退火温度对激光熔化沉积TC31高温钛合金组织与性能的影响

为改善激光熔化沉积TC31高温钛合金力学性能,本文通过光学显微镜、SEM、TEM和力学性能测试的方法研究了退火温度对合金中组织演化行为的影响,及其与合金室温和650℃高温力学性能的关系。结果表明:组织中初生α相含量随着退火温度升高而降低,其溶解主要发生在950℃以上,980℃退火后含量仅为29%。当退火温度超过930℃时,初生α相片层宽度明显增加。随着退火温度升高,α/β界面处析出的(Ti,Zr)6Si3相尺寸增加,且进入α相片层内部。合金在800~1000℃退火时,合金室温拉伸屈服强度随退火温度升高趋于降低。受相界面析出的硅化物聚合长大及α相片层尺寸增加等因素影响,合金高温屈服强度随退火温度升高先降低后增加。合金经过1000℃退火后,呈现良好的高温性能,其650℃下抗拉强度达657 MPa、屈服强度约为466 MPa、延伸率27%。

电子束预控工艺对HfZrTiTa0.6组织与性能的影响

针对熔铸HfZrTiTa0.6含能高韧高熵合金弹体破片可控及多功能毁伤,开展材料与电子束预控工艺适配性研究。设计5种电子束预控工艺,分析电子束预控工艺对高熵合金材料组织与性能的影响。结果表明:HfZrTiTa0.6基体与电子束预控后改性区均由等轴晶组成。聚焦电流越小,改性区的显微硬度越高。经电子束预控后,由于淬硬层的产生,使得改性区硬度显著增强。并在束流为58 mA、聚焦电流为615 mA、扫描速度为15 mm/s时,改性区硬度达到最大值313.67HV。

激光增材制备Ti-6Al-4V/TiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化

Ti-6Al-4V合金因具有良好的强度、塑性、韧性、耐蚀性以及可焊性,在航空航天以及化工装备制造领域具有广泛应用,但其硬度以及耐磨性不高等性能短板,一定程度上限制了其摩擦磨损工况下的服役寿命。本研究基于激光熔覆优化工艺方法,增材制备具有TiC添加相的Ti-6Al-4V合金同质金属陶瓷熔覆层,表征并验证TiC增强相对熔覆层组织以及基本力学性能的强化作用。结果表明:熔覆层主要物相包括α-Ti,β-Ti以及TiC,其中TiC在熔覆层内过饱和析出,且受熔覆层不同位置过冷度差异影响,析出的TiC在熔覆层顶部以细小的颗粒状为主,而在熔覆层中部则主要呈树枝及花瓣状析出,熔覆层底部新增了麦穗状的析出形状,而稀释区则未见明显TiC析出。熔覆层平均显微硬度为530HV0.5,较基体提升了61%;在35 N载荷下,熔覆层平均摩擦因数为0.3583,较基体降低了11%,体积磨损率约为基材的87%,磨损形式为黏着磨损和磨粒磨损。

Sc对ER5356焊丝接头组织与性能的影响

分别以Al-Mg和Al-Mg-Sc焊丝作为填充材料,采用MIG焊接工艺对20 mm厚7A52铝合金板进行对接焊。分析了Sc对接头显微组织、力学性能、孔隙率的影响。结果表明:Sc的添加使熔敷金属的抗拉强度和断后伸长率分别提高了3.1%和9.1%,使其横截面的气孔率下降了66.4%;焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提高了3.5%和1.6%,拉伸断裂机制为韧性断裂。此外,Sc的添加细化了熔敷金属和焊缝的晶粒;使焊缝边缘组织的柱状晶的轴比降低;并在熔合区生成Al_(3)Sc粒子,成为MgZn_(2)的形核点,促进Zn向熔合区扩散。

