热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.01~5 s-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明:试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1050~1150℃、应变速率0.1~1 s^(-1),此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5~15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。

微合金化低碳马氏体钢的显微组织及力学性能

制备了钛、铌和钼等元素掺杂的微合金化低碳马氏体钢,并对其进行热轧+880℃淬火+不同温度(170,190,210,230,250℃)回火处理,研究了不同热处理态试验钢的显微组织、拉伸性能和冲击性能,以190℃回火态钢为例分析了强韧化机制。结果表明:热轧态试验钢由铁素体和贝氏体组成,淬火态试验钢由铁素体和马氏体组成,不同温度回火态试验钢均由回火马氏体和少量铁素体组成,回火态试验钢的铁素体面积分数在15%~20%,低于热轧态和淬火态;淬火态试验钢的抗拉强度和布氏硬度最高;随着回火温度升高,回火态试验钢的抗拉强度和布氏硬度下降,断后伸长率、屈服强度和冲击吸收功均先增大后减小;190℃回火态试验钢的断后伸长率和冲击吸收功最高,拉伸断口和冲击断口处纤维区中韧窝占比最高,抗拉强度、布氏硬度和屈服强度适中,综合力学性能最好;190℃回火态试验钢中析出的纳米级小尺寸(Ti,Nb,Mo,Cr)C相起到沉淀强化作用,纳米级大尺寸(Ti,Nb,Mo,Cr)C相起细晶强化作用,大角度晶界占比较高,提高了裂纹扩展功,因此试验钢强度和韧性提高。

激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织及超声滚压硬化机理

为了维持高锰钢部件优异的形变硬化能力,提出了高锰钢涂层的激光送丝熔覆技术。使用激光送丝熔覆技术在Mn13钢板上制备了高锰钢涂层,并通过超声滚压技术对熔覆层表面进行形变硬化处理。分析了超声滚压前后高锰钢熔覆层的显微组织、相组成和力学性能,揭示了高锰钢熔覆层的超声滚压硬化机理。研究结果表明,激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织为枝晶结构,且在枝晶间存在Mn、C元素的成分偏析;超声滚压过程中未出现相变,超声滚压后涂层的硬度、耐磨性均大幅提高;初始高锰钢涂层内部存在的C、Mn的枝晶偏析、位错和孪晶在超声滚压过程中严重阻碍了位错的运动,从而增大了位错的密度;由于高锰钢的孪晶诱导塑性变形效应,超声滚压后涂层内部会产生大量的形变孪晶,形变孪晶之间的相互作用进一步增强了高锰钢熔覆层的形变硬化能力。激光送丝熔覆为大型高锰钢部件表面的高性能修复提供了技术基础。

挤压Mg-Y-Ni-Co合金的显微组织、加工性能及塑性变形行为

本工作通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和万能实验机对挤压Mg-2Y-0.5Ni-0.5Co(%,原子分数)合金的显微组织、加工性能和塑性变形行为进行了研究。挤压合金的显微组织主要由α-Mg、沿挤压方向分布的片层状和细小块状18R-LPSO相、MgY(Co,Ni)_(4)相以及晶粒内细条纹状的14H-LPSO相组成。拉伸测试结果显示,挤压合金具有良好的室温塑性,断裂延伸率均高于15%。随着温度的升高和应变速率的降低,合金的拉伸强度降低,而塑性增强。合金在300℃、1×10^(-3)s^(-1)和1×10^(-4)s^(-1)应变速率下断裂延伸率分别为117.87%和143.9%,具有准超塑性。通过构建的热加工图谱,优化出合金的稳定加工区间为温度275~300℃、应变速率10^(-4)~10^(-3)s^(-1)。挤压合金的变形行为随温度和应变速率的变化而改变,在低温(室温(RT)到200℃)和不同应变速率下,合金的变形机制以位错滑移为主;在高温(300℃)和低应变速率(1×10^(-4)s^(-1)和1×10^(-3)s^(-1))下,合金的变形机制为晶界滑移协调的位错滑移。

