高强韧Ti55531钛合金表层梯度组织和硬度研究

对Ti55531钛合金采用高频感应加热1.8、1.9和2.0 s后进行水冷,然后分别在520、570和620℃进行6 h的时效处理,再利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计(HV)对显微组织和硬度进行研究。结果表明:Ti55531钛合金经感应加热淬火后的显微组织呈梯度分布,试样表层组织以亚稳β相为主,而心部组织为双态组织,并且随着感应加热时间的增加梯度层深度也随之增加。时效处理过程中从表层亚稳β相中析出α+β相的片层组织,并且心部组织由片层组织和半等轴α相构成,呈现组织梯度。Ti55531钛合金经感应加热后,显微硬度从表层至心部基本保持不变且低于原始状态;但时效处理后,横截面的显微硬度从表层向心部逐渐递减,呈梯度分布,且整体硬度随着时效温度的升高而降低。

半固态挤压形成高铬铸铁梯度组织材料

通过挤压具有等轴状初晶组织的半固态高铬铸铁,样品的液相在应力作用下被挤向表面,凝固后形成了共晶组织沿径向由内向外呈现出体积分数逐步增加的梯度组织,实验表明挤压温度对挤压后共晶组织分布有明显的影响.

倾斜冷却体-离心法制备半固态高铬铸铁梯度组织

采用倾斜冷却体-离心法制备半固态高铬铸铁环形试样并进行组织观察.结果表明:半固态高铬铸铁组织中初生奥氏体较常规成形组织中初生奥氏体明显细小、等轴化;在高铬铸铁环形试样梯度组织中,初生奥氏体形貌及分布随着距外侧面距离不同而变化,大致由外侧面到内侧面可分为4个区域,即细小奥氏体枝晶区、初生等轴奥氏体与细小奥氏体枝晶分界区、初生等轴奥氏体区、粗大的初生奥氏体枝状区;且初生等轴奥氏体与细小奥氏体枝晶分界区距环外侧面的距离在5～10mm范围内.

三维梯度组织机织防刺织物的织造工艺设计

本文采用超高分子量聚乙烯长丝作为织造原料,开发出了三维梯度组织机织防刺织物,较系统地讨论了其组织结构、上机工艺的设计原理,提出了上机织造时的注意事项。实验结果表明:三维梯度组织机织防刺织物紧密厚实,结构合理,以最少的原料达到较好的防刺效果,但上机较为复杂,织造效率较低。

具有梯度组织和性能的液压挺杆体铸件的研究

梯度组织和性能是北京—Jeep (切诺基 )液压挺杆体铸件的生产难点 ,它对铸造过程中的诸因素反应敏感。研究了化学成分、孕育处理、熔炼工艺、浇注温度和铸型种类对组织梯度性的影响。探讨了不同数量和形态碳化物的形成原因。BMS孕育剂及其特殊的孕育方法满足了批量生产要求。

表面剧烈形变与回复处理诱发Q235钢梯度组织结构的力学性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机研究了Q235钢表面剧烈压入形变诱发合金化的梯度组织结构对拉伸力学性能的影响。结果表明,采用剧烈压入形变能在低碳钢表面形成具有梯度组织结构的含Cr合金化层,形成的Cr合金化梯度组织的低碳钢拉伸力学性能明显增强,其抗拉强度最大提高约36 MPa,屈服强度最大提高约35 MPa,这是由于表面剧烈形变诱发大量晶体结构缺陷,这些缺陷促进Cr元素扩散,导致CrFe_4固溶增强和(Cr,Fe)_7C_3弥散增强。此外,相邻不同尺度的组织相互作用可提高应变硬化能力,而塑性下降甚微。

梯度组织FGH96合金残留枝晶区的组织特征研究

采用梯度热处理工艺制备了具有梯度组织结构的FGH96合金亚尺寸盘坯,对盘坯存在的残留枝晶区组织进行了研究。结果表明,残留枝晶区实质上是一种γ’相未完全再结晶的组织区,其呈区域性不均匀的分布于盘芯部位。残留枝晶区的形成与粉末颗粒冷凝组织的遗传性及未充分变形再结晶密切相关,通过采用合适的热加工和固溶热处理工艺可以消除这种组织不均匀性。

三维梯度组织机织防剌织物

采用超高分子量聚乙烯长丝作为织造原料,开发出了三维梯度组织机织防刺织物,较系统地讨论了其组织结构、上机工艺的设计原理,提出了上机织造时的注意事项。实验结果表明:三维梯度组织机织防刺织物紧密厚实、结构合理,以最少的原料达到较好的防刺效果,但上机较为复杂,织造效率较低。

