放电等离子烧结制备Ti_(2)AlNb及其室温力学性能的研究

以Ti、Al、Nb单质粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti_(2)AlNb合金。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对合金显微组织及物相结构进行表征,并测试了Ti_(2)AlNb合金室温力学性能。结果表明,放电等离子烧结法制得的Ti_(2)AlNb合金晶粒分布均匀,室温力学性能优异,抗拉强度达到254 MPa。相比传统烧结方式,放电等离子烧结法具有升温速度快和烧结样品致密性高等优点。

SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的显微组织及室温力学性能

研究了多层喷射沉积SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料通过挤压后再轧制以及模压致密后再轧制的显微组织特点及其室温力学性能。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察在加工过程中复合材料的显微组织,分析显微组织密度对室温力学性能的影响。结果表明:通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料具有突出的室温性能,其中通过挤压后轧制板材的室温抗拉强度(σb)达555 MPa,模压后轧制得到的板材室温抗拉强度(σb)达620 MPa;分析认为其突出的室温性能主要得益于复合材料中的颗粒状SiC的颗粒增强以及材料中弥散析出的Al13(Fe,V)3Si相、喷射沉积工艺得到基体材料的细小晶粒(约800 nm)、通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。

Mg-5Zn-3Al-0.2Mn铸造合金的组织和室温力学性能

研究了砂型铸造Mg-5Zn-3Al-0.2Mn合金的显微组织,发现其主要相组成为δ-Mg基体相和τ(Mg32(Al,Zn)49)化合物相,τ相以半连续网状骨骼形态沿δ相的晶界分布。实验合金中加入少量Sr,Ti,B元素后,合金组织细化,τ相形态转变为断续的短条状或粒状,并且分布更加均匀。在本实验条件下,当炉前加入0.06%Ti、0.012%B、0.1%Sr时,合金的组织形态得到显著改善,合金的室温力学性能最佳。不同温度下对Mg-5Zn-3Al-0.2Mn合金进行的固溶处理实验发现,在335℃固溶17 h淬火后,合金的室温抗拉强度和塑性得到了大幅度提高;在343℃固溶17 h淬火后,合金组织完全转变为单相固溶体,合金的室温力学性能较好,bσ为245MPa,δ为12%。

稀土对AZ61镁合金组织及室温力学性能的影响

以AZ61镁合金为基础合金，研究了镁合金中不同稀土含量对其组织及室温力学性能的影响，并通过SEM对断口形貌的观察分析了稀土对合金断裂机制的影响。结果表明：加入1%-4％的稀土后，铸态AZ61合金组织中的母相明显变少，形成粗大针状或者棒状甚至块状AhCe或Al3Nd稀土相，造成合金成分的不均匀，使晶界脆化，同时在拉伸过程中易在粗大稀土相的尖角处形成应力集中，降低了镁合金室温力学性能；另外，由于稀土含量偏高，AZ6l合金中β-Mg177Al12相由连续网状、块状变为断续的网状或粒状，分布在合金基体中，同时沿晶界或晶内分布的粗大或团簇的Al4Ce或Al3Nd强化相，造成一定的品格畸变，阻碍位错的运动，使含稀土合金的室温力学性能有所提高，但仍低于AZ61合金的力学性能；通过SEM对断口观察发现所有试验合金的断裂方式均为解理断裂。

挤压铸造TiB_(2P)/Al复合材料室温力学性能

采用挤压铸造法制备不同体积分数的TiB2P/Al复合材料,利用扫描电镜、硬度计、拉伸试验机等对复合材料的室温力学性能进行了研究,系统地分析了体积分数和热处理工艺对材料力学性能的影响。结果表明:挤压铸造TiB2P/Al复合材料的布氏硬度、抗弯强度和弹性模量随增强相TiB2体积分数的增加而提高。45%TiB2P/Al复合材料T6处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了23%和40%,但热处理状态对弹性模量的影响不大。

Ca和Zn对铸态镁高温抗氧化性及室温力学性能的影响

对提高铸态镁高温抗氧化性和室温力学性能的方法进行了试验研究。试验结果表明，Ｍｇ加入Ｃａ后能使其高温抗氧化性明显提高，但室温力学性能有所降低；Ｍｇ中加入Ｚｎ后能使高温抗氧化性有一定的提高，同时较好地改善了室温力学性能；Ｍｇ中同时加入Ｃａ和Ｚｎ后能使其高温抗氧化性显著提高，而室温力学性能也有较好的改善。

LZ63和LZ113合金板材室温力学性能与显微组织演变

采用熔铸、均匀化、热轧和冷轧方法制备了新型Mg-6Li-3Zn和Mg-11Li-3Zn合金板材.研究了合金的室温力学行为、热轧组织与热轧脱锂现象.两种合金的室温抗拉强度和拉断真应变分别为208MPa,0.13和170 MPa,0.375.真应力-真应变曲线表明Mg-6Li-3Zn合金室温变形发生加工硬化,而Mg-11Li-3Zn合金室温变形发生加工软化.Mg-11Li-3Zn合金中β相室温处于回复温度、β相层错能低和β相中Li原子的快速扩散降低了位错的产生速度是该合金加工软化的原因.热轧组织由带状晶粒组成.显微组织研究发现Mg-11Li-3Zn合金573 K热轧过程中发生严重的"脱锂"现象和出现大量α相现象.脱锂是锂原子扩散速度极快造成的.脱锂造成α相增多,β相减少.