Sc含量对Al-7Mg合金铸轧板显微组织与性能的影响

主要采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和拉伸试验等检测手段,研究了不同含量的Sc对Al-7Mg合金板材的微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:Sc对于减轻由双辊铸轧快速凝固及高镁含量产生的中心偏析带具有显著作用,增加Sc含量后,双辊铸轧板的晶粒尺寸逐渐减小,二次枝晶臂间距最小可减小到9.92μm;各元素的偏析度减小,偏析基本消除;合金中的非平衡共晶相的数量也呈现明显的下降趋势。同时,w(Sc)由0.1%增加到0.2%使得Al-7Mg合金的屈服强度提高了57 MPa,抗拉强度提高了35 MPa,伸长率提高了4.3%。Sc的加入使得凝固过程中的形核率提高,枝晶的生长受到抑制,同时Sc细化晶粒效果显著,并使偏析减轻,明显提高了合金的力学性能。

熔覆电流对铁基TiC耐磨层组织与性能的影响

为研究等离子熔覆电流对铁基TiC耐磨层组织和性能得影响,分别制备了熔覆电流为140 A、160 A、180 A和200 A的铁基TiC耐磨层,并对其微观形貌、显微硬度及耐磨粒磨损性能进行了表征分析。结果表明:耐磨层显微硬度先增加后减小,而磨损失重量呈逐渐增加趋势。熔覆电流为140 A时,耐磨层耐磨损性最好,显微硬度HV达755,可获得较好的综合性能。

铜-镍中间层对钛/钢激光焊接头组织与性能的影响

文章采用添加铜-镍作为中间层的激光热导焊工艺制备钛/钢搭接焊接头,通过改变激光功率对焊接接头组织与性能的变化进行研究。研究表明,铜-镍中间层的加入改变了钛/钢激光焊接熔池的组织形貌以及元素分布情况,通过SEM、EDS、XRD等对熔池各区域检测分析,发现在靠近钛母材一侧形成了Ti-Ni、Ti-Cu等新相,有效抑制了Fe-Ti二元脆性相的产生,通过力学实验发现激光功率为2900W时,钛/钢焊接接头的力学性能最好,最大剪切力为1845.02N,说明铜-镍中间层的添加改善了钛/钢异种金属的焊接性。

焊接热输入对X80焊管焊缝组织与性能的影响

针对双面螺旋埋弧焊管所具有的先内焊后外焊的焊接顺序特点,以实际焊缝为研究对象,采用焊接热循环理论,利用焊接热模拟技术、现代材料力学性能检测技术和显微分析方法,对X80管线钢内焊缝在不同热输入下的韧性分布规律以及组织特征进行了研究。结果表明：当焊接线能量为17~35kJ/cm时,X80管线钢焊缝粗晶热影响区（WCGHAZ）可获得较好的韧性水平,其中线能量为20kJ/cm时,WCGHAZ可获得最佳韧性水平。当焊接线能量小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,X80管线钢WCGHAZ的韧性水平都有所下降。因此可将17~35kJ/cm的线能量作为X80管线钢外焊缝的推荐焊接工艺规范。

用于控制材料热加工组织与性能的动态材料模型理论及其应用

动态材料模型及其加工图技术是一种可以用来对材料热加工过程进行优化设计,以实现对材料热加工微观组织和性能进行控制,提高产品质量和可靠性的理论方法。综述动态材料模型及其加工图技术的理论基础及其发展过程,对变形稳定区和失稳区判据的不可逆热力学和耗散结构基本理论以及各种判据的推导过程进行较详细的介绍,从理论角度比较和分析基于动态材料模型理论的各种变形稳定区和失稳区判据的优缺点及其适用范围,指出应用这些判据来实现材料热加工组织性能控制时应注意的一些问题。简要介绍采用动态材料模型理论及其加工图技术来解决实际热加工问题,以达到控制材料组织和性能,确保产品质量,提高生产率的应用情况。

