时效时间对表面机械研磨处理Cu-4.5Ti合金组织和硬度的影响

采用表面机械研磨法使Cu-4.5Ti合金表面形成纳米晶,利用X射线衍射分析,透射电子显微镜观察和显微硬度测量等手段研究时效时间对表面机械研磨处理Cu-4.5Ti合金组织和硬度的影响。结果表明:经过表面机械研磨处理后的Cu-4.5Ti合金发生了塑性变形,表层塑性变形明显,试样中出现了纳米晶结构,形成大量交割状态的机械孪晶;经过8 h时效处理后,试样中形成了更加致密的孪晶组织,并产生了更多孪晶区域。经表面机械研磨处理合金试样的显微硬度由表层向基体内部表现为先增大后减小的趋势,并最终达到稳定状态;经过8 h时效处理后试样到达峰值硬度,此时合金表层硬度增大至HV 213,并在离表层深度约50μm处获得HV 278的峰值硬度。     

混合稀土变质对Zn-27Al-Si合金组织和力学性能的影响

通过试验和分析,发现稀土对Zn-27Al-Si合金中初晶硅的变质机理是稀土吸附在硅晶体生长表面,抑制了硅的生长,从而产生较大的过冷,使硅晶体细化。试验结果还表明由于硅晶体的细化使合金的力学性能得到显著提高。     

时效工艺对Ti75合金显微组织及力学性能的影响

为了模拟Ti75合金焊接接头热影响区的组织,对其进行了β相区淬火处理。淬火后的Ti75合金为片层组织,采用不同工艺对其进行时效处理,研究了时效温度、时效时间对片层组织Ti75合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：β相区淬火后Ti75合金的屈服强度、抗拉强度随时效温度升高而降低,冲击韧性随时效温度升高先降低后升高。时效温度较低时,马氏体α′相分解为稳定的α相和β相,以弥散强化作用为主;随着时效温度的升高以及时效时间的延长,片层组织发生合并长大现象,达到一定程度时,软化作用占据主要地位。断口分析表明,淬火态断口呈现准解理平面特征,随着时效过程中软化作用的增强,解理平面上出现浅韧窝,塑性增加。     

形变热处理对Cu-0.7Fe-0.12P合金组织和性能的影响

通过硬度、电导率、光学显微镜和透射电镜等测试手段分析Cu-0.7Fe-0.12P合金的性能与组织,研究形变及时效处理对其组织与性能的影响,得出冷变形量与热处理工艺的优化组合,为该合金的实际生产提供参考。合金经900℃固溶并40%冷轧、450℃时效6 h、70%冷轧后,在400、450和500℃分别时效1 h。研究结果表明,在450℃时效合金的硬度(141 HV)和相对电导率(89.9%IACS)均达到了较好的状态;而直接对合金冷轧变形80%并在450℃下时效1 h后,相对电导率为70%IACS,比经双冷轧双时效处理后测得的合金相对电导率小。     

热处理对Ti90合金冷轧管材组织与力学性能的影响

采用LD60三辊冷轧机制备出规格分别为?50 mm×6 mm×L和?67 mm×10 mm×L的Ti90合金管材,研究了退火温度对管材显微组织及力学性能的影响。结果表明：冷轧态Ti90合金管材的显微组织由扭折排列的α集束构成,经750℃退火后形成α集束分布均匀的网篮组织,经930℃退火后形成双态组织;退火温度对管材的组织特征影响较大,而轧制变形量仅对管材的β晶粒尺寸有一定影响;随着退火温度的升高,Ti90合金管材的室温抗拉强度和-10℃低温冲击韧性先降低后升高,延伸率变化不明显,且在930℃退火后综合性能最优。     

