热处理工艺对大规格TC17钛合金棒材组织与力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式、保温时间及取样方向对两相区锻造的大规格TC17钛合金棒材显微组织和力学性能的影响,并根据实验结果选择最佳热处理制度。结果表明:TC17钛合金棒材的最佳热处理工艺为800℃/2h/WQ+630℃/8h/AC;固溶温度在两相区时,随着固溶温度的升高,合金强度升高,塑性降低;固溶空冷+时效的合金较相同温度固溶水冷+时效的合金强度高、塑性低;在相同温度固溶水冷条件下,缩短固溶保温时间,可改善合金的塑性;锻造后的TC17钛合金大规格棒材存在各向异性。

热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响研究

研究了不同热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响。结果表明:Ti650合金板材对固溶温度的变化较为敏感,随着固溶温度的升高,加剧了初生α相的溶解,次生α相尺寸更加细小,且交错排列,增加了位错运动的阻力,板材强度升高,塑性降低。提高时效温度,次生α相由细针状长大粗化成为长片层状或短片层状,交错排列成不同取向的集束,板材塑性大幅升高,强度略有降低。在时效温度700℃、时效时间2.5~6 h条件下,时效时间对板材组织与性能的影响较小。固溶冷却速率会影响次生α相的形核、析出和长大,降低冷却速率,次生α相由弥散的细针状长大成为短棒状,细晶强化作用减弱,板材室温强度降低,塑性提高。

固溶处理及工艺路径对Cu-Ni-Si-Co合金板材性能的影响

目的系统探究了不同固溶温度及不同冷轧时效工艺对C7035合金力学性能与导电性能的影响规律。方法针对C7035合金进行了不同温度的固溶处理,并进行了冷轧以及不同温度的时效处理。对比一次时效的力学性能与电学性能差异性,并优化工艺路径。选择性能较为优异的样品观察其微观组织以及析出相。结果提高固溶温度可显著提升一次冷轧-时效合金的硬度、强度以及导电性,其中性能较为优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃时效3 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为241.2HV0.1、777 MPa、48.6%IACS。工艺优化后,较优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃预时效0.5 h、冷轧50%、450℃时效2 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为252.8HV0.1、787 MPa、41.2%IACS。结论固溶温度越高,溶质原子溶入基体的数量越多,固溶后能观察到的第二相越少。960℃固溶后一次冷轧-时效的强度较高,与880℃固溶后一次冷轧-时效后相比,强度提高了约100 MPa,二次冷轧时效后,强度有进一步的提升。

退火工艺对Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验、浸泡腐蚀试验等手段,研究了不同温度退火对热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金晶粒沿着轧制方向被拉长。320℃退火合金组织仍保持热轧态纤维状形貌,360℃退火合金再结晶完全,晶粒为均匀的等轴晶,退火温度再升高,合金晶粒均匀性变差。随着退火温度的升高,合金的抗拉强度不断下降,伸长率先升高后降低,腐蚀速率先降低后升高。360℃退火的合金伸长率最高,为22.1%,腐蚀速率最低,为0.24 mm/a,其抗拉强度为250.4 MPa。

基于Deform 3D的AZ31镁合金不对称挤压变形工艺模拟

通过Deform 3D软件模拟了AZ31镁合金不对称挤压变形工艺过程。结果表明,设置不同水平长度流动距离促使材料不对称地流入挤压通道,进而形成不对称剪切变形,出现应变及应力集中分布的不对称性,促使材料晶粒沿着剪切面偏转,获得细晶、弱织构的高性能镁合金坯料。

激光增材制造与连接GH4169合金的热处理工艺研究

采用激光增材制造技术制备了GH4169合金母材样品,并采用相同的工艺参数实现了母材的激光增材连接,检测了不同热处理状态下合金的拉伸性能,分析了性能改变的内在机理。结果表明:凭借激光增材制造技术热影响区小的优势,热处理前后母材与连接区域处微观组织的演变基本一致。沉积态合金呈典型的柱状晶组织,且二次枝晶并不发达,γ+Laves共晶相呈条带状和岛链状沿晶界分布;均匀化+固溶处理后Laves相发生分解并回溶入基体,并伴随着柱晶的粗化;当进行双重时效处理时Laves相的分布状态发生改变。不同热处理工艺试样的拉伸性能均高于同合金铸态指标,热处理对Laves相的含量和分布状态的改变是影响其强度和塑性的主要因素。

Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金固溶处理工艺研究

对Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金进行了不同温度和时间的固溶处理,再进行185℃×8 h的时效处理试验。采用OM、硬度测试等手段研究了Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的最佳固溶处理工艺。结果表明:随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金中第二相越来越多的溶入基体,合金晶粒尺寸也逐渐增大,495℃×6 h固溶处理的合金中第二相基本完全溶入基体。经495℃×6 h固溶+185℃×8 h时效处理的Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的硬度达到最大值,为141 HB。Al-3.5Cu-2.0Mg-1.0Mn-0.3Y合金的最佳固溶工艺为495℃×6 h。

T6态ZL105-(Pr+Ce)合金的组织及力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、EDS分析仪、布氏硬度与拉伸试验研究了混合稀土与T6热处理对ZL105合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,当添加0.5wt%的稀土(Pr+Ce)后,ZL105合金的α-Al相、共晶Si相及富Fe相均被细化。ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金经T6热处理后,α-Al相进一步细化,晶粒趋于圆整,共晶Si相也进一步细化,由长条状转变为短颗粒状,但是富Fe相的形貌和尺寸没有发生明显变化。T6态ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金的抗拉强度、伸长率及硬度分别为257.7 MPa、7.0%、98 HB。T6态ZL105-0.5wt%(Pr+Ce)合金的断口为典型的塑性断裂特征,断口表面出现了许多韧窝,主要以小韧窝为主,分布较均匀且密集。T6热处理后合金的力学性能得到了显著改善。

Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金固溶处理工艺研究

对铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金进行了双级固溶+时效处理,采用SEM、XRD、硬度测试等研究了双级固溶中第二级固溶温度和时间对铸态合金组织与硬度的影响。结果表明:铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金组织主要由α-Al固溶体、块状初生Si相、针状共晶Si相以及网状第二相组成。经过双级固溶处理后,合金中块状初生Si相明显钝化,共晶Si相明显细化,网状第二相也显著碎化。490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶处理合金中网状相基本完全碎化,共晶Si相最为细小。随着双级固溶中第二级固溶温度的提高,固溶时间的延长,T6态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金的硬度先升高后降低,490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶+180℃×6 h时效处理合金的硬度最高,达到88.2 HRB。

深冷处理对7A62铝合金微观组织和力学性能的影响

采用XRD、SEM、TEM、硬度测试以及拉伸测试等研究T6处理、时效前深冷DCT5h-T6处理和时效后深冷T6-DCT5h处理对7A62铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:相比于T6处理,深冷处理后合金析出相的尺寸减小、数密度增大,位错密度提高;受析出相与位错密度的共同影响,DCT5hT6处理合金的强度和伸长率均有所提升。与DCT5h-T6处理相比,T6-DCT5h处理进一步促进了析出相的形核,其尺寸细化且分布更加均匀,数密度约提高5%;T6-DCT5h处理可使得合金获得较优的综合力学性能,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为584 MPa、637 MPa和10.7%,较常规T6处理分别提高28MPa、10 MPa以及37%。

热处理工艺对Al-Mg-Si铝合金组织与力学性能的影响

本文采用万用试验机器、扫描电镜、透射电子显微镜等,研究了热处理工艺对Al-Mg-Si铝合金组织与力学性能的影响。通过对显微组织、硬度、抗拉强度、冲击韧性等试验结果分析发现,均匀化处理温度对微观组织影响不大,对其硬度和拉伸试验结果影响并不大;而深冷处理可以提高析出相的形成,增加位错密度,从而提高了硬度、抗拉强度和屈服强度。

