Nd与冷却速度对AZ91HP镁合金共晶组织形貌的影响

研究稀土Nd和冷却速度对AZ91镁合金共晶组织及β相形貌的影响,分析了Nd和冷却速度与合金组织之间的相关规律。结果表明:加Nd变质对β相分布、形貌的影响效果随着冷却速度的减小而增大。Nd的作用机理主要通过改变树枝晶α-Mg枝晶的间距,进而影响β相的数量和分布形貌,而对α-Mg的晶粒尺寸影响不大。β相的显微硬度为344HV,为基体α-Mg的4.5倍。由于β相的存在,造成两相材料的变形不协调,在界面附近产生应力集中,从而在界面处易诱发裂纹源。在铸型冷却能力较小时,加入Nd进行变质处理可以减少共晶β相的数量,增大其分散度。此外,Nd的加入还可在基体中形成杆状Al11Nd3金属间化合物。

变速定向生长条件下Pb－Sn共晶组织变化

利用改进后的定向凝固装置，研究了在阶跃增速和线性增、减速的变速生长条件下，Ｐｂ－Ｓｎ共晶合金定向凝固共晶组织的变化。实验结果表明：当共晶试样缓慢线性增速或减速时，定向生长共晶片间距的调节分别通过两相共晶片的逐步分叉或合并缓慢进行；当共晶试样增速和减速的加速度值相同时，实际共晶生长速度的变化过程呈对称的逆曲线。

定向凝固条件下二元Mg-Li合金共晶组织的研究

在定向凝固条件下研究了二元Ｍｇ－Ｌｉ合金共晶组织．结果表明二元Ｍｇ－Ｌｉ合金共晶呈层片结构．当固液界面前沿温度梯度为１２０ｋ／ｃｍ，晶体生长速度为４．４μｍ时，共晶相间距为２μｍ．

Mg-Al合金非平衡凝固共晶组织及形成机理

为了研究Mg-Al合金非平衡凝固组织,利用扫描电镜(SEM)、x-射线衍射仪以及拉伸性能测试,分析了金属型铸造Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织.结果表明,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织由α固溶体、沿晶界分布共晶组织及其附近的次生相所组成,共晶组织以β-Mg17Al12为基且其上分布着粒状α相,次生β相与α固溶体以片层相间的形式出现.采用金属型铸造,实验合金的冷却速度较快,先形成离异共晶的β-Mg17Al12相,后形成以β-Mg17Al12为基的共晶组织.该组织为类似于铁碳合金中莱氏体的非规则共晶体,强度和塑性很低,因此,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的力学性能普遍较低.

铸造工艺对铝合金铸件共晶组织的影响

研究了A356铝合金金属型重力铸造成形试样的微观组织形貌与铸造条件之间的关系,并通过组织分析和冷却速度的计算机模拟,研究了共晶含量与冷却速度之间的关系。结果表明,随着冷却速度的提高,凝固组织中的共晶含量增多,而且初生相组织的形态也由粗大的树枝晶逐步向蔷薇状枝晶演变。通过计算机模拟可较为准确地了解铸件各部位的冷却情况,并为预测铸件不同位置的组织和性能提供参考,为在工业生产中研发形状复杂、要求各异的零件奠定必要的基础。

冷却速度对Zn-0.24Ni合金共晶组织的影响

研究了冷却速度对用于热浸镀Zn的Zn0.24Ni合金共晶组织的影响。结果表明,在炉冷、空冷和铁模水冷3种不同冷却条件下,合金分别生成粗大的、细小的棒状共晶和离异共晶组织。对合金形成片状、棒状共晶和离异共晶的条件进行了讨论。

冷却过程中共晶组织的形成和转变

采用液淬方法，探讨了共晶成分铝硅合金在冷却过程中共晶组织的形成和转变规律。研究表明：在共晶温度以上（包括共晶温度）的激冷试件中，呈现亚共晶组织，存在着初生α和共晶硅的粗化过程；共晶α首先依附在初生α四周形成，然后两相共同伸向共晶液体；同时，在初生α内部也有硅相析出；从凝固结束到室温的缓慢冷却过程中，高于固溶度的硅继续析出，硅片继续粗化，使初生α与共晶α的差别消失，最后形成科大硅片均匀分布在固溶体基体上的共晶组织。

定向共晶组织的熔化行为

应用定向凝固/重熔技术研究了Al-Cu,Al-Ni和Al-Si合金定向生长共晶组织的熔化行为实验结果表明:共晶组织的熔化过程与其凝固生长过程之间不存在完全的互逆性无论是规则片状或棒状共晶组织,或是不规则片状共晶组织,其熔化过程都是共晶组织的两相首先在熔化界面上同时分解,形成各自的分散相。