铸型正反转搅动对精密铸造K4169合金凝固组织和室温力学性能的影响

为揭示离心铸造工艺在晶粒细化和力学性能提升等方面的优势,本工作对比分析了铸型正反转搅动动力学细晶法离心铸造工艺和常规重力铸造工艺条件下K4169合金典型结构特征件的凝固组织和室温力学性能,研究了2种工艺条件下得到的合金组织、元素偏析、第二相分布以及断口组织形貌和室温力学性能。结果表明,铸型正反转搅动处理可使K4169合金铸态组织明显细化,当铸型正反转持续时间为4 s时,K4169合金的晶粒组织细化效果显著,晶粒尺寸从重力铸造工艺下的(5.37±0.21) mm减小至(0.27±0.01) mm;铸造K4169合金的初生相破碎,枝晶形貌退化,合金元素偏析程度减轻,凝固组织中Laves相数量减少,碳化物数量略有增加;铸型正反转4 s条件下,铸态合金的室温抗拉强度比重力铸造条件下提高了31.4%。

TC21合金在不同温度下进行连续多步置氢处理时的显微组织及室温力学性能

利用OM、XRD、TEM以及压缩试验等方法研究TC21钛合金经不同温度连续多步置氢处理后的显微组织及室温力学性能。结果表明:当氢处理温度超过1073 K时,α相的尺寸明显降低,β相成为主要相。随着氢处理温度的升高,δ氢化物的含量呈先增加后逐渐降低的趋势。当氢处理温度超过1073 K时,TC21钛合金在室温压缩变形过程中出现应变软化现象,且该现象随氢处理温度的升高而越来越显著。随着氢处理温度的升高,TC21钛合金的极限变形率呈先降低后增加的趋势。当氢处理温度为1123 K时,TC21钛合金的极限变形率比原始合金增加67.51%。

Mo-Si-B三元系中T2相合金制备及其室温力学性能

通过放电等离子烧结(SPS)制备T2(Mo5SiB2)相合金,并采用SEM、XRD及压痕、压缩和三点弯曲等实验对合金的微观组织和室温力学性能进行表征。结果表明:SPS法以独特的等离子活化烧结方式制备出纯度高、致密且晶粒细小的T2相合金。该合金在室温压缩下几乎没有塑性变形,抗压强度为2907MPa;维氏硬度为17.86GPa,压痕法测得的断裂韧性为3.23MPa·m1/2,与三点弯曲法测得的3.34MPa·m1/2接近,沿{001}面发生解理断裂。共价键交替排列,是T2相室温脆性、高强度、高硬度的根本原因。

热变形TA15钛合金的显微组织和室温力学性能

通过等温恒应变速率压缩实验和X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜,研究了β区加热后在不同的变形温度和变形速率下变形水冷后TA15钛合金的微观组织;通过室温拉伸试验,对其抗拉强度和延伸率等性能进行了测试。结果表明,在α+β两相区压缩变形时,β转变组织中α相产生球化;水冷后发生β→α'马氏体相变。合金由球化α相、片状次生α相和针状马氏体α'相组成。在β相区压缩变形水冷后,合金主要为针状马氏体α'相。在相变点之上或之下的温度区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度降低,延伸率增加;在相变点附近的温度过渡区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度略有升高,延伸率降低。在相变点附近的两相区变形能获得较好的室温强塑性匹配。

电弧熔炼Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的组织和室温力学性能

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金合金锭,测试了其室温力学性能。结果表明:合金锭各位置处的成分除Cr元素外分布比较均匀,Cr元素从锭边缘到中心部分呈现减少的趋势。合金的显微组织主要由初生Nbss,呈片层状或花瓣状的Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织及细小的Nbss/Cr2Nb共晶团组成,但在合金锭顶部中央处还出现了少量的块状(Nb,X)3Si。随着离锭边缘距离的增加,初生Nbss枝晶杆由细变粗,Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织的定向效果逐渐消失,但Nbss/Cr2Nb共晶团体积分数有减小的趋势。经过多元合金化的Nb-Ti-Cr-Si基合金室温的抗拉强度为378.7MPa,室温断裂韧性为13.4MPa·m1/2。室温拉伸和断裂韧性试样的失效模式均为脆性准解理断裂。