钛合金零件去应力退火热处理变形研究

利用ABAQUS软件对某钛合金框零件在去应力退火热处理过程中的变形问题进行数值模拟研究。考虑了锻造、机加等前端工序带来的残余应力对后续零件热处理变形的影响,实现了基于实际制造的连续多过程、多物理场耦合的仿真分析。同时充分考虑零件实际热处理过程中同工装的装配和接触关系,研究了工装对零件热处理变形的影响。结果表明,在考虑初始残余应力的情况下,自由放置的零件在热处理过程中伴随着内应力的释放和重新分布发生了蠕变,变形趋势同实际测量结果一致,且变形大小在同一数量级。此外,采用同材质的钛合金工装配合随形块的装夹方式能够减小热处理过程中工装对零件的影响,有效保证零件外形,从而达到控制零件热处理变形的目的。

7A62铝合金在热磁时效后的析出行为与力学性能

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、硬度及室温拉伸性能测试等方法,研究了热磁时效作用对7A62铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:在热磁时效作用下,7A62铝合金内部的位错移动性增强,溶质原子移动速率加快,进而促进了析出相的形核与长大,峰值时效时间显著缩短,仅为未加磁峰值时效时间的1/3(即峰值时效时间由24 h缩短至8 h)。此外,磁场作用还会诱发位错退钉扎效应以及晶界无沉淀析出带的宽化作用,促使热磁峰时效后7A62铝合金伸长率较未加磁峰时效时提高15.6%。因此,热磁耦合作用可加速铝合金的时效析出过程,改善其力学性能,显著提高铝合金的生产效率。

热处理对激光选区熔化高强铝合金组织及性能影响

为了充分发挥高强铝合金材料的性能潜力,从热处理强化角度出发,选择了4种不同的热处理制度,并从物相、组织、性能对热处理后的铝合金SLM成形样件展开研究,最终筛选出最适合的热处理制度。结果表明,300℃/6 h/炉冷的强化时效(EA)热处理后的样件具有最高的抗拉强度575 MPa,较未经热处理的原SLM成形件的抗拉强度提高25%,伸长率有一定程度的下降但仍满足正常需求。强化机制主要为:过饱和Mn元素固溶体带来的固溶强化、细密且具有一定热稳定性微观组织形貌带来的细晶强化以及热处理后生成的纳米级Al3Sc相沉淀粒子带来的第二相强化。

退火对钛合金钽涂层力学及生物性能的影响

目的 针对钛合金(TC4)在骨植入、骨替换方面因受体液腐蚀及骨骼之间的相互摩擦使改性涂层容易遭受破坏导致有毒金属离子的释放,通过退火提高TC4表面钽涂层的力学性能和生物相容性能。方法 采用磁控溅射技术在TC4基体上沉积钽涂层,并在不同的热处理温度650、750、850℃下退火5 h,使用扫描电子显微镜、能谱仪、XRD、划痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站和生物毒性实验对Ta涂层的组织形貌、力学性能及生物性能进行测试与表征。结果 所制备的Ta涂层组织较致密,在一定的退火温度下,组织结构变得更加致密。在退火温度650℃时的硬度值(16.68 GPa)和弹性模量值(208.90 GPa)最高,这是由于产生较强的β-Ta峰,使硬度值显著提高。经750℃退火后,涂层具有最大的结合强度(20.82N),优异的耐腐蚀性,摩擦曲线波动最小、最平稳且平均摩擦系数值(COF)最小。这是由于涂层与基体之间的元素相互扩散,降低了界面应力,促进了结合强度的提高。这有利于提高涂层的致密度,可降低涂层表面的微孔缺陷,阻碍腐蚀溶液通过涂层的路径作用,从而提高基体的耐腐蚀性。同时有效避免了涂层大面积脱落,减少了摩擦表面积,也提高了涂层的摩擦性能。在750℃和850℃退火温度下钽涂层的KRGR>80%,表现出良好的生物相容性。结论 经退火后的钽涂层组织更加致密,结合强度更高,耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性更好。