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。

Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

为通过成分调控改善Cu-Sn-Ti钎料的显微组织及性能,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及EDS能谱分析等设备,研究了Si对Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的影响规律。结果表明:Cu-20Sn-15Ti钎料的显微组织为大尺寸多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相、共晶组织和α-Cu相。添加少量的Si(质量分数≤2.0%)可细化钎料中多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相,并生成小尺寸Si_(3)Ti_(5)相,较多的Si(质量分数≥3.0%)会造成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相分化离散、共晶组织粗化减少,Si_(3)Ti_(5)相含量增加且粗化,当Si含量增至5.0%时,钎料不再生成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相和共晶组织,Ti主要用于生成Ti_(5)Si_(3)相,显微组织主要为Ti_(5)Si_(3)相、α-Cu相、Cu41Sn11相和少量条状CuSn_(3)Ti_(5)相;与Cu、Sn相比,Si与Ti具有更强的化学亲和力,Si优先与Ti反应生成Ti_(5)Si_(3)相;Ti_(5)Si_(3)相的三维组织形貌为棱柱状,且呈团聚附生特征,粗条状Ti_(5)Si_(3)相具有中心或侧面孔洞缺陷,孔洞的形成主要与其生长机制有关;随着Si含量的增加,钎料的剪切强度呈“升高-降低-升高”的趋势,断口形貌由准解理断裂和解理断裂的混合形态向解理断裂转变;CuSn_(3)Ti_(5)相易破碎开裂成为起裂源,不同粗大状态CuSn_(3)Ti_(5)相的存在均在一定程度上恶化钎料剪切强度。

热轧变形对纯钴显微组织和力学性能的影响

为研究不同热轧变形量对纯钴的显微组织和力学性能的影响,对高纯钴(99.95%)进行500℃下的热轧处理,将试样水冷后进行XRD、EBSD表征。结果表明:初始态试样中HCP相、FCC相两相共存,且以HCP相为主;随轧制进行,最大晶粒尺寸从28.08μm细化到12.35μm,∑3退火孪晶和相变孪晶的含量降低,残余应变增加,两相含量发生改变,FCC相含量上升,HCP相含量降低;不同相中大小角度晶界呈现相同的变化趋势,小角度晶界(LAGB)含量上升,大角度晶界(HAGB)含量降低;压下量27%的试样性能最好,其屈服强度、抗拉强度、硬度和伸长率(657.18 MPa、964.05 MPa、298.2HV_(0.5)和42.87%)相较于初始态(408.34 MPa、862.53 MPa、214.4HV_(0.5)和38.07%)均有提升;塑性随强度的增加不降反升,主要是由FCC相含量上升、大尺寸片层状HCP相晶粒发生细化和均匀化所致。

退火处理对富Zr型Ti-Zr-Nb-Sn合金显微组织及性能的影响

为了研究退火工艺对冷轧后Ti-49Zr-21Nb-1Sn合金显微组织及性能的影响,对其在850℃分别进行了10、20和40 min的退火处理。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、电化学工作站及X射线光电子能谱(XPS)等研究了不同时间退火后合金的显微组织、力学性能及腐蚀性能。结果表明:随着退火时间的增加,合金的晶粒明显长大,相组成没有发生变化,为单一的β相,合金的弹性恢复轻微升高,塑性指数轻微降低。退火处理后合金的弹性模量、H/E_(r)和H~(3)/E_(r)~(2)值分别在88.4~94 GPa、0.0463~0.0479和0.0088~0.0103 GPa之间变化。极化曲线和阻抗图谱的分析结果表明,随着退火时间的增加,合金的自腐蚀电流密度逐渐增大,容抗弧半径减小,退火10 min时,合金的自腐蚀电流密度最小,容抗弧半径最大,表现出良好的耐蚀性。

微量Ca对ZE22镁合金显微组织及加工硬化行为的影响

为改善ZE系列镁合金延展性及加工性能,以ZE22为基础合金,通过Ca微合金化改善其加工硬化能力。进行EBSD及室温拉伸试验,研究微量Ca对ZE22镁合金显微组织及加工硬化行为的影响。结果表明:微量Ca的加入可细化晶粒,使平均晶粒尺寸为6.38~8.44μm,并引起基面织构弱化,织构极强度从22.3降至19.2,提高了基面滑移系的施密特因子。微观分析发现,加工硬化的弱化是晶粒尺寸和织构双重作用的结果。微量Ca的加入使合金加工硬化能力和应变率敏感系数降低,ZEG220合金的强塑性匹配更佳。研究结果为微合金化调控镁合金的加工硬化能力提供了理论基础和指导。