高压热处理对Cu-37.67Zn-1.43Al合金导热及导电性能的影响

采用热常数测试仪和电导仪测试了Cu-37.67Zn-1.43Al合金经1~5 GPa,700℃保温20 min处理前后的热导率和电导率,用光学显微镜和透射电镜对其组织特征进行观察,并探讨了高压热处理对Cu-37.67Zn-1.43Al合金导热性能和导电性能的影响。结果表明:退火态Cu-37.67Zn-1.43Al合金的原始组织由α相和少量的β相组成。经高压热处理后,合金组织中白色块状α相数量减少,出现细条状α相,组织明显细化,细化效果随压力的增大先增强后减弱,当压力为3 GPa时,组织细化效果最好。并且,高压热处理能降低Cu-37.67Zn-1.43Al合金的热导率和电导率,在1~5 GPa范围内,随着压力的增大,该合金的热导率和电导率均先降低后升高;压力为3 GPa时,热导率和电导率均达到最低值,分别为99 W·m-1·K-1和20.86%IACS,较高压处理前分别降低了14.66%和15.07%,但经高压处理与未经高压处理的样品热导率差值随着温度的升高而逐渐减小,在25℃时,两者的差值为17 W·m-1·K-1,而在400℃时,两者的差值为4 W·m-1·K-1。其原因主要是高压热处理后Cu-37.67Zn-1.43Al合金组织细化及组织内位错密度增大。     

锻造温度对Ti6246合金饼坯组织和力学性能的影响

对Φ200 mm×80 mm Ti6246合金棒坯在985℃(β锻造)、935℃(近β锻造)、900℃(α+β锻造)3种温度下进行锻饼试验,考察锻造温度对饼坯显微组织和力学性能的影响。结果表明:采用β锻造工艺,获得的显微组织为片层状α相+β转变组织;采用近β锻造工艺,可获得由球形α相+片层状α相+β转变组织构成的"三态组织";采用α+β锻造工艺,可获得与原始组织相同的球状α相+β转变组织,但锻造后球状α相含量减少。随着锻造温度降低,Ti6246合金饼坯的室温和高温抗拉强度及屈服强度呈现先降低再升高的趋势,伸长率无显著变化;高温蠕变性能无明显变化趋势;427℃下热暴露100 h后,室温抗拉强度和屈服强度呈现先升高再降低的趋势,塑性指标无显著变化。     

固溶时效处理对Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、硬度测试、电导率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,研究了Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带固溶、单级时效和双级时效制度下的组织和性能。研究表明,Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带采用475℃/2 h的固溶处理制度,析出相回溶充分,无过烧现象;合金采用475℃/2 h+120℃/24 h的T6时效处理制度,晶内析出相细小弥散,晶界析出相连续分布;合金采用475℃/2 h+110℃/8 h+160℃/28 h的T74双级固溶时效处理制度,晶内析出相以η’和η为主,晶界析出物完全断开。     

Ti系细化剂及T6热处理对Al-Si-Mg合金组织与力学性能的影响

文章研究了添加0.2%Ti含量的Al-Ti、Al-Ti-B和Al-Ti-C三种晶粒细化剂对Al-Si-Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,含Ti细化剂降低了晶粒尺寸和二次枝晶间距。Al-Ti和Al-Ti-C改善共晶硅的形貌,提高合金的力学性能。但Al-Ti-B与合金中Sr产生毒化作用,使得共晶Si呈粗大的板片状,合金的铸态性能显著下降。铸态及T6态下,添加Al-Ti-C细化剂的合金均具有最高的强度与伸长率,T6态下,其抗拉强度为285 MPa,屈服强度为251 MPa,延伸率为5.5%。     

