交通轨道用Al-Mg-Si系铝合金时效工艺的研究

研究了时效工艺对轨道交通用Al-Mg-Si系铝合金显微硬度、电导率、力学性能的影响,并分析了合金的显微组织和拉伸断口形貌。研究结果表明：不同时效温度下,合金强度和硬度达到峰值的时间各不同,时效温度越高,合金强度和硬度达到峰值的时间则越短;随着时效时间的延长,合金的强度和硬度均呈先增大后降低的趋势。在不同的时效工艺下,合金的电导率均随时效时间的延长而增大,呈先快速增大后缓慢增大的趋势;时效温度为150～210℃时,合金的电导率随时效温度的升高而增大。时效工艺为170℃×10 h时,合金组织内弥散分布的强化相质点会对位错起到阻碍作用,使合金获得较高强度和硬度,但断口处出现大量韧窝,表现为韧性断裂。轨道交通用Al-Mg-Si系铝合金经540℃×2 h固溶和170℃×10 h时效处理后,其硬度为90.7 HV,电导率为56.5%IACS,抗拉强度为237 MPa,屈服强度为217 MPa,满足客户要求。     

时效处理对Al-Cu-Li合金冷轧板材微观组织和力学性能的影响

利用SEM、TEM和拉伸性能测试方法研究时效时间(时效温度180℃)对Al-Cu-Li合金冷轧板材微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:实验确定Al-Cu-Li合金的最佳时效时间为15 h,此时时效处理得到的TEM图中峰值时效析出相包括δ'、T1、θ'与S'相。由合金断口形貌发现主要发生了沿晶断裂与穿晶断裂,生成了部分小尺寸韧窝。随着时效时间的增加,Al-Cu-Li合金的时效硬度先增加后降低,屈服强度和拉伸强度单调增加,伸长率单调减小。时效时间15 h下合金的硬度、屈服强度、拉伸强度和伸长率分别为142 HV、338 MPa、292 MPa和8.4%。     

7050铝合金单峰时效热处理工艺及性能研究

利用材料相图及性能模拟软件JMatPro对7050铝合金进行模拟计算,得到7050铝合金的TTT和CCT曲线。合金的TTT曲线整体呈“C”形,GP区、亚稳相和稳定相鼻尖温度分别为140、330、380 ℃,对应的孕育时间为0.002、0.007、0.200 h,η′相无析出的临界冷却速率为2 ℃/s。采用力学性能和电镜组织观察的方法,研究7050铝合金单峰时效热处理工艺。结果表明:当温度达到485 ℃时,在DSC曲线上出现吸热峰;在120 ℃下进行时效处理,随着时效时间的延长,合金的强度硬度持续增加,合金断后伸长率先增加后减小,时效70 h未见过时效特征,当时效8 h时,合金强度和韧性有较好配合,抗拉强度为593 MPa,屈服强度为516 MPa,断后伸长率为12.6%,试样拉伸断口均呈现穿晶韧窝型断裂与沿晶断裂的混合式断口形貌。     

双级时效处理制度对7 A85铝合金组织性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究了双级人工时效处理对7A85铝合金固溶处理后微观组织、力学性能和电导率的影响。结果表明:7A85铝合金经120℃×12 h单级时效后硬度达到214 HV0.2,经120℃×6 h+160℃×2 h的二级时效处理后硬度达到216 HV0.2,抗拉强度达到715 MPa,保证性能的同时时间缩短了33%;在140、160和180℃的温度下,电导率均呈现逐渐增大的趋势,且时效初期电导率的增加速率快,随后变得平缓; 160℃×2 h的二级时效处理后,晶内主要析出细小弥散的GP区; 6 h后,主要为与基体呈半共格关系的η'相; 10 h后处于典型过时效状态,为与基体完全不共格的η相。其拉伸断裂方式均为典型的韧窝断裂机制。     

