈服强度达到1506.3 MPa,塑性应变为33.2%。随着烧结温度的提高,合金发生了从准脆性到塑性再到脆性断裂的转变。O和N含量的提高对高熵合金强度的影响较小,但是使其塑性显著降低。     

中间形变热处理对铝锂合金短横向拉伸性能的影响

通过室温拉伸试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、背散射电子衍射技术(EBSD)、透射电镜(TEM)等手段对经过中间形变热处理工艺处理后的T84状态铝锂合金厚板的短横向拉伸性能及合金的显微组织进行了系统研究。结果表明,随冷压变形量的增加,合金短横向屈服强度和抗拉强度变化较小,延伸率先升高后降低。冷变形工艺提高了合金在随后热处理过程中的再结晶程度,降低了基体内粗大第二相的数量和尺寸,抑制了T₁相在晶界处的析出,晶粒形貌、粗大第二相和析出相共同影响了合金的短横向塑性。冷压变形量为20%时,合金的短横向屈服强度(R_p0.2)为436 MPa、抗拉强度(R_m)为543 MPa、延伸率为5.1%,具有最佳的强塑性匹配。     

热处理对GH742合金组织和力学性能的影响

研究了不同热处理制度对ＧＨ７４２高温合金组织和力学性能的影响。结果表明,调整固溶处理制度可明显改变晶粒度和γ＇形态。控制固溶处理温度,供γ＇相不完全溶解,可以阻止晶粒长大,而这种粗大γ＇相和时效过程中形成的细小γ＇相共存的组织具有良好的综合性能。时效处理可以改变γ＇相的数量和分布,时效温度越低,时间越长,则γ＇相数量越多,尺寸越小,使合金的强度上升,塑性降低。     

变形温度对2A14铝合金组织与力学性能的影响

针对大型2A14铝合金高筒件制造存在的粗大晶粒与第二相聚集等问题,本研究提出一种高筒件中温轧制新工艺。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)与拉伸测试等手段研究了热轧与中温轧制对2A14铝合金组织与力学性能的影响。结果表明:相较于480℃热轧,2A14铝合金在200℃下进行中温轧制并结合热处理可显著提升其综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到464 MPa、386 MPa、9. 3%。中温轧制以高密度位错形式累积大量存储能,提高了固溶过程的再结晶形核率,使晶粒显著细化;同时,中温轧制协同热处理使合金中粗大第二相化合物充分破碎与溶解,改善了其在基体中的不均匀分布,并促进了2A14铝合金主要强化相S'相的析出。     

块体纳米晶金属材料研究与应用现状

正随着工业需求的提高和应用场景的多样化,高强度、高塑性、高韧性成为金属材料发展的必然趋势。通常情况下,可以通过固溶强化、应变强化、第二相弥散强化等方法来提升金属材料的强度,这些方法的本质都是在金属材料中引入各种缺陷,通过阻碍位错运动来实现,但往往会导致塑性的降低。因此,如何在保证高强度、高韧性的前提下提高金属材料的塑性,成为金属材料研究的关键问题~([1])。     

热处理工艺对Ti6246钛合金组织与力学性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对Ti6246合金显微组织、相组成以及室温拉伸性能的影响。结果表明:固溶热处理后合金的相组成主要与冷却方式有关。在β单相区及(α+β)两相区固溶后水冷,β相均转化为α′′马氏体和少量亚稳β相。空冷组织中的β相转变为含有少量次生α相的β转变组织,随着热处理温度的提高次生α相的含量逐渐增加,尺寸也逐渐增大。时效后组织中的亚稳相发生分解,析出细小的次生α相。固溶后水冷试样的拉伸曲线上出现"双屈服"现象,且随着固溶温度的提高合金第一屈服点逐渐升高。水淬和空冷合金试样在595℃/8 h时效后其室温拉伸强度提高,延伸率及断面收缩率降低,水淬试样室温拉伸性能的变化更大。固溶后空冷且在595℃时效处理的合金,其室温拉伸性能可达到较好的强塑性匹配。     

新型热处理调控Al-Cu-Mg合金残余应力的工艺和机理

对Al-Cu-Mg合金进行一种能消减残余应力的新型热处理,使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射等手段分析残余应力并测试力学性能,研究了这种合金的微观组织结构和性能。结果表明:新型热处理使Al-Cu-Mg合金的残余应力消减率达到92.7%(与固溶态铝合金相比),并得到优良的强塑性配合(屈服强度达到463.6 MPa,抗拉强度达到502.5 MPa,伸长率达到12.7%)。微观组织的分析结果表明:在进行新型热处理的合金中S'相比用传统热处理的更为细小、分布更均匀,由S'相析出的共格应力场与淬火残余应力场叠加使合金残余应力大幅度降低,使合金的综合性能较高。     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al-Cr两相钛合金.实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α+β两相区锻造成60mm×60mm的方棒.用金相法测试合金相变点为(970±5)℃.为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理.用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能.研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着同溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势.β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平.     

温度对6101铝合金导线拉伸性能的影响

研究了6101铝合金单股导线在-70℃到70℃温度区间的拉伸性能。结果表明,6101铝合金导线在-70℃低温下具有较高的强度和较好的变形均匀性,但是随着变形温度的提高其屈服强度和强度极限都呈下降趋势。与在-70℃的拉伸性能相比,在70℃合金的强度极限和屈服强度分别降低了10.9%和9.3%。对应变硬化率和屈服强度与温度的相关性分析发现,在拉伸变形过程中合金样品的应变硬化率随着流变应力的增大和温度的升高呈下降趋势。晶格摩擦阻力极大的影响了合金的屈服强度,对比不同温度下6101合金的屈服强度增量的拟合计算结果与实验结果,得到了这种导线屈服强度增量与温度的关系,据此可预测此类导线在不同温度下的服役可靠性。     

热处理工艺对包套挤压镍微合金化TiAl合金组织与性能的影响

以包套挤压镍微合金化TiAl合金为研究对象,研究了热处理工艺对合金组织和室温、800℃拉伸性能的影响.结果表明,70%变形量包套挤压合金经(α γ)双相区1250℃热处理获得了再结晶完全的双态组织,其中不含有残留的层片结构;挤压合金经(α2 γ)双相区退火处理后,合金室温拉伸屈服强度为535MPa,抗拉强度为650MPa,延伸率为3%;800℃拉伸屈服强度为365MPa,抗拉强度为400MPa,延伸率为156%,这种组织有利于进一步加工成形,使超塑成形成为可能.