两步法变质处理Zn-6Al合金的显微组织和力学性能研究

采用Al-5Ti-B对Zn-6Al合金进行两步法变质处理,运用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和万能试验机分析测试了变质处理前后Zn-6Al合金的凝固组织和力学性能。结果表明：当加入0.50%的Al-5Ti-B时,随着高温变质熔体占比的增加,Zn-6Al合金中初生β-Al相面积分数不断增加,共晶组织层片间距先减小再增加;Zn-6Al合金的抗拉强度与屈服强度不断增加,延伸率先增加后降低;当高温变质熔体与低温熔体质量比为2∶3时,Zn-6Al合金的综合力学性能最佳。当高温变质熔体与低温熔体质量比为2∶3时,随着Al-5Ti-B加入量的增加,Zn-6Al合金中初生β-Al相面积分数、抗拉强度、屈服强度和延伸率呈现先增加再降低的变化趋势,共晶组织则呈现先细化再粗化的变化趋势。与未进行变质处理的Zn-6Al合金相比,当高温变质熔体与低温熔体质量比为2∶3和Al-5Ti-B加入量为0.75%时,Zn-6Al合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别增加24%, 13%和118%。采用Al-5Ti-B对Zn-6Al合金进行两步法变质处理,可明显提高Zn-6Al合金的综合力学性能。     

Ti90及其优化合金的组织与力学性能研究

Ti90合金是我国自主研发的一种新型近α型钛合金,具有高比强度、高韧性、耐蚀和加工性能好等优点。本课题组前期对Ti90合金进行了成分优化,得到一种名义成分为Ti-5. 5Al-4. 0Zr-1. 0Sn-0. 3Mo-1. 0Nb的优化合金。利用X射线衍射仪、金相显微镜、电子探针显微分析仪、电子万能试验机和电化学工作站等检测仪器,对Ti90及其优化合金的组织与力学性能进行对比分析。结果表明,优化合金组织为带有网篮特征的魏氏组织,原始β晶界和α集束清晰可见,有少量残留β相分布于α片层之间。与Ti90合金相比,优化合金的压缩屈服强度与断裂韧性得到了显著的提高,极限应变量有所增加,电化学腐蚀性能较好。     

Ti60高温钛合金环材组织与性能的研究

研究了Ti60高温钛合金环材的组织和性能。结果表明,该合金环材经双重退火后的显微组织为双态组织,并含有强化相α2相及硅化物相;这种组织的环材具有良好的室温拉伸、高温拉伸、热稳定、蠕变和断裂韧性等性能匹配,它的各项主要性能与IM I834钛合金相当,可用于制作航空发动机压气机压气盘、叶片等构件。     

含银Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu合金的强化固溶行为

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究了Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu-0.4Ag合金的强化固溶行为。结果表明:经强化固溶处理后,合金固溶态的抗拉强度和屈服强度以及伸长率分别较常规固溶的低15 MPa、16 MPa和1.7%;峰值时效态的抗拉强度和屈服强度较常规固溶的分别高62 MPa和68 MPa,伸长率低0.8%。;强化固溶可使Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu-0.4Ag合金固溶后的第二相粒子减少,但使其时效后的强化相数量增多,密度增大。     

Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响

Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用。本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn 合金中加入 Hf 元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制。结果表明, Cu-20Ni-20Mn-xHf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高。合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350~450 ℃由不连续析出向连续析出转变。Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升。Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350~450 ℃下能够保持在 HB 320,0.6%Hf 的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350 ℃时提高 HB 5.1,400 ℃时提高 HB 8.1,而 450 ℃时峰值硬度无明显提高。     

固溶处理对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金组织及性能的影响

研究了Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金时效前固溶温度和时间对该合金硬度及电导率的影响,并且分析了不同固溶条件之后时效对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金性能的影响。结果表明:时效前固溶温度的升高,材料的电导率先较快下降,之后又回升,而硬度呈下降的趋势,当固溶温度到达925℃时,硬度下降缓慢;随着固溶温度的增加,其再结晶程度越来越高,到900℃时组织已是完全再结晶组织,温度继续升高,晶粒会发生长大;通过扫描电镜及能谱分析仪观察900℃固溶后的试样,发现只有少量析出相存在。而相对于固溶温度,固溶时间对合金性能的影响不明显。在不同固溶制度下,合金试样经冷变形和时效后,其电导率随固溶温度的升高先降后升,而抗拉强度和延伸率随固溶温度的升高会先升高后下降,固溶温度为925℃时试样的抗拉强度到达峰值,延伸率则在850℃时达到峰值。与其他固溶处理制度相比,合金在900℃×60 min固溶处理,经60%的冷变形,450℃×4 h时效处理后,可得到较好的综合性能。此时,合金抗拉强度达到762 MPa,延伸率为6.1%,电导率为32.5%IACS。     