变形温度对TB8钛合金梯度挤压组织与性能的影响

为了研究变形温度对TB8钛合金梯度组织和性能的影响规律,在850、900、950℃下对TB8钛合金进行梯度挤压试验,并采用OM、XRD等测试手段对不同变形温度下试样的显微组织演化和显微硬度变化规律进行了研究。试验结果表明:梯度挤压后,试样分为三个变形区:心部小变形区、过渡中等变形区和边缘大变形区,从心部到边缘形成晶粒尺寸逐渐减小的梯度分布;梯度挤压变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;降低变形温度可以显著细化晶粒,提高整体硬度值,在850℃下试样边缘硬度较心部增加了16.32%。

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析。结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC+γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚。渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象。

45钢激光相变强化梯度组织研究--激光扫描速度的影响

本文分析研究了 4 5钢激光相变硬化典型梯度分布显微组织的特征 ,以及激光工艺参数 (主要是扫描速度 )对 4

45钢激光相变强化梯度组织的研究(原始组织的影响)

通过试验 ,分析研究了 4 5钢激光相变强化梯度分布的显微组织特征以及原始组织对 4 5钢激光相变强化梯度组织及其显微硬度的影响。通过对不同原始组织激光相变强化效果的对比分析 ,指出原始组织越细小弥散 ,成分越均匀 ,缺陷密度越高 ,材料的临界硬化温度越低 ,越有利于激光相变强化。在相同的激光处理工艺参数下 ,原始组织为淬火高温回火态时 ,激光相变强化的效果最显著 ,正火态次之。

剧烈压入形变和稳定化Cu30Ni合金梯度组织的耐腐蚀行为

利用原子力显微镜、电化学测试、电子功函数和钝化膜接触电阻显微划擦方法研究了机械剧烈压入形变和稳定化处理对Cu30Ni合金表面梯度组织和耐腐蚀行为的影响。结果发现,对机械剧烈压入和稳定化处理的试样,表层晶粒尺寸呈梯度变化。从基体到表层,随着晶粒尺寸从40μm逐渐细化到50 nm,电子功函数从4.55 e V提高至4.85 e V,表面电子稳定性提高,钝化膜粘附性能和致密性较好,耐腐蚀性能提高,ip从1.750×10-5A/cm2逐渐降低到0.119×10-5A/cm2,而腐蚀电位EV从-212 m V提高到-193 m V,这是由于机械剧烈压入形变和稳定化处理诱发晶粒呈梯度细化和组织结构中大量结构缺陷存在。

扭转变形对工业纯钛微观组织及拉伸力学性能的影响

对TA2纯钛进行600℃30min去应力退火,使用数控扭转试验机在室温下以5°/min速率的对TA2样品进行不同角度的扭转变形,研究其在不同扭转变形量下的微观组织和力学性能的演变规律。结果表明:经扭转后,试样表层晶粒得到细化,晶粒向扭转轴向发生转动,等轴晶粒被拉长成椭圆形;表层位错密度显著增高,呈现梯度分布;表层形变孪晶片层增多,使得孪晶片层也呈现由内向外的梯度分布。表层的晶粒细化、位错密度的增加和孪晶层的增多导致显微硬度呈现表层高而心部低的梯度分布,且随扭转变形量的增加梯度现象更显著。扭转变形后样品沿轴向的拉伸屈服强度显著提高,同时延伸率仅略微下降,说明晶界、位错和孪晶等梯度缺陷的引入提高了纯钛的强韧性。

自组织梯度分层结构金属掺杂类金刚石薄膜的制备及其性能研究

金属掺杂是降低类金刚石薄膜(DLC)内应力、提高其机械性能的一种有效方法。通常,金属掺杂类金刚石薄膜(Me-DLC)为均匀的纳米复合结构,但在一定条件下,会形成特殊的自组织分层结构。为了研究不同金属掺杂种类对自组织分层结构和薄膜性能的影响,本文筛选了两种典型的掺杂金属元素Cu和Cr,采用磁控溅射与阳极层离子源复合系统制备了Cu-DLC和Cr-DLC薄膜,同时使用等离子体发射光谱仪检测了沉积过程中金属粒子密度变化;通过能谱仪、辉光放电光谱仪、透射电镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪等表征了薄膜成分和微结构;采用纳米压痕仪与摩擦磨损试验机考察了薄膜的力学和摩擦学性能。结果表明,在靶中毒模式下,溅射出的金属粒子密度逐渐降低,导致薄膜形成了自组织梯度分层结构,即膜基界面处为富金属层,表面为富碳层,沿膜基界面到表面金属含量从13%(原子比)以上逐渐降低至1%以下。Cu-DLC和CrDLC薄膜相似的表面碳键结构和力学性能,并且在干摩擦以及油润滑条件下分别表现出相似的摩擦学行为。以上研究表明自组织梯度分层结构的形成降低了金属种类对Me-DLC薄膜结构和性能的影响。

