650℃/500 MPa应力时效对GH4169合金板材组织及室温拉伸性能的影响

对固溶+时效处理的GH4169合金板材分别进行了不同时间的应力时效和无应力时效处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等分析了不同应力时效处理后合金的显微组织和室温拉伸性能。结果表明:应力对GH4169合金板材的显微组织无明显影响,经过应力时效和无应力时效处理后γ″相仅发生略微粗化,尺寸由19.02 nm增长至23 nm左右,仍为圆形颗粒状形貌。无应力时效处理对板材的室温拉伸性能基本无影响,这是由于GH4169合金板材的室温变形机制为位错做剪切γ″相运动,板材经无应力时效处理后γ″相的尺寸与经固溶+时效处理的γ″相的尺寸相当,位错剪切γ″所需的应力相当使得室温拉伸性能未变化。随应力时效时间的增加,板材的室温拉伸强度逐渐降低,室温拉伸塑性逐渐增加,这是由于应力时效过程中板材已发生残余塑性变形,位错已切入γ″相,后续室温拉伸过程中,位错再次剪切γ″相所需的应力减小进而导致板材室温拉伸强度降低,拉伸塑性增加。

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

Al-Cu合金应力时效的动力学研究

对Al-Cu合金分别进行不同的单级和“双级”应力时效处理,结合电阻率测量和透射电子显微镜两种手段,研究了外加应力对于片状析出物析出动力学和择优取向效应的影响。结果表明:在较低温度下时效,相对电阻率在时效初期时出现了较小的上升,说明外加应力对Al-Cu合金的片状GP区有促进作用。在较高温度下时效,相对电阻率没有出现上升阶段,但其下降幅度明显降低,说明外加应力对θ″相的析出动力学也有影响。不同温度下的“双级”时效处理结果表明:外加应力对时效初期择优取向的影响作用要强于对时效后期择优取向的。用扩散理论证明:在共格片状相析出时,扩散系数呈现出明显的各向异性,从而形成了观察到的择优取向效应。

应力时效对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能的影响

采用硬度测试、光学显微镜、透射电镜等研究了时效过程中外加应力对A l-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响。结果表明,在应力时效和无应力时效的条件下,合金组织中均发生了完全再结晶,时效过程中施加外应力没有改变合金再结晶晶粒的形貌,但对析出相有较大影响。在应力时效条件下,合金中θ′相和Ω相均沿某一方向呈择优取向析出,即有应力位向效应产生。应力时效能够促进θ′相的析出,而抑制Ω相的析出,合金的峰值硬度也有所降低。这可能是由于在应力时效初期引入了大量的位错,为θ′相的异相形核提供了有利的位置,从而使与θ′相具有相同化学成分的Ω相的析出受到抑制。这一点从时效前预拉伸(变形量为6%)能够使θ′相数量增多而Ω相数量减少,且硬度略有降低得到验证。在应力时效过程中,位错的存在不利于溶质原子的扩散,阻碍了原子团簇的形成,从而延缓了合金中强化相的析出。

应力时效对2E12铝合金的力学性能和微观组织的影响

采用力学性能试验机、透射电子显微镜(TEM)、应力时效炉等手段研究时效拉应力对2E12铝合金的力学性能和微观组织的影响,并分析应力对2E12铝合金的作用机理。结果表明:外加应力能提高2E12铝合金的强度,增大合金各向异性的差异;外加应力能促进S相的析出,并产生明显的应力位向效应;应力时效能使2E12铝合金的无沉淀析出带变窄,阻止晶界沉淀相的连续析出;应力时效为控制高强铝合金的各向异性提供了一种新方法。

应力时效对DD11单晶高温合金TCP相析出行为的影响

对完全热处理后的DD11镍基单晶高温合金分别进行了1 070℃、100 MPa应力时效和1 070℃无应力时效处理,分析了不同条件时效后拓扑密堆(TCP)相的析出行为。结果表明:在应力时效和无应力时效50h后,试验合金中均未析出TCP相,时效至100h时,在枝晶干区域均开始析出TCP相,且析出量随时效时间的延长而增加;在相同的时效时间内,应力时效后TCP相的析出量比无应力时效后的少,应力没有改变TCP相的化学成分和晶体结构,析出的TCP相均为μ相。