电弧增材制造GH4169合金均匀化热处理组织特征、力学性能和蠕变性能研究

为深入探究电弧增材制造GH4169合金热处理组织特征,针对不同热处理工艺对GH4169合金组织及相的影响开展研究,以确定最佳的均匀化热处理工艺。采用电弧熔丝增材制造技术成形GH4169合金试块,研究不同均匀化热处理温度下试样微观组织和力学性能的变化。结果显示,随着均匀化温度的提升,Laves相逐渐溶解至完全溶解,试样组织逐渐变得均匀。当均匀化温度升至1 100℃时,Laves相完全溶解,试样水平方向和垂直方向均为等轴晶,组织各向异性消除。经过1 100℃均匀化处理再进行固溶+双时效处理,材料强度明显提升,相比沉积态增加50%,且材料的蠕变性能远高于锻件标准。研究表明,通过控制均匀化热处理温度和后续的热处理工艺,能有效提升电弧增材制造GH4169合金的力学性能和蠕变性能。对于优化电弧增材制造GH4169合金的工艺参数,提高其综合性能具有重要意义。

自硬-微波加热复合硬化硅酸盐粘结剂砂性能研究

针对自硬硅酸盐粘结剂砂用于铸铁件时存在硬化速度慢、对环境湿度敏感、砂型(芯)强度低、溃散性差四个问题,本文选择一种新型硅酸盐粘结剂,以陶瓷砂为原砂,在采用固化剂自硬的基础上,还通过微波加热以及添加粉末促硬剂,进行了复合硬化工艺的研究。首先,研究了微波加热工艺参数对型砂试样性能的影响,确定了优化微波加热工艺:加热功率为900 W、加热时间为180 s;而后,选用了三种粉末促硬剂进行优化,得到的最佳粉末添加剂优化方案为粘结剂2.2%、微硅粉0.2%、氧化铝0.2%、石英粉0.06%。结果表明,该组优化方案相比较不加入粉末添加剂,使砂型(芯)1 h强度提高至1.86 MPa,24 h强度提高至2.17 MPa,98%RH吸湿强度提高至1.45 MPa,800℃残留强度降低至0.75 MPa,其常温强度值和残留强度值分别达到和接近自硬树脂砂的水平。

双相多主元合金热机械处理的进展

双相多主元合金作为一种新型金属结构材料,一经提出便受到广泛关注和研究。作为金属材料,热机械处理是调控其微观组织,提升综合力学性能的重要方法。本文综述了国内外有关双相多主元合金热机械处理的研究现状,从轧制工艺、时效参数、多级处理等方面讨论了热机械处理对双相多主元合金微观组织的调控作用,进而总结了热机械处理对其力学性能的影响,以期对双相多主元合金的热机械处理研究提供参考。

变形和热处理对Cu-0.26Cr-0.24Sn合金组织及性能的影响

采用气保护炉熔炼了Cu-0.26Cr-0.24Sn合金,而后对棒状铸锭依次进行了旋锻变形、固溶和时效处理,用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)等手段,分析了不同旋锻变形量、固溶和时效条件下合金的微观组织及力学、电学性能。结果表明:旋锻变形后的晶粒组织随着变形量的增加而细化,提高了合金的强度,而导电率稍有下降;960℃保温1 h后微米级富Cr析出物充分固溶。固溶时效后发生再结晶并产生再结晶织构,平行于轴向的<111>晶向增加,再结晶织构的强度随旋锻变形量的增加而增加,可提高屈服强度,但降低伸长率。时效后纳米级的富Cr颗粒析出,硬度和导电率显著上升。合金经过75%的旋锻变形,在450℃时效2.5 h后,该合金的抗拉强度和导电率分别达到476.5 MPa、68.7%IACS,可获得较好的强度和导电率配合。

预时效热处理对新型近β医用Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb合金组织演变和力学性能的影响

研究了预时效对一种近β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb(Ti-B12)医用钛合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,在325、425℃分别预时效0.5~8.0 h后,在β母相中均匀析出了大量的椭球状等温ω相。随着预时效温度的升高和时间的延长,ω相的尺寸逐渐增大,而密度则逐渐减小。基于等温ω过渡相辅助α相形核与细化作用,在较低的预时效温度和较短的时间下可获得密度更高、尺寸更细小且弥散分布的次生α相。此外,经预时效后,通过显著细化次生α相的尺寸和提高α相的析出密度,强度得到了明显提升,并获得了较好的塑性。然而,当将预时效时间增加至一定值时,强化效应变得不再明显。