T6I6时效对6061铝合金拉伸及晶间腐蚀性能的影响

对T6I6时效处理的6061铝合金的拉伸性能、晶间腐蚀性能和电导率进行了测试,并采用OM和TEM对其组织进行了观察.结果表明,6061铝合金经180℃×8 h T6峰值时效后,虽然强度较高,但有严重晶间腐蚀倾向;T6I6预时效时间对拉伸性能影响不大,但中断时效温度和时间对其影响显著.由于较高的中断时效温度和较长的中断时间能获得高密度的晶内析出相和呈球状不连续分布的晶界析出相,因此,T6I6时效处理后的6061铝合金不仅能保持较高强度,同时还能显著提高晶间腐蚀抗力.经180℃×2 h+150℃×2160 h+180℃×8 h T6I6时效,合金抗拉强度和屈服强度分别为348.5和326.9 MPa,相对于T6状态,仅分别下降了2.1%和1.4%,腐蚀类型由T6状态的晶间腐蚀转变为均匀腐蚀,腐蚀深度约为30μm.     

单级时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过硬度测试、电导率测试、室温拉伸性能测试和显微组织观察(TEM),研究了7150铝合金在单级时效处理过程中时效温度和时效时间对其合金组织和性能的影响.结果表明,7150铝合金有很强的时效强化效应,时效初期,合金硬度迅速上升;单级时效处理的温度越高,合金达到峰时效所需的时间越短.120℃时效时,28 h合金达到硬度峰值;140℃时效时,合金12 h达到硬度峰值;合金在120℃和140℃时效时,过时效现象不明显;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快;120℃峰时效时合金基体内有大量细小相析出,晶界析出相呈连续分布;在120℃进行过时效处理,合金粗大析出相数量明显增加,晶界析出相呈不连续分布,但合金的硬度、抗拉强度和屈服强度下降不大,伸长率有所下降.     

时效对冷轧Al-Cu-Li合金拉伸性能及晶间腐蚀敏感性的影响

采用拉伸测试、加速腐蚀试验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察,研究了120、140、160℃时效对固溶处理+冷轧Al-Cu-Li合金拉伸性能和晶间腐蚀(IGC)敏感性的影响。结果表明：时效过程中,合金强度和伸长率呈现先增加后减小的变化趋势;时效合金拉伸断口形貌上沿晶断裂与穿晶断裂二者并存,且随着时效时间延长,沿晶断裂比例逐渐增加;欠时效合金发生晶间腐蚀,而峰值时效及过时效合金转为孔蚀。上述变化与位错和析出特征的时效变化密切相关,且随着时效温度升高而加快。经(520℃, 1 h)固溶处理+60%压下量冷轧+(160℃, 12 h)时效处理,合金综合性能较优,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为582 MPa、540 MPa和4.7%,且无IGC敏感性,最大腐蚀深度约55μm。     

时效处理对Ti-633G合金组织及拉伸断裂特性的影响

研究了两种时效处理对Ti-633G合金组织及拉伸断裂特性的影响。结果表明,对水淬态Ti-633G合金进行常规时效(625℃/2h)时,材料的强度(σ_b,σ_(0,2))提高,但塑性下降;而高温长时时效(750℃/24h)时,α片内和片间析出硅化物,降低材料的强度极限,略微提高屈服强度,急剧降低材料的塑性,其断口呈现为典型的脆性断口形貌。     

高温时效T92/HR3C焊接接头的组织和力学性能

对ERNiCrMo-3镍基焊丝钨极氩弧焊（GTAW）焊接的T92/HR3C异种钢管接头,进行650℃直至1143.5 h的高温时效处理,研究时效过程中接头显微组织结构和力学性能的变化规律。结果表明：时效后接头的室温拉伸断口都位于T92母材。随时效时间的延长,接头各区域的冲击韧性单调降低,但接头强度、T92侧热影响区（HAZ）及母材的硬度先降后升,时效501.1 h后趋于稳定,这归因于不同时效时间下T92侧HAZ及母材中碳化物的形态及聚集状态的差异。HR3C侧HAZ产生时效脆化,其冲击断口呈沿晶断裂的断口特征。     