Al-Cu-Mg合金单晶应力时效析出相取向分布效应

基于实验室自制的Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶材料,开展了不同应力水平下的应力时效试验和相应的透射电镜组织分析(TEM),并结合3种不同理论模型模拟研究了Al-1.2Cu-0.5Mg单晶经压缩应力时效和人工时效后析出相的分布规律与析出相取向分布作用机制。结果表明:在压应力作用下,Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶的时效析出相出现了显著的取向分布规律,且具有不同晶体取向的单晶在同样的压应力作用下时效后析出相分布取向程度差别明显;3种理论模型中,同时考虑应力与位错耦合作用的模型预测结果与实测结果相符,证明析出相的取向效应既有析出相-应力弹性交互作用促进机制,也有促进析出相均匀形核的位错抑制机制。

无应力时效对12%Cr钢高温螺栓组织性能的影响

大型火电机组的高温螺栓用材主要为12%Cr钢,但在应用中发现该钢种存在硬度值下降较快,冲击值较低及12%Cr钢中的C-422钢螺栓冲击指标无标准可依等问题,短期退役现象非常严重。对此,通过系列无应力时效试验,确定了螺栓力学性能、组织状态与时效时间、时效温度的关系,初步给出了无应力时效状态下12%Cr型马氏体耐热不锈钢螺栓组织性能变化规律。

应力时效对发动机用GH4169镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

研究GH4169定向凝固镍基合金在近服役状态下表现出的蠕变性能,并对其进行SEM与TEM微观形貌表征。结果表明：合金蠕变过程包含了初期蠕变、稳态蠕变与加速蠕变3个阶段。合金可以达到9600 h的较长蠕变寿命,表明此合金具备优异的蠕变抗力。经过3000 h蠕变后,γ＇相尺寸变得更加粗大,γ基体通道内发生了大量位错滑移的现象,同时,也有部分位错通过剪切方式进入到γ＇相中。对合金进行固溶热处理后,晶界区域生成了许多细小碳化物,且在枝晶间产生了约0.4μm的近立方γ＇相。当应力时效时间逐渐延长后,γ＇相厚度开始增大;当试样最后蠕变断裂时,断口区的γ＇相厚度约为1.8μm。

应力时效对镍基单晶合金DD11组织及持久性能的影响

研究了1070℃/100MPa应力时效对镍基单晶合金DD11组织和持久性能的影响,通过扫描电镜和透射电镜对应力时效前后的组织进行了观察和分析,并对合金应力时效前后的持久性能进行了测试与分析。实验结果表明:应力时效前50h是形筏阶段,竖直方向的γ相通道逐步变窄或消失,水平方向的γ相通道宽度逐步增加,立方状γ′相在应力的作用下向水平方向扩展并相互连接在一起逐渐形成筏排形貌。应力时效50h后是筏排粗化阶段,随应力时效时间的延长,组织缓慢粗化,但是筏排形貌基本保持稳定。对应力时效后的组织进行1 070℃/140 MPa持久性能测试,结果表明,在形筏阶段持久寿命基本保持稳定,在筏排粗化阶段,持久寿命逐步下降。应力时效500h后,持久寿命由热处理后初始状态的360h左右降低至140h左右。研究结果表明,γ相通道尺寸的粗化和组织的筏排化是持久性能衰退的主要因素。

应力时效对L1_2间反相畴界成分影响的微观相场模拟

基于微观相场模型研究了应力时效对Ni75Al15V10合金中L12-Ni3Al相间反相畴界成分的影响规律。研究表明,L12相间存在3种反相畴界,其中(200)//(200)·[001]和(100)//(200)·[001]与已有文献中实验发现的L12-Ni3Fe相间反相畴界结构一致;在3种反相畴界处,Ni、Al贫化,V偏聚,应力时效使得L12相间3种反相畴界处Ni和Al的浓度升高,V浓度降低;应力时效对(200)//(200)·[001]和(100)//(200)·[001]成分的影响较大,对(200)//(200)成分的影响则相对较小;相同反相畴界处,应力时效对不同合金元素浓度的改变也不同。

