粉末热等静压和铸造Be-Al合金的室温拉伸断裂机理

研究了粉末热等静压和精密铸造成型的Be-Al合金室温拉伸断裂模式。结果表明:粉末热等静压Be-Al合金的断口上有一个主裂纹源和多个次裂纹源,裂纹起源于Be/Al相界面和Al相的细薄组织,裂纹扩展与汇合同样沿此途径进行,断裂是各个裂纹源不断汇合韧脆反复的过程,属于相间断裂,说明热等静压Be-Al合金的界面结合强度小于Be相强度;铸态Be-Al合金的断口由Be相解理和Al相延性断裂组成,断裂机理是Be相先解理断裂后,再发生Al相急剧塑性变形,最后Al相断裂,裂纹成形于Be相内部终止于Al相,属脆性准解理断裂,说明铸态Be-Al合金界面结合强度大于Be相强度。

Be-Al合金中Ag和Ni合金化效应的第一性原理研究

利用第一性原理研究了合金元素Ag和Ni在Be-Al合金中的优先占位方式及其合金化效应。结果表明:Ag和Ni的加入均有助于Be-Al合金稳定性的提高,Ag优先取代Al位,而Ni优先取代Be位;Ag与第一近邻的Be原子形成了反键,使得Be-Al合金体系共价键减少,金属键增加,提高了合金的塑性;Ag掺杂有利于跨界面Be-Al成键,加强了Be-Al界面的结合;Ni加入后与第一近邻原子间的共价键作用减弱,有助于改善合金的脆性,但对Be-Al界面结合强度没有影响。

Be-Al合金的机械性能

本文鉴定了 6 2Be 38Al锻造合金和 6 5Be 32Al 3Ni铸造合金的机械性能。在室温和高温条件下测定了其抗拉伸强度和延伸率 ,在室温下确定了其断裂韧性。其抗疲劳性依据室温下应力耐久性 (S N)与裂纹扩展应力速率强度范围 (da/dN △K)的关系来定性。并研究了以上所提到性能的试验结果的微观结构和裂纹路径。研究表明 :该锻造合金与铸造合金的显微组织是由铍相颗粒分散在一铝相基体的组织所组成。在锻造合金中铍相颗粒在其压延方向上线性排列 ,而在铸造合金中 ,铍相颗粒粗糙且环绕铝相基体 ,并无方向排列。总之 ,锻造合金比铸造合金有更好的机械性能 ,包括抗疲劳性等。在室温下 ,锻造合金在L T方向和T L方向上的条件平面应变断裂韧性分别为 38.8MPam和 2 2 .4MPam。锻造合金在各种温度下 ,而铸造合金在高温下 ,进行抗拉强度试验 ,抗疲劳性试验和断裂韧性试验时 ,其裂纹路径倾向于沿着铝相和铝 /铍相交界面区域。而在室温下对铸造合金进行抗拉强度试验 。

Ag对精密铸造Be-Al合金组织的强化作用

采用添加微量元素Ag的方式强化精密铸造高铍Be-Al合金的铸造性能。通过研究高Be铸造Be-Al合金的制备、腐蚀方法和SEM、EDS分析,从微观层面分析Ag在Be-Al合金中的分布与强化组织。开发出能够显示Ag强化组织的腐蚀方法,发现在高Be铸造Be-Al合金中,Ag在Be-Al界面和Al相中,局部富集形成了强化组织。

精密铸造Be-Al合金复杂支架铸件

以某航天卫星Be-Al合金支架为研究对象,设计其精密铸造工艺。基于华铸CAE软件对铸件的充型、凝固过程进行模拟,预判缩孔、缩松缺陷区域,分析缺陷原因。采用添加导气管与建立局部补缩通道,并控制型壳预热温度与浇注温度的方案,消除了裂纹、冷隔缺陷,减少了缩松缺陷。研究表明,当型壳预热温度为775℃、浇注温度为1300℃时,采用优化浇注系统得到的铸件品质良好,无明显缺陷,铸态下铸件的抗拉强度为248.6 MPa,屈服强度为191.8 MPa,伸长率为2.10%,符合标准要求。