回归再时效工艺对7055铝合金板材组织及性能的影响

通过TEM、SEM、DSC等分析及拉伸试验、电导率测试,对7055铝合金板材回归再时效后的显微组织、性能进行了系统研究。结果表明,随着回归时间的延长,回归再时效处理后的合金强度先升高后降低,导电率单调升高。与T6态相比,合金经回归再时效处理后,晶界析出相间距变大,呈断续分布,且晶内强化相的尺寸也发生了一定程度的粗化。当合金板材的回归再时效工艺为121℃×24 h+170℃×30 min+121℃×24 h时,7055铝合金板材的综合性能最优,抗拉强度达630.75 MPa,屈服强度达588.75 MPa,导电率达34.75%IACS,断裂机制为混合型断裂。     

时效时间对Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响研究

研究了800℃下时效处理不同时间对固溶态Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明,固溶态Cr20Mn18N0.8高氮钢具有优异的强韧性能,其屈服强度为640 MPa、抗拉强度970 MPa、伸长率为52.2%、断面收缩率43.1%、冲击吸收功高达311 J;时效处理对高氮钢强度影响不大,但使其塑性与韧性下降,这是由于在时效过程中,Cr_2N相首先沿晶界析出,并随时间延长在晶界与晶内同时析出所导致;固溶态高氮钢拉伸断口具有典型的韧性断裂特征;时效处理4 h后,冲击断口纤维区出现沿晶断裂特点。     

高强2024铝合金的固溶时效行为研究

对2024合金薄板进行了固溶和时效热处理,研究了时效时间对合金硬度、电导率、力学性能、组织和断口形貌的影响。结果表明,经过固溶和时效处理后,2024合金组织主要由α-Al、Al_7Cu_2Fe和Al_2CuMg相组成。随着时效时间增加,显微硬度先增大后降低,在24h时显微硬度最大。电导率随时效时间延长而提高,时效12~24 h时,电导率增加速度较快,超过24 h后的增加速度变缓。经过490℃×1h固溶+175℃×24 h时效处理后,2024合金可以取得最佳的强度和塑性结合。     

时效时间对Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金拉伸性能的影响

研究了挤压态Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金经520 ℃×2 h固溶处理后,在180 ℃下时效时,时效时间对室温拉伸性能的影响。结果表明,随时效时间的延长,该合金的强度和断裂伸长率均呈先增大后减小的变化趋势,经180 ℃×30 h时效处理后,合金表现出良好的综合力学性能。固溶＋时效态合金的断裂方式为韧性断裂。     

时效温度对7075铝合金搅拌摩擦焊构件焊缝组织及性能的影响

对7075铝合金搅拌摩擦焊T形构件进行相同时间、不同温度的时效处理,并对处理过程进行了分析。试验依据时效温度分为6组,从140℃以20℃等差递增至240℃,统一选定时效时间为4 h。给出了时效温度对焊缝区域电导率、拉伸强度及伸长率的影响规律,并通过焊缝区金相组织及断口扫描分析解释了力学性能变化的原因。结果表明,室温下随着时效温度的增高,电导率增加;低于160℃时效时工件抗拉强度变化不大,抗拉强度在160℃时达到峰值331.8 MPa,随着时效温度的增加,抗拉强度明显下降;工件伸长率在140℃到180℃时效后出现小幅波动,超过200℃时效后明显增加。     

固溶时效对TC20钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC20钛合金进行不同的固溶时效处理,通过室温拉伸试验和平面应变断裂韧性试验,结合光学显微镜、扫描电镜和显微维氏硬度计等测试方法,分析了不同的固溶时效处理工艺参数对TC20钛合金显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:当固溶温度一定时,随着时效温度的升高,合金的强度和硬度提高,塑性和韧性下降。当固溶时效工艺为950℃/0.5 h(水冷,WQ)+500℃/4 h(空冷,AC)时,合金可实现良好的强韧性匹配,此时合金的抗拉强度为1106 MPa,屈服强度为1019MPa,断裂韧性高达87.6MPa·m1/2。未经固溶时效处理的锻态TC20钛合金拉伸和紧凑拉伸(CT)试样,其断口呈现典型的韧性断裂形貌特征,而经不同固溶时效处理的试样断口主要以准解理断裂和解理断裂为主。随着时效温度的升高,拉伸试样断口表面逐渐出现二次裂纹和空洞,塑性逐渐降低,CT试样的韧窝尺寸逐渐变小变浅,断裂韧性逐渐降低。     