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。

2219铝合金应力时效强度演变规律及其强化模型

在时效温度为175℃,时效时间为18 h时,开展不同应力水平（120~200 MPa）条件下的应力松弛时效与蠕变时效对比实验。建立应力松弛时效与蠕变时效强化模型,对强化模型进行验证与分析。研究结果表明：合金的屈服强度不仅受应力强化作用面积的影响,而且在时效初期阶段高应力作用对合金的屈服强度产生重要影响;在相同应力强化作用面积条件下,分别由应力松弛时效强化模型与蠕变时效强化模型计算的屈服强度增量差值与应力强化作用面积之间存在一定的线性关系,可以通过蠕变时效来预测应力松弛时效过程中合金强度的演变规律。

应力时效对P110套管螺纹参数的影响

在Φ339.7mmP110高强套管研制开发中发现,螺纹加工完成后因应力时效引起管体端头直径的变化,导致螺纹参数随之变化。通过对调质处理并矫直的套管几何尺寸及螺纹参数的测量试验,测试出随时间推移钢管几何尺寸、螺纹参数的变化量,分析其变化趋势及程度。通过应力时效对钢管形体作用的机理分析,提出确保套管螺纹参数稳定的控制措施。

FGH95粉末高温合金应力时效的组织和相分析

FGH95合金用于制造飞机发动机涡轮盘。曾有人对该合金长期时效的组织变化进行过研究,考虑到涡轮盘受温度和应力的双重作用,研究该合金长期应力时效过程中的相变规律和组织稳定性更有实际意义。

AL颗粒强化复合无铅钎料热应力时效行为研究

通过热应力时效试验研究AL颗粒强化复合无铅钎料组织,采用扫描电镜观察复合钎料的显微组织。结果表明:Sn-58Bi钎料在125℃下恒温时效720 h后钎料中加入的AL颗粒以少量有限固溶体和大量单质颗粒两种形态存在,AL颗粒延缓了组织中Bi相晶粒的粗化速率,得到了均匀细小的Bi相晶粒。

外加应力对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出行为的影响

采用维氏硬度、光学显微镜、双臂电桥电阻及透射电子显微镜等手段,研究普通时效与应力时效时,外加应力对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出行为的影响。结果表明:外加应力会降低Al-Cu-Mg-Ag合金的时效硬化速率,减小峰值硬度和延长欠时效时间;外加应力能够促进Al-Cu-Mg-Ag合金中θ′相的析出,抑制Ω相的析出和长大;在外加应力的影响下,Ω相产生应力位向效应,且应力位向效应的产生主要在Ω相的形核阶段形成。

应力对7050铝合金时效成形组织和性能的影响

采用显微硬度、透射电子显微镜等手段,研究了应力时效对预时效态7050铝合金时效析出行为与硬度的影响,并通过与无应力时效进行对比揭示了外加应力对预时效态7050铝合金时效硬化的作用机制。研究结果表明:与无应力时效相比,外加应力可加速7050铝合金时效硬化速率,减小峰值硬度和缩短欠时效时间,同时外加应力能促进7050铝合金析出相的析出和长大。此外,TEM观察表明:应力时效过程中合金性能的变化与其微观组织的演变密切相关;应力时效初期,η'相的析出使硬度上升并达到峰值;随后,η'相转变成η相以及η相粗化引起硬度单调下降。

Ti-2.5Cu合金应力时效析出行为及其力学性能研究

对固溶处理后的Ti-2.5Cu合金施加大约200 MPa弹性压应力,同时进行时效处理。TEM观察结果表明:Ti-2.5Cu合金时效处理析出了片状的Ti2Cu强化相粒子;在未施加压应力常规时效的试样中出现了3种Ti2Cu片的变体;而在应力时效处理后的试样里,一些晶粒中只出现2种或1种Ti2Cu片的变体,即弹性应力导致了时效析出Ti2Cu粒子的变体选择效应。拉伸试验结果表明,时效析出相变体选择效应导致了合金材料的强度降低和延伸率升高。

TB3合金应力时效后低周疲劳行为的研究

对固溶处理后的Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al(TB3)合金施加弹性压应力,同时在500℃下进行时效处理。TEM观察结果表明:在应力时效的样品里大部分晶粒中α片相互平行排列,即只有一种α片变体,而在未施加压应力常规时效的样品中出现了数种α片的变体。选择了两种强度相当的热处理状态的TB3试样进行低周疲劳测试,一种是500℃自由时效9 h,另一种是在约200 MPa压应力下,500℃时效6 h。低周疲劳测试结果表明:在同一应变幅下,应力时效试样具有较高的低周疲劳寿命。