稀土合金对高铬铸铁共晶组织及性能的影响

高铬铸铁的韧性强烈依赖于枝晶间共晶硅化物的数量与分布。通过定向凝固试样,考察了稀土合金对亚共晶及共晶成分高铬铸铁组织的影响,测定了奥氏体(r)一次臂的横截面积(D_r)、共晶曲域直径(E_w)及碳化物间距(Fs^C—共晶区域中心碳化物间距;Fs^B—共晶区域边界碳化物间距),以及力学性能。结果表明,稀土合金对高铬铸铁的共晶组织有明显的细化作用,对其韧性也有一定的贡献。本文还对稀土的作用机理进行了讨论。

共晶组织对2E12铝合金热变形行为及组织演变的影响

采用不同热处理方法制备过饱和固溶体(1号合金)和富含共晶组织(2号合金)这2种具有典型组织特征的2E12合金。结合热模拟实验和显微组织观察,针对2种合金铸锭在变形温度为340~490℃、应变速率为0.001~10 s-1下的变形行为以及组织演变特征进行研究。研究结果表明:在0.001~0.1 s-1的应变速率下,2号合金具有较高的峰值应力;在10 s-1的应变速率下,1号合金具有较高的峰值应力;1号合金在热变形过程中的主要失效形式表现为三叉晶界的失稳开裂;2号合金在340℃/10 s-1变形时的主要失效形式为晶界共晶组织的碎化;在490℃/0.001 s-1变形时的主要失效形式为晶界共晶组织的熔化开裂;在相同变形条件下,1号合金更容易发生动态再结晶且晶粒更细小;弥散分布的T相粒子可以促进合金均匀变形并且细化晶粒。

凝固速度对高铬铸铁共晶组织的影响

采用液态金属冷却的定向凝固技术，获得了在不同凝固速度下的高铬铸铁（Fe-3．35 C-27．5Cr），并研究了凝固速度对高铬铸铁共晶组织的影响规律．结果表明，当温度梯度为150K／cm，凝固速度为1～10μm／s时，固液界面均可维持平直状，可获得M7C3型碳化物呈定向排列的高铬铸铁，碳化物与基体结合牢固，具有原位生长复合材料的效果．

不同共晶组织含量铸造碳化钨焊层的微观结构和耐磨性能研究

以不同共晶组织含量的铸造碳化钨和镍基自熔合金混合粉末为原料,采用等离子转移弧(PTA)堆焊制备各焊层;通过金相显微镜和扫描电镜、G65磨粒磨损测试等研究了各焊层的微观结构和耐磨性能。研究结果表明:采用高共晶组织的铸造碳化钨能改善焊层微观结构,获得硬质相分布均匀、无孔洞、高硬度等特点的焊层;同时能显著提高焊层的耐磨性能。

共晶组织强化NbMoZrVSi_(x)难熔高熵合金的摩擦磨损性能及磨损机理

难熔高熵合金共晶强化组织的形成机制及其对室温摩擦磨损行为的研究,可为后续开发具有优异摩擦磨损性能的难熔高熵合金提供新的设计思路。本工作利用摩擦试验机、SEM和XPS等手段研究了微量Si元素添加对NbMoZrV难熔高熵合金室温摩擦学性能的影响规律,分析了不同硅化物的析出形态对合金磨损机理的影响。结果表明:适量Si元素添加时,NbMoZrVSi_(0.1)难熔高熵合金的bcc基体晶界处会均匀析出由Zr-Zr3Si相组成的共晶组织结构,该共晶组织会显著提高合金的硬度和耐磨性。不同于NbMoZrV、NbMoZrVSi_(0.05)和NbMoZrVSi_(0.2)合金波动较大的摩擦学行为,在不同加载力下,含有共晶组织结构的NbMoZrVSi_(0.1)难熔高熵合金在室温滑动干摩擦实验中表现出了稳定的摩擦系数和磨损率。磨损机理分析表明,Zr-Zr3Si共晶组织的形成会抑制NbMoZrVSi_(0.1)难熔高熵合金在摩擦过程中的裂纹萌生扩展以及脆性剥落,并促进随后均匀氧化的发生,使得其仅表现出轻微磨粒磨损的特征,从而使其耐磨性得到显著提升。

固溶和时效处理对新型低钴高温合金组织和高温力学性能的影响

采用真空感应熔炼方法制备了一种新型低钴高温合金,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电子万能试验机等研究了固溶处理和高温时效处理对合金组织和高温拉伸性能的影响。结果表明:低钴高温合金铸态组织中包含(γ+γ′)共晶组织、富W/Ta的MC_((1))碳化物和富Ta/Hf的MC_((2))碳化物,以及大小两种尺寸的γ′相,Hf、Ta元素明显偏析于枝晶间。随着固溶温度升高和时间延长,(γ+γ′)共晶组织逐渐回溶、元素偏析消除,小尺寸γ′相的含量升高。固溶过程中MC_((1))碳化物逐渐溶解,边缘转变为富W的M6C型碳化物,MC_((2))中Hf含量升高而Ta含量降低。经1295℃固溶处理6 h及1090℃高温时效8 h后,合金中的共晶组织的体积分数降至1.3%,具有较好的高温拉伸性能。