微合金化元素对Mg-15Gd合金显微组织和耐蚀性能的影响

采用半连续铸造法制备出4种具有不同微合金化元素的Mg-15Gd-0.2X(X=Mn、Ni、Zn、Sn)合金,利用OM、SEM、XRD观察合金微观形貌,分析合金显微组织,通过浸泡腐蚀和析氢实验对合金耐蚀性进行测试,研究不同微合金化元素对Mg-15Gd合金微观组织和耐蚀性能的影响。结果表明,微合金化元素的添加明显改善了合金的铸态组织,细化了晶粒和第二相,并使第二相Mg5Gd沿晶界呈网状分布。添加微量合金化元素后,除Mg-15Gd-0.2Ni合金外,合金的耐蚀性均有明显提高,主要与合金晶粒细化、第二相细化并沿晶界呈网状分布,对合金腐蚀有阻挡作用以及合金腐蚀产物膜完整致密、保护性好有关。

热处理对GNP-Al复合材料显微组织和性能的影响

本文以石墨烯为增强相,采用高能超声辅助铸造法及后续热处理制备了铝基复合材料,并研究石墨烯和热处理对复合材料显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,石墨烯促进了复合材料晶粒细化,且热处理后Si相进一步细化及圆整。经热处理后复合材料的屈服强度和抗拉强度(245和319MPa)比基体(119和202MPa)分别提高了105.9%、57.9%。磨损试验结果表明,添加石墨烯和T6热处理后复合材料的磨损率最低,磨损机制由剥层磨损转变为磨粒磨损。

激光熔覆FeAlCrNiSix高熵合金涂层的显微组织与耐蚀性能

采用激光熔覆技术在DH36高强度海洋工程结构用钢表面制备不同Si元素添加量的FeAlCrNiSi_(x)高熵合金熔覆层,进一步提升海洋结构用钢的耐蚀性能。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析高熵合金熔覆层的物相组成和显微组织。测量熔覆层显微硬度,利用极化曲线分析了熔覆层的腐蚀行为。结果表明:Si元素的添加促使熔覆层的物相由FCC+BCC相转变为单一的BCC相,枝晶尺寸逐渐减小,最终完全转化为形状不规则的等轴晶,熔覆层的平均硬度先上升后下降,硬度最高值为430.15HV_(0.1)。Si元素的加入也有效改善了熔覆层的耐蚀性能,熔覆层的耐蚀性能随着Si元素添加量的增多呈现先增强后降低的趋势。综合考虑电化学参数,FeAlCrNiSi_(0.25)熔覆层的耐蚀性能最好。

应力对中碳超细晶贝氏体钢显微组织的影响

贝氏体相变过程中经常会受到应力/应变的影响,其相变动力学和显微组织将发生显著改变。采用热模拟试验机、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了应力对一种中碳超细晶贝氏体钢显微组织的影响。结果表明:随着应力的增大,贝氏体板条厚度先增加后减小。应力提供的额外机械驱动力导致贝氏体板条粗化,而奥氏体变形则有利于细化板条,两者相互竞争造成了上述现象。此外,通过对比实验极图和理论计算极图发现,在本实验条件下,奥氏体与贝氏体之间更符合Nishiyama-Wassermann(N-W)取向关系。施加应力后,贝氏体变体种类显著减少,产生明显变体选择。

原位充氢-拉伸载荷作用下304不锈钢氢脆行为及显微组织表征

搭建了原位电化学充氢—慢应变速率拉伸载荷平台,模拟真实临氢环境—载荷环境,研究了原位充氢对304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响。结果表明:相比传统预充氢拉伸实验,304奥氏体不锈钢经原位电化学充氢拉伸后呈现较低的强度和更高的氢脆敏感性,未发生明显马氏体相变;试样在变形早期即发生严重氢致断裂,对实际临氢环境服役条件下不锈钢氢脆行为研究和应用具有参考价值。