不同碳源TiC/Ti复合材料的显微组织及力学性能

采用原位熔铸法制备了不同TiC添加量以及不同碳源(碳粉末、碳纤维和碳纳米管)的TiC/Ti复合材料,研究了TiC添加量和碳源种类对铸态和锻态TiC/Ti复合材料显微组织的影响,并对不同碳源制备的铸态和锻态复合材料进行了断裂韧性和室温压缩性能测试。结果发现,TiC/Ti复合材料主要由α-Ti和TiC组成;α片层宽度随着TiC体积分数的增加逐渐下降,TiC呈条状或片状。经过锻造,TiC呈近等轴状,α片层进一步细化。以碳粉末作为原位反应碳源制备的铸态TiC/Ti复合材料,断裂韧性较高,以碳纤维和碳纳米管作为碳源时,断裂韧性较低;以不同碳源制备的铸态复合材料,室温抗压强度和屈服强度无明显差异。     

锻造工艺对Ti60合金棒材组织和性能的影响

研究了常规锻造,近β锻造和β锻造对Ti60合金棒材显微组织和力学性能的影响规律。结果发现：Ti60合金棒材经常规锻造和近β锻造后,得到等轴组织,近β锻造的等轴α相较少,β锻造组织为典型的网篮组织,局部有大块α相出现。力学性能结果分析表明,近β锻造具有最好的强度与塑性的匹配。采用SEM观察了拉伸试样的断口形貌,结果表明,常规锻造和近β锻造的试样为韧窝型断口,而β锻造的试样为韧窝＋准解理的混合型断口。     

锻造变形量对TC4-DT钛合金锻件组织与力学性能的影响

TC4-DT钛合金是一种高强高韧损伤容限型钛合金,常被用于新型飞机制造中,而变形量会对该合金的组织产生重要影响,并最终决定其力学性能。为此,本实验以300 mm×180 mm的TC4-DT钛合金棒材为原料,进行3种不同变形量的锻造变形,研究锻造变形量对锻件组织和力学性能的影响。结果表明:变形量太大或太小均会引起锻件内部显微组织不均匀,同时引起锻件不同部位力学性能存在较大的偏差,经综合分析确定TC4-DT钛合金合理的锻造变形量为35%左右。     

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金的加工与组织性能

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金具有很高的加工硬化特性以及固溶时效强化效果.通过急冷处理获得的α过饱和固溶体组织,利用冷变形和时效处理过程中出现的结构调整,提高合金的抗拉强度和延伸率.通过试验室配制的合金铸锭,研究合金热轧、冷轧加工过程及其性能的变化.试验研究结果表明:合金热轧前采取650℃×10 h均匀化处理,铸锭经850℃× 30min加热后热轧,50%一次冷轧,850℃×60min固溶,50%二次冷轧,480℃×2 h时效,65%三次冷轧变形后,合金的抗拉强度可达732.1 MPa、电导率为9.8%IACS.     

形变时效对Cu-1.3Ni-0.3Si合金力学性能及导电率的影响

采用OM、SEM和EDS等分别研究了400~550℃、1~8h时效工艺对冷轧变形程度为0~70%的Cu-1.3Ni-0.3Si合金显微组织及性能的影响。结果表明,经不同冷变形量的合金在450℃时效1h后,硬度均到达峰值,当温度升高到500℃时,合金导电率达到最大值,此时基体组织中分布有大量细小弥散的第二相颗粒;合金的导电率随保温时间的延长不断增大,且变形程度越大,导电率提升越明显。预冷变形量为70%的合金在450℃×3h时效后,其硬度达到180HB,导电率可达52%IACS,相比未经变形合金时效后最高硬度提高了约21%,导电率提高了约11%。