长期时效对GH4586B合金组织及高温拉伸性能的影响

研究了一种新型镍基合金在750℃下长期时效1500 h过程中的组织变化及其对750℃高温拉伸性能的影响。利用扫描电子显微镜对合金长期时效过程中的显微组织和高温拉伸断口进行了观察分析。结果表明:GH4586B合金在时效过程中晶界和晶内均有碳化物析出,晶界析出碳化物的形貌呈弥散的颗粒状,并随时效时间的延长有逐步转变为连续链状的趋势,同时合金内未见有害拓扑密堆(TCP)相析出;合金在750℃高温下拉伸,随着时效时间的延长合金的强度和塑性在500 h时表现为峰值,且随着时效时间的延长略有降低,这与晶界析出碳化物的形貌、分布、数量直接相关;通过750℃高温拉伸断口的形貌分析,合金断裂均具有塑性断裂特征。     

喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的双级时效行为研究

研究了双级时效处理对高Zn(11.64wt%)喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能的影响.采用TEM和SEM等实验手段对合金的时效组织变化及断口形貌进行了分析,并对力学性能进行了测试.结果表明,采用双级时效处理的合金实现了晶内和晶界析出相的长大和粗化过程;随着时效温度的升高,合金的拉伸强度随之降低,塑性有所改善.并且第二级时效处理制度为170℃/4h时,其拉伸强度与峰时效合金的强度相比下降约13%.     

时效时间对Al-4.5Cu-0.6Mg合金力学性能的影响

通过硬度测试和拉伸性能测试,研究了时效时间对热挤压Al-4.5Cu-0.6Mg合金力学性能的影响;利用SEM对Al-4.5Cu-0.6Mg合金拉伸断口形貌进行观察。结果表明:随时效时间的延长,Al-4.5Cu-0.6Mg合金的硬度和强度先增大后减小,断裂伸长率明显降低,其中在180℃时效10 h时,合金表现出良好的综合力学性能;固溶+时效态Al-4.5Cu-0.6Mg合金的断口呈现沿晶和穿晶混合断裂特征。     

刹车毂用Mn-V钢焊接性分析

对石油钻机绞车刹车毂用Mn-V钢的焊接性能进行了研究.通过对焊接接头力学性能分析发现,该材料存在一定的焊接脆性,焊后时效处理可以有效改善焊接接头的综合力学性能.在时效温度为500℃、时间30min时,焊接接头获得最佳的力学性能,屈服强度为560MPa.断口分析表明,时效处理后拉伸断口由脆性断裂转为韧性断裂.     

时效处理对Ti55531钛合金微观组织演变规律及力学性能的影响

在INSTRON-5948R微型材料试验机上开展了近β型钛合金Ti55531经800℃/2 h固溶+580～640℃/6～10 h时效热处理后的力学性能试验,获得了不同时效工艺下Ti55531合金的力学性能及强塑积。研究了时效处理对合金微观组织演变规律及合金在拉伸变形时的断裂机制。结果表明：次生片层αs相对时效参数变化比初生α相更敏感。次生片层αs相厚度与时效温度或时效时间呈线性正相关。与时效时间对比可知,次生片层αs相粗化速率对时效温度敏感性较弱,且其随时效温度和时效时间粗化速率分别约为1 nm/℃和8 nm/h。合金经固溶时效后,其力学性能显著提升,且合金在800℃/2 h固溶+640℃/8 h时效后达到最佳的综合力学性能,此时抗拉强度为1144 MPa,延伸率为8.16%,且强塑积超过9.3 GPa·%。合金经固溶时效热处理后拉伸断裂形式为韧脆混合型断裂,且以韧性断裂为主,包括晶间开裂和微孔合并。