不同固溶处理对亚共晶Al-Si合金组织和性能的影响

铸态的亚共晶Al-Si合金中,粗大的α-Al晶粒和针片状共晶Si是造成其性能降低的主要原因。通过对Al-Ti-La和Nd细化变质后的Al-7Si合金进行了不同条件的固溶处理,研究了不同固溶温度和时间对其微观组织及性能的影响。结果表明:铸态Al-7Si合金随着固溶温度的升高,二次枝晶臂间距(SDAS)逐渐增大,共晶Si尺寸逐渐减小,并且共晶Si由长条状和纤维状向短棒状转变。随着固溶时间的延长,共晶Si的演变过程为:长条状→短棒状→粒状→粗化长大。当固溶温度为535℃、固溶时间为3 h时,合金的显微硬度为62.5 HV,相比于铸态提升了10.5%,极限抗拉强度(UTS)和断裂延伸率(El)由铸态的170.2 MPa和11.1%提升至174.0 MPa和13.1%,分别提升2.2%和18.0%,断口的解理平台小且出现大面积韧窝,由脆性断裂转变为韧性断裂。

固溶处理对6061铝合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和维氏显微硬度计研究了固溶处理对压缩态6061铝合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:压缩态6061铝合金经过固溶处理后有细小等轴再结晶晶粒形成,再结晶晶粒的形成弱化了其织构强度。随着固溶处理时间增加,合金中的再结晶晶粒增多,织构强度降低。6061铝合金经过固溶处理后由于固溶强化的作用导致其硬度显著增大,但随着固溶处理时间的增加,合金的晶粒尺寸增大,细晶强化作用降低,致使合金的硬度值有所减小。

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。

固溶处理对新型全奥氏体高锰低温钢微观组织、力学性能及摩擦性能的影响

针对新型奥氏体高锰低温钢在LNG (Liquefied natural gas)储罐应用中的磨损问题,本文中研究了不同固溶处理温度对微观组织、力学性能和耐磨性能影响以及三者之间的关联性.将25Mn高锰钢分别在950、1 000、1 050以及1 100℃下固溶处理0.5 h,并采用光学显微镜、白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱仪对试样的微观组织、磨损轮廓和磨痕形貌进行了表征.结果表明:随着固溶处理温度的升高,高锰钢的表面硬度逐渐下降,1 100℃固溶处理后钢材硬度降到最低,约为261 HV.另外,钢材的抗拉强度随固溶温度升高先增大后减小,其中在1 000℃下展现出最优的抗拉强度、屈服强度及应变硬化速率.在摩擦性能测试结果中可以看出,高锰钢表面平均摩擦系数随着固溶处理温度先增大后减小再增大,在1 000℃时因发生氧化摩擦而降到最低,约为0.39,磨损率为0.49‰,表现了最优的耐磨性能.这主要是由于1 000℃热处理后的高锰钢磨痕表面密布颗粒均匀的碳化物,导致磨损后的硬度增大近50.6%,磨损机理从颗粒磨损与疲劳磨损结合转变为黏着磨损为主,颗粒磨损为辅.

固溶处理对Mg-1.5Er-1.0Zn-0.3Zr合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电化学实验和拉伸实验等研究固溶处理对Mg-1.5Er-1.0Zn-0.3Zr合金组织、耐蚀性能和力学性能的影响。结果表明:铸态合金的显微组织主要由α-Mg基体、Mg_(3)Er_(2)Zn_(3)、Mg_(24)Er_(5)和MgErZn_(2)相组成。经固溶处理后,第二相逐渐溶解在镁基体中,且合金平均晶粒尺寸有不同程度的增大。合金经460℃固溶处理8 h后的综合性能较好,其腐蚀速率为(0.44±0.051)mm/y,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(227.97±4.84)MPa、(137.96±5.03)MPa和(14.42±1.06)%。

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。

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。

基于机器学习的Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理晶粒尺寸预测

Cu-Ni-Co-Si合金在固溶处理后的晶粒尺寸会影响其服役性能。采用3种不同的机器学习方法——BP神经网络、随机森林、长短期记忆网络,分别建立了Cu-Ni-Co-Si合金固溶温度和固溶时间对固溶后晶粒尺寸影响的机器学习预测模型。对比分析3种不同机器学习模型的预测精度,发现BP神经网络模型预测精度最高,其平均相对误差为8.55%。随后采用遗传算法优化BP神经网络。结果表明,所建立的BPGA模型平均相对误差比BP神经网络模型降低了6.47个百分点,其平均相对误差为2.08%,能够有效地为Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理工艺参数的选择提供指导。