含钪与不含钪铝镁钪合金焊接接头的组织与性能

分别采用Al-Mg-Zr和Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料,对2 mm厚的Al-Mg-Sc合金薄板进行惰性气体保护焊接,然后对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行对比研究。结果表明:采用两种焊丝焊接的Al-Mg-Sc合金薄板的焊接接头强度系数均大于0.9。但采用Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料时,焊缝晶粒组织明显细化,熔合区形成的细小等轴晶层提高了基材与焊缝填充材料的结合力,焊接接头的屈服强度比采用Al-Mg-Zr合金焊丝为填充材料时提高了100 MPa,显著提高了Al-Mg-Sc合金焊接构件的许用强度,因此焊接Al-Mg-Sc板材更宜采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝。

稀土、铌对重轨钢铸、轧态组织与性能的影响

对比研究了BNbRE与U71Mn重轨钢连铸方坯的组织和常规力学性能;通过测量硬度,揭示了接近共析成分的重轨钢连铸坯结晶组织的变化特征。采用金相和SEM等手段,对BNbRE钢和BNb钢热轧轨的轨头、轨腰和轨底角3种部位的组织和夹杂进行了观测,发现实验钢的铸坯有3个硬度恒值区和3个硬度变化区,U71Mn钢的铸坯里有可观的P共晶组织;未加稀土的BNb钢轨夹杂物,有轨头和轨底为氧化物和轨腰MnS居多的分布特征等。文章得出,加稀土不仅改善和细化了钢的铸、轧态组织,改变了夹杂物,还明显地减少了硬度变化结晶区尺寸及其硬度值的变化幅度,有效地抑制和甚至消除了磷共晶组织。

均匀化退火工艺对铸态AZ80镁合金组织与性能的影响

研究了均匀化退火工艺对AZ80镁合金组织和性能的影响,用扫描电镜对铸态和均匀化退火后试样室温拉伸断口进行了分析。结果表明,均匀化退火能有效消除枝晶偏析、改善材料的组织和力学性能。确定390℃×16 h均匀化退火为合金的最佳处理工艺。冷速的快慢造成析出沉淀相形貌和数量差异,引起合金力学性能不同。冷速越大,硬度和强度越高,而伸长率越小。铸态试样室温拉伸断口为准解理断裂加少量剪切断裂,经均匀化处理后断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂。

MA和软第二相对Cr／Cr2Nb复合材料组织与性能的影响

采用机械合金化(MA)+热压工艺来制备以Cr固溶体为软第二相的Cr/Cr2Nb复合材料。研究了不同配比成分的Cr,Nb元素粉经20h球磨后,在1250℃,0.5h热压工艺下所获得的Cr/Cr2Nb复合材料的组织和性能。结果表明,随着偏离Laves相化学配比的Nb含量减小,合金的致密度、强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小,不同配比成分的合金均具有良好的室温断裂韧性。Laves相Cr2Nb含量高达78%的Cr-25Nb合金的组织均匀,Cr固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到微/纳米级,屈服强度和抗压强度分别高达1949MPa和2044MPa,塑性应变达到了7.26%。与熔铸工艺制备的Cr/Cr2Nb复合材料相比,合金的强度及塑性都有明显提高,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。

微量钪对Al-3%Cu合金组织与性能的影响

采用硬度、拉伸性能测试、金相组织观察、扫描电镜与能谱分析以及X 射线衍射等方法 ,研究了微量稀土元素Sc对Al 3%Cu合金组织与性能的影响。结果表明 ,稀土元素Sc能够强烈地细化Al Cu合金的晶粒 ,改善枝晶网胞。微量Sc元素添加到Al 3%Cu合金中 ,合金的抗拉强度σb 和屈服强度σ0 2 均有所提高 (Δσ约为 30MPa) ,对合金的伸长率几乎没有影响 ;微量Sc元素添加到Al 3%Cu合金中 ,除部分固溶于Al基体中外 ,大部分与Al形成对合金起强化作用的Al3Sc共格相 ,对合金起强化作用 ,没有发现其他相 ,包括W (AlCuSc)相生成。

少量Sc对7055铝合金组织与性能的影响

利用拉伸试验、光学金相、X射线物相分析、SEM及TEM等实验方法,研究了添加0.2%Sc(质量分数)对7055铝合金组织与性能的影响.实验结果表明,添加0.2%Sc可以显著细化7055铝合金铸态晶粒并减少晶界非平衡共晶相数量,促进非平衡共晶相在均匀化退火时的溶解,从而提高合金固溶度;由于Sc的添加可以提高7055Sc合金的溶质原子固溶度、形成更为均匀弥散分布的A l3ScZr粒子、以及抑制变形组织再结晶和有效细化固溶处理后的(亚)晶粒尺寸,因而显著提高7055Sc合金综合力学性能.