AZ61合金FSP试样室温拉伸力学性能

对AZ61镁合金进行了搅拌摩擦加工(FSP),利用拉伸实验机,在室温下对FSP试样进行了拉伸实验。研究表明,对4道次FSP试样实施3%的压缩变形,可显著提高AZ61镁合金的室温力学性能。对于平行于FSP进给方向截取的试样,4道次FSP可将极限抗拉强度从母材的190 MPa提升到327 MPa,伸长率也从母材的13%提高到了18%,屈服应力提升不明显;对于垂直于FSP进给方向截取的试样,4道次FSP可有效提升AZ61镁合金的极限抗拉强度;沿着搅拌头轴线方向对FSP试样施加3%的压缩变形,可分别将材料的屈服应力和极限抗拉强度由母材的140 MPa和190 MPa提升至178 MPa和362 MPa。

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间(5、10、20h)及热压烧结温度(1500、1600℃)对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明:热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20h/1600℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500MPa。1500和1600℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5h/1500℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14MPa·m1/2。

碳纳米管含量对TiAl基合金微观组织及室温力学性能的影响

首先采用超声波震荡和机械球磨的方法将碳纳米管(CNTs)粉末和Ti-48Al-2Cr-8Nb(原子分数,%)预合金粉末制备成混合粉末,随后通过放电等离子烧结技术(SPS)制备了CNTs/Ti-48Al-2Cr-8Nb复合材料,研究了CNTs含量对复合材料的相组成、微观组织和室温力学性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增加,反应生成的TiC和Ti_(2)AlC碳化物的含量会增加,而TiC、Ti_(2)AlC相可以细化晶粒尺寸,起到细晶强化作用,同时TiC、Ti_(2)AlC相作为硬质陶瓷相也可以起到强化作用;当CNTs含量为0.4%时,复合材料的平均晶粒尺寸由60μm细化到32μm,密度、硬度和抗弯强度分别为4.294 g/cm^(3)、377 HV20和879 MPa,断裂模式主要为穿晶断裂;当CNTs含量较多时,由于CNTs分散不均匀,反应生成的碳化物会发生团聚现象,造成复合材料会产生凹坑、裂纹等缺陷,降低其室温力学性能。

固溶冷却速度对短时高温钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶冷却方式对一种新型短时高温钛合金热轧板材显微组织及力学性能的影响。结果表明,合金经近β区高温固溶及不同方式冷却后产生不同的相产物,空冷后的相产物为α+β相,油冷和水冷后的相产物均为α′+α″相。随着冷却速度的提高,合金强度提高而塑性降低。钛合金固溶处理后采用油冷方式可获得较好的综合力学性能,室温抗拉强度>1 150 MPa,延伸率>8%。

退火处理对TaW12合金力学性能及组织形貌的影响

对TaW12合金拉伸试样进行了1340～1430℃退火处理,研究了合金室温力学性能随退火制度变化的规律,并采用金相显微镜和扫描电镜对退火态试样的微观组织和断口形貌进行了分析。结果表明:经1340℃退火处理后,合金抗拉强度和屈服强度分别为730MPa和660MPa;经1430℃热处理后,抗拉强度和屈服强度分别为660MPa和550MPa;随着退火温度的升高,合金强度有所下降,但仍保持较高水平,而延伸率从32%提高到45%,塑性明显提高;经1430℃退火的拉伸试样有明显的颈缩现象,收缩率达到最大值;TaW12合金合适的退火制度为(1400～1430℃)×2h。

ZA53镁合金的砂型铸造组织和力学性能研究

研究发现砂型铸造镁合金ZA53的主要相组成为δMg基体相和τ[Mg32(Al,Zn)49]化合物相,τ相以半连续网状沿δ相晶界分布。对ZA53合金进行的固溶处理试验发现,在335℃固溶17h淬火后,合金室温抗拉强度和塑性得到大幅提高。在343℃固溶17h淬火后,合金组织完全转变为单相固溶体,合金的室温力学性能较好,σb=245MPa,伸长率为12%,合金的拉伸断口形貌由混合型断口转变为韧性断口。

锻造工艺对TA7ELI钛合金组织和力学性能的影响

研究了不同锻造工艺对TA7ELI钛合金锻件显微组织和力学性能的影响。结果表明,超低温伸长率最高的锻造工艺不是室温塑性最好的工艺,而是室温塑性最差的工艺。不同工艺锻造的TA7ELI钛合金锻件室温力学性能和超低温力学性能各具优缺点,实际生产中可根据产品侧重的性能要求选择相应的锻造工艺。

热轧钛基复合材料的微观组织和力学性能

利用Ti和LaB_6之间的化学反应,采用真空自耗电弧炉3次重熔制得TiB和La_2O_3增强的钛基复合材料,测得其相变点为1045℃,然后经高温(1100～1050℃)锻造成板坯。在1010℃对材料进行热轧,然后空冷,利用光学显微镜和扫描电镜研究变形量分别为40%、60%、80%、90%和95%时复合材料的显微组织和拉伸试样断口形貌。结果表明:当变形量到达到80%时,材料的强度一直上升,伸长率下降;变形量继续增大后,强度有所下降,伸长率提高。