2618铝合金新型固溶处理工艺研究

对不同固溶处理方式后的2618铝合金挤压态显微组织进行了观察与分析,并测定了固溶处理前后的硬度变化。结果表明:挤压态2618铝合金主要是由α-Al、Al9FeNi、Al7Cu2Fe和少量细小的Al2Cu相组成;在恒温+升温固溶处理时,随着固溶温度升高,2618铝合金的硬度先升高后降低,在547℃时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高6.1%,且合金未出现晶粒粗化和过烧现象。在恒温+升温+降温升温循环固溶处理时,随着循环次数的增加,2618铝合金的硬度同样先升高后降低,在2次循环固溶处理时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高14.5%,合金也未出现晶粒粗化和过烧现象。恒温+升温固溶处理或恒温+升温+降温循环固溶处理能有效提高2618铝合金的固溶效果和力学性能。

固溶处理对铸造Al-Si合金相选择再结晶的影响

相选择再结晶在Al-Si合金中基于应变分配原理实现对软相进行再结晶、硬相进行回复从而球化硅相和细化铝相。相选择再结晶处理后合金呈现出高的加工硬化率和伸长率。固溶处理是实现铝合金强韧化的重要环节,与相选择再结晶互相影响。一方面,初始组织对相选择再结晶的应变分配有一定影响;另一方面铝合金固溶过程会影响析出强化作用。因此,本文探究铸造Al-7Si-0.65Mg合金固溶过程中共晶硅相的形貌对相选择再结晶的影响,结合时效析出实现合金的强韧化。结果表明,0.5 h短时间固溶处理可以保持相选择再结晶合金中清晰且不分散的共晶硅颗粒骨架状结构,同时增加基体中Si和Mg含量促进强化相Mg2Si析出,使合金屈服强度达到300 MPa,断后伸长率为9.5%,显著优于传统T6态。

铝合金在接触固溶处理工艺中的界面传热系数

采用有限元模拟和反演优化(IO)方法测定7075铝合金在不同压力、表面粗糙度和温度下接触固溶处理过程中的界面传热系数(IHTC)值,并分析这些因素对IHTC的影响。结果表明:随着压力的增加,IHTC值先增加,然后保持稳定;IHTC值随表面粗糙度的增大而减小;随着板温的升高,瞬时IHTC值先增大后减小。基于压力、表面粗糙度和温度的综合影响规律,建立多因素影响的IHTC理论模型。使用此模型能较好地预测不同条件下合金的瞬时IHTC值。

固溶处理对7475铝合金组织和拉伸性能的影响

利用透射电子显微镜(TEM)和万能材料试验机,研究了单级固溶和双级固溶对7475铝合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明,7475铝合金最佳的固溶制度为470℃/40 min+500℃/25 min双级固溶.在此制度下固溶处理,随后进行120℃/5 h+163℃/18 h双级时效,σ_(b)、σ_(0.2)和δ分别为499 MPa、454 MPa和12.9%.与单级固溶相比,双级固溶后固溶度显著提高,时效时析出驱动力增加,析出相的临界形核尺寸减小,形核率增加.故时效处理后,基体析出相数量更多,且更细小弥散,达到时效强化效果.

固溶处理时间对Al-10SiM合金摩擦学性能的影响

生物柴油应用引起发动机润滑环境的恶化,加速了活塞常用材料Al-10Si合金的腐蚀磨损,使其发生早期失效。因而,设计、铸造了一种Al10Si0.25Cu5Mg0.25Sn0.15Sc0.15Ti新型Al-Si系合金(简称Al-10SiM合金),随后在510℃下对其分别进行8、12、16和20 h的固溶处理,以研究不同时间的固溶处理对Al-10SiM合金物相结构、显微组织、维氏硬度和在模拟生物柴油发动机活塞运行工况下摩擦学性能的影响。结果表明:随固溶处理时间从8 h增至20 h,Al-10SiM合金中的Mg2 Si相消失,Al 3 Sc与Mg2 Sn相形成后又消失,析出相尺寸先减小后长大,析出相分布弥散、均匀性先变好后变差;维氏硬度在16 h时达到最高值162.6 HV,在20 h时又降至130.8 HV。在法向载荷为10和15 N下,当固溶处理时间为8~16 h时,Al-10SiM合金的摩擦系数和磨损率降低,固溶处理时间为20 h时又上升,在固溶处理时间为16 h时获得最佳的减摩抗磨性能,且它们在摩擦中均发生了不同程度的粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。