等离子喷涂钼基非晶-纳米晶复合涂层的组织与性能

一种多元素钼基非晶纳米晶合金粉末(含C、Si、B、Cr、Fe、Ni、Mo等)作为喷涂材料,用大气等离子喷涂在316L不锈钢基体上制备涂层,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪分析测量涂层的组织和性能,并用谢乐公式计算晶粒尺寸。结果表明:所制备的涂层均匀致密,涂层含有非晶和纳米晶,颗粒尺寸为10～5 0nm ;这种非晶纳米晶复合涂层的硬度和弹性模量分别高达10 5 5HV和2 14 .4 0GPa。

SiC_p/Al复合材料制备工艺对组织与性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了体积分数为 15 %SiCp/ 2 0 0 9Al复合材料 ,研究了球磨转速、球磨时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明 ,球磨转速和球磨时间是影响复合材料力学性能的重要因素 ,较长时间高转速球磨使得SiC颗粒均匀分布 ,转速 190r/min、球磨 6h制备的复合粉末经真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布 ,材料的抗拉强度高达 6 5 0MPa,伸长率大于 5 %。

不同加工工艺对高强高塑性TWIP钢组织与性能的影响

采用三种工艺对成分为25Mn-3Si-3Al的TWIP钢进行了试制,并对轧后钢板的组织性能进行了对比分析。结果表明,轧制后退火处理钢板的室温组织为奥氏体基体中存在大量的退火孪晶,在拉伸变形中形成的形变孪晶使产品获得了高强度、高塑性。

过时效-重固溶-再时效处理对7055铝合金组织与性能的影响

采用拉伸试验、电导率测试及透射电镜观察等方法 ,研究了重固溶温度和过时效处理时间对70 5 5铝合金组织与性能的影响。结果表明 ,12 0℃× 3h +180℃× 8h过时效处理后 ,经过不同温度(4 4 0℃～ 4 90℃ )重新固溶处理以及 12 0℃ 2 4h再时效后 ,70 5 5铝合金的电导率随重固溶温度的上升而降低 ,但强度升高 ;延长过时效时间 (12 0℃× 3h +180℃× 4h～ 2 0h) ,4 70℃× 1h重固溶处理后 ,合金电导率略微上升 ,而强度逐渐降低。组织观察表明 ,过时效处理形成的粗大析出相在不同温度重固溶时的重新溶解程度不同 ,重固溶温度越低 ,粗大析出相溶解越不充分 ,从而形成与回归再时效处理相类似的组织结构 ;同时 ,过时效及重固溶处理也有利于Fe、Si和Zr等残留固溶原子以化合物的形式充分析出 ,因此利用该工艺可以在保持强度不降低的前提下 ,提高合金的电导率 ,并最终提高合金的抗应力腐蚀性能。

回火热处理对低屈强比高强钢组织与性能的影响

利用力学性能测试、光学显微镜、透射电镜观察等方法,阐明了回火热处理对低屈强比高强度钢组织与力学性能的影响规律。研究表明,回火温度对低屈强比高强度钢的组织和力学性能具有决定性影响。回火前,试验钢显微组织主要由细小板条状和粒状贝氏体组成,还含有少量铁素体及一些M/A岛。随回火温度提升,板条贝氏体逐渐合并长大,板条宽度增加,M/A岛分解,抗拉强度和冲击韧性下降,而屈服强度保持稳定,导致屈强比升高。M/A岛以块状和链条状形态存在,位于板条之间或贝氏体/铁素体边界。较低的回火温度可获得高强度、高韧性和低屈强比钢,这主要归功于其细小的板条组织和稳定的M/A岛。