退火温度对淬火配分后热轧高强钢显微组织和力学性能的影响

将热轧高强钢升温至不同温度(780,810,840,870℃)保温退火600s后进行200℃×60s淬火+410℃×300s配分处理,研究了退火温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,淬火配分后试验钢中铁素体和马奥岛含量减少,回火马氏体、残余奥氏体和贝氏体含量增加;随着退火温度升高,抗拉强度先减小后增大,屈服强度、断后伸长率、屈强比和冲击吸收功均先增大后减小;840℃退火温度下淬火配分后试验钢的强度、塑性和韧性匹配优异,抗拉强度(830MPa)较大,屈服强度(585MPa)、断后伸长率(39.6%)、屈强比(0.70)和冲击吸收功(-20,-40℃环境下分别为28.35,27.69kJ)最大。

添加Sb对Sn-9Zn-3Bi/Cu钎料接头显微组织及力学性能的影响

采用钎料合金化研究添加Sb对Sn-9Zn-3Bi无铅焊点组织、熔点特性、润湿性、金属间化合物(IMC)厚度和剪切强度的影响。结果表明:钎料的熔点随Sb含量的增加而略微上升,钎料的铺展面积随Sb含量的增加从50.3 mm^(2)降低至36.6 mm^(2);添加Sb虽然没有改变焊点处钎料基体和界面IMC的显微组织类型,但细化了焊点显微组织,且焊点界面处的IMC厚度从18.6μm降低至16.8μm。随着钎料中Sb含量从0增加到1.5%(质量分数),Sn-9Zn-3Bi/Cu接头剪切强度从22.7 MPa增加到29.8 MPa,剪切强度的提高是显微组织细化、固溶强化及界面处IMC厚度降低共同作用的结果。

控冷冷速对Q390qE桥梁钢显微组织与力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了Q390qE桥梁钢不同冷速的控冷工艺,并采用金相显微镜、透射电镜、万能试验机等研究了不同冷速对Q390qE钢微观组织与力学性能的影响。结果表明:冷却速度5~15℃/s的Q390qE试验钢,其组织主要为粒状贝氏体和少量针状铁素体。随着冷却速度的增加,Q390qE试验钢组织中贝氏体含量逐渐增加,试验钢的抗拉强度、屈服强度及屈强比不断提高。冷却速度5~10℃/s为Q390qE试验钢的理想控冷冷速,其屈服强度超过400 MPa,屈强比不超过0.83。

Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr合金轧板显微组织、力学性能与导热性能

结构−功能一体化镁合金在国防军工、交通运输、电子通信等领域具有广阔的应用前景,开发力学性能和导热性能协同提升的镁合金板材是实现结构功能一体化镁合金应用的关键。本文以固溶态Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr(质量分数,%,简称GEZ616K)合金为研究对象,研究了轧制温度和变形量对轧制态GEZ616K合金微观组织及力学性能和导热性能的影响规律。结果表明:随着轧制变形温度的上升,变形量80%的板材组织经历了从低温混晶→均匀细小再结晶→高温粗大晶粒的变化过程,并伴随基面织构减弱、大角度晶界比例增加以及合金中位错密度降低;当轧制温度一定时,随着变形量的增加,合金中孪晶数量降低,再结晶比例增加,合金力学性能和导热性能同步提升。当轧制温度为425℃时,经80%轧制变形的GEZ616K合金展现出优良的力学性能和导热性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为280 MPa、227 MPa和11.4%,热扩散系数为72.9 mm^(2)/s,热导率为135.3 W/(m·K)。

变形处理对Mg-Li合金显微组织演变和力学性能的影响

镁锂合金具有较高的比强度和比刚度、优秀的电磁屏蔽效应和阻尼性能等优点,是目前最轻的金属结构材料,在自动化、航空、交通运输、医疗等领域有广泛的应用前景。但是,和其他金属结构材料相比,镁锂合金的强度仍然偏低,需要对镁锂合金进行合金化或者变形处理来提高力学性能。总结了各类变形处理镁锂合金的研究现状,讨论了常规变形加工和剧烈塑性变形加工对镁锂合金显微组织和力学性能的影响,并总结了变形加工过程中形变量和温度对显微组织和力学性能的影响,以及镁锂合金的几种晶粒细化机制,阐述了镁锂合金在工业应用中遇到的问题。晶粒细化和加工硬化目前仍然是提高镁锂合金性能的主要手段。强调了几种变形和结构设计(异质材料),这将有助于镁锂合金的创新工作,从而得到高强度镁锂合金。