固溶处理对注射成形含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响

将316L奥氏体不锈钢粉末和430铁素体不锈钢粉末制得的含氮双相不锈钢作为研究对象,在流动氩气保护下对含氮双相不锈钢进行固溶处理,固溶温度分别为1300、1320、1340℃。通过极化曲线和交流阻抗谱的检测,研究固溶处理温度对含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:在流动氩气保护下1320℃固溶处理后,含氮双相不锈钢的耐点蚀性能比316L、430不锈钢好,自腐蚀电流密度、点蚀电位、电荷转移电阻分别为1.67×10^(-6)A·cm^(-2)、0.219 V、2.84×10^(3)Ω·cm^(2)。

固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能的影响

对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20℃、-20℃和-60℃的拉伸试验,研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响,并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,合金在20℃、-20℃和-60℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势,在固溶时间为10 h时取得最大值。随着固溶时间的延长,合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小,在固溶时间为10 h时,合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状,继续延长固溶时间至15 h时,Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低,Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势,较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相,但是相对而言,固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小,且断口以小解理平面和韧窝为主,韧性相对未固溶时更好。

固溶处理对4J29低膨胀合金组织及性能的影响

研究了不同固溶处理工艺对4J29合金微观组织、硬度及热膨胀性能的影响。结果发现,随着固溶温度和保温时间提升,奥氏体晶粒逐渐变大;改变固溶处理的冷却方式对合金的组织及硬度无影响;二级固溶处理工艺对组织及硬度无影响,但降低了合金的线膨胀系数。

固溶处理后不同淬火温度对D2钢碳化物演变的影响

采用固溶处理+分级淬火,研究了固溶处理后不同淬火温度下的D2的碳化物演变规律,获得了碳化物的溶解顺序,分析了碳化物溶解的热力学机理,实验表明:随着淬火温度的升高,D2钢中碳化物含量下降。在920℃淬火温度下,组织中含有大量球状碳化物,分布密集,尺寸不均匀,隐晶马氏体和残余奥氏体很少;当温度升高到1000℃,球状碳化物粒径变细小,呈弥散分布;当淬火温度达到1080℃,球状碳化物消失,出现针状马氏体。同时淬火温度的上升,合金元素在碳化物中溶解率升高,体积较小的共晶碳化物发生溶解,体积较大的共晶碳化物随后溶解,碳化物的溶解,奥氏体中碳元素和合金元素的含量升高,温度升高,合金元素的扩散速率也增加,合金元素在奥氏体分布均匀,奥氏体相的稳定性提高,降低马氏体转变温度。综上,在1150℃固溶处理+1080℃淬火时碳化物均匀细小,呈球化形态,可有效控制淬火裂纹,提高D2钢的强韧性。

固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因

TP347H不锈钢弯管在固溶处理和酸洗内壁后发现管口有裂纹。通过宏观分析、金相检验和能谱分析等研究了弯管口部开裂的原因。根据裂纹的扩展方向可以断定,弯管可能在加工或运输过程中被损伤,在外力作用下而开裂。弯管经过固溶处理后,含Nb脆性相沿晶界析出,使晶界脆化,在残余应力的作用下产生裂纹;析出相脱落导致孔洞产生,在变形应力作用下孔洞连接成蠕变裂纹,并沿晶扩展成宏观裂纹。

固溶处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金显微组织、拉伸性能和残余应力的影响

利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸实验和拉曼光谱仪研究固溶处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金的显微组织、拉伸性能和残余应力的影响规律。结果表明:沉积态合金组织细小,强度较高,但存在明显的各向异性和较大的残余拉应力。直接人工时效后,抗拉强度和屈服强度均明显提升,但熔池和共晶硅的形貌与沉积态合金基本相同。固溶处理可以显著改善组织和拉伸性能的各向异性,彻底消除残余拉应力,但导致组织粗化,合金的抗拉强度和屈服强度仅为沉积态的50%左右。在固溶处理的基础上进行人工时效,合金的组织特征、各向异性和残余应力情况无明显变化,抗拉强度和屈服强度分别达到330 MPa和270 MPa,断后伸长率约为10%~11%。人工时效后强度的提升主要得益于GP区的析出。

固溶处理对电弧增材制造超级双相不锈钢微观组织及摩擦磨损性能的影响

采用直径为1.2 mm的ER2594-超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,对增材件分别进行1050、1150和1250℃的固溶处理,并在固溶处理后对各试样进行了往复式摩擦磨损试验.试验结果表明:随着固溶温度的升高,双相比中的铁素体含量增加,其显微硬度也相应提高.此外,固溶处理可降低增材件的内应力,最终基于较高硬度和较低内应力的协同作用,在1250℃时获得耐磨性能较优的试样,有效地提升了热处理后增材件试样的摩擦磨损性能.