变厚度交叉轧制对AZ31镁合金边裂和组织梯度的影响

在400℃初始温度下,将AZ31镁合金置于衬板模具上进行热轧实验。根据MAS轧制理论和交叉轧制工艺,实现镁合金边部和中部区域的不同压下量轧制,分析分区域控制压下率轧制对镁合金边裂和组织梯度的影响。结果表明,这种轧制方法使轧件的最大边缘裂纹深度减小了56.85%,并且板带边部的基面织构呈现弱化的趋势,其基面织构强度从普通平轧时的23.97下降到17.48。沿RD方向从板带边部到中部呈现出一定的组织梯度,反映了轧板的不均匀变形。这种轧制方法适用于如手机壳等需要进行边部大压下量的金属模具的加工过程,并为镁合金板带的变厚度轧制过程提供了理论依据。

Al_(0.1)CoCrFeNi高熵合金在准静态扭转下的微观组织和力学性能

将Al_(0.1)CoCrFeNi高熵合金进行准静态扭转加载,利用X射线衍射分析仪、扫描电镜、电子背散射衍射、纳米压痕以及准静态拉伸实验,研究了扭转后试样的梯度微结构和力学性能。除了晶粒细化,高熵合金的梯度微结构还包括位错及孪晶亚结构的梯度分布,即含量从中心到边缘不断增加。准静态拉伸实验表明,由于梯度微结构和较高的加工硬化能力,扭转后的拉伸板可显著提高拉伸强度,同时保持良好的塑性。因此,梯度应变、额外的加工硬化能力和背应力效应实现了强度和塑性的协调变形。此外,纳米压痕硬度沿径向不断增加,同样呈现明显的梯度分布,其强化机制主要归因于细晶强化和加工硬化。

高频感应加热对TC4钛合金组织和硬度的影响

TC4钛合金经高频感应加热1.4、1.5、1.6 s后水冷,然后分别在350、400、450℃时效处理6 h。采用光学显微镜、显微硬度计研究感应加热淬火及时效处理对显微组织和硬度的影响。结果表明,TC4钛合金经感应加热淬火处理后可获得呈梯度分布的显微组织,表层组织以马氏体α′相为主,心部组织为原始双态组织。时效处理后TC4钛合金显微硬度从表层到心部递减,呈梯度分布。随着时效温度降低,显微硬度增加,强化效果提升。此外,随着感应加热时间的增加,TC4钛合金时效处理后的显微硬度也有所增加。

复合制造TC4钛合金组织与拉伸性能

锻造与激光选区熔化相结合的复合制造技术为复杂整体钛合金构件制造提供了高效率、低成本技术新途径,掌握复合制造钛合金的组织和性能调控方法对于实现该技术工程应用至关重要。通过金相及扫描表征、室温拉伸测试和断口分析,对比研究了单层层厚分别为30μm和60μm的两种选区激光熔化典型工艺参数的复合制造TC4钛合金结合区显微组织和室温拉伸性能。结果表明,单层层厚对复合制造TC4钛合金结合区的显微组织和室温拉伸性能无明显影响,选择大的层厚可显著提高成形效率。复合制造TC4结合区由增材区的马氏体组织和基体区的等轴组织构成梯度组织,无明显热影响区,增材区的显微硬度略高于锻件基体区。复合制造TC4钛合金增材区、基体区和结合区的室温拉伸性能均达到锻件标准要求,结合区抗拉强度介于增材区和基体区之间,而断后伸长率与增材区相当。由于增材区和基体区的拉伸强度和塑性差异,试验提出在室温拉伸过程中梯度组织结合区界面会产生切应力以协调变形的推论,结合区拉伸断口上增材和基体区分别呈现准解理和韧窝形貌。

反复扭转变形对铸态AZ61镁合金组织及疲劳性能的影响

对AZ61镁合金进行反复的扭转变形加工,获得了具有孪晶和细晶梯度层合金表层。采用弯曲试验和低周疲劳试验研究了梯度组织对AZ61镁合金在恒应力疲劳加载条件下的变形行为和疲劳寿命的影响。结果表明:扭转试样从中心层到表层,孪晶层逐渐增多和细晶层晶粒尺寸逐渐减小。梯度组织使得弯曲强度提高185 MPa并且保持延性几乎不降低;同时梯度组织可改变AZ61镁合金的循环应力-应变行为,在低的总应力下,梯度组织可提高AZ61镁合金的疲劳寿命。