Al-Cr-Nb-Ti-Zr共晶难熔高熵合金高温摩擦磨损性能研究

通过非自耗真空电弧熔炼制备了Al_(15+x)Cr_(20)Nb_(15)Ti_(40-x)Zr_(10)(x=0、13)共晶难熔高熵合金,并探究了Al和Ti元素含量变化对Al_(15+x)Cr_(20)Nb_(15)Ti_(40-x)Zr_(10)共晶难熔高熵合金相结构、微观组织、显微硬度与高温摩擦性能的影响规律.结果表明:2种合金相结构相同,均由富含Nb和Ti的B2相与富含Cr和Zr的C14 Laves相组成;但随着Al含量的增大,合金铸态组织发生了从亚共晶(初生B2相+B2/Laves相共晶相,x=0)到共晶(B2/Laves相共晶相,x=13)的转变,同时伴随着合金显微硬度的提高,并且在宽温域下的摩擦性能有所改善.随着摩擦试验温度的升高,2种合金的磨损机制均从磨粒磨损逐渐转变为以氧化磨损为主,且磨损率均呈现出逐渐降低的趋势.不同温度下摩擦试验发现完全共晶合金Al28Cr20Nb15Ti27Zr10表现出更好的耐磨性,这是由于完全共晶合金更高的硬度以及在高温下的氧化摩擦层含有更大比例的Al2O3,从而摩擦层更为致密.

共晶高熵合金C_(x)CoCr_(3)Fe_(5)Ni强度-韧性协同效应

通过真空感应熔炼制备C_(x)CoCr_(3)Fe_(5)Ni(x=0,0.1,0.2和0.3,摩尔分数)高熵合金(HEAs),研究碳含量对微观结构和力学性能的影响。随着碳含量的增加,合金相结构由FCC+BCC双相结构转变为M_(23)C_(6)碳化物和FCC相的共晶结构。与CoCr_(3)Fe_(5)Ni基体合金(屈服强度307.5 MPa、极限抗拉强度646.5MPa以及伸长率55.4%)相比,C_(0.2)CoCr_(3)Fe_(5)Ni共晶HEA的屈服强度(378.9MPa)、极限抗拉强度(837.1MPa)和伸长率(56.1%)均显著提高。该合金力学性能的提高主要归因于碳合金化所引起的间隙固溶强化和特殊的共晶结构带来的第二相强化。

铸造中熵金属间化合物FeCoNi_(2)Al组织、力学性能及工艺性

为进一步推动中/高熵金属间化合物的工程化应用,以FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物为研究对象,制备了16 kg级大尺寸合金铸锭,细致研究和分析了铸态合金显微组织和力学性能,并采用熔模精密铸造技术浇注了特征结构元件,评价了合金的铸造工艺性能。结果表明,大尺寸FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物铸锭具有良好的成分均匀性,铸态合金由具有树枝状形貌的B2初生相和枝晶间具有片层结构的L1_(2)+B2相共晶组织构成,室温下铸态合金抗拉强度达1115 MPa,伸长率为4.6%,650℃下合金抗拉强度为434 MPa,伸长率可达14.6%,FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物熔体的流动性低于TC4合金,优于TiAl-4822合金。当特征结构元件壁厚为2 mm时,板状试样出现欠铸且内部存在大量缩松型铸造缺陷,熔体以端部固相质点聚集堵塞为主的方式停止流动。相关研究结果为中/高熵金属间化合物熔模精铸成形工艺优化和工程化应用奠定一定技术基础。

均匀化退火工艺对中高强Al-1.1Mg-1.2Si-0.7Mn合金挤压棒材组织性能的影响

采用SEM、拉伸测试、硬度分析、电导率测量等仪器和方法研究了均匀化退火工艺对中高强Al-1.1Mg-1.2Si-0.7Mn合金挤压棒材组织性能的影响。结果表明:试验合金低熔点共晶开始熔化温度为587℃。单级均匀化退火条件下,随均匀化退火温度的升高,铸锭及挤压制品中Mg_(2)Si逐渐减少,挤压棒材表面粗糙度逐渐降低,但粗晶环厚度显著增加(超过525℃后显著增加)。此外,为研究低温均匀化退火对含Mn相析出程度的影响,还开展了低温(430℃3 h)+高温(550℃8 h)和高温(550℃8 h)+低温(430℃3 h)的双级均匀化退火试验,双级均匀化对控制含Mn相析出、抑制粗晶作用不明显。不同工艺均匀化退火的铸锭对挤压棒材T6态性能影响不大。

Sc含量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响

本文研究了Sc添加量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响。结果表明,微量Sc与Zr协同可形成Al_(3)(Sc,Zr)第二相,在铸造过程中具有促进非均质形核、细化铸态晶粒的作用,并对合金共晶组织有明显的变质作用。但铸态合金中部分可达微米级初生Al_(3)(Sc,Zr)第二相对合金的加工性能和力学性能易产生不良影响。