GCr15钢滚动轴承疲劳剥落失效过程中一种针状相的形成

在发生表面剥落的GCr15钢滚动轴承的表面裂纹附近发现了一种针状相,利用SEM、透射Kikuchi衍射(TKD)和TEM等表征手段研究了这种针状相的微观特征,分析了这种针状相的形成机理及其与表面裂纹的相互作用。结果表明,在GCr15钢滚动轴承表面诱发的裂纹附近所形成的针状相是一种特殊的马氏体退化组织。这种针状相是因局部应力作用而形成的细长条状组织,其三维形貌为薄板状,内部存在微观孔洞和等轴状纳米晶。在滚动接触疲劳过程中,表面裂纹会优先沿针状相的微观孔洞扩展,使针状相的形成与表面裂纹的扩展相互促进,加速了轴承表面疲劳剥落的发生。

铝硅合金中针状铁相的断裂现象

铝硅合金中的 β铁相由于会形成很长的针状组织 ,对合金的力学性能有害 ,在定向凝固试验中发现 ,在过渡区 ,针状铁相出现断裂现象。可以认为这种断裂现象与非平衡热处理中铁相的分裂变短 ,具有相同的机理。但由于在定向凝固条件下 ,针状铁相在一个更大的温度区间中保温和凝固 ,在一定条件下 ,针状铁相可以分解得更快更短。从局部看 ,铁相可分解为长宽比相近的粒状组织。这种粒状组织 ,与针状铁相相比 ,对合金性能的影响要小得多 。

具有盘/片状,棒/针状析出相铝合金的时效-屈服强度变化模型

以析出热力学、长大动力学及强化理论为基础,研究了具有盘/片状、棒/针状析出相铝合金在时效过程中的析出相尺寸、体积分数变化及其对时效合金强化效果的影响,得到了合金成分、时效参数与组织参数、屈服强度间的解析关系式,进而从微观-宏观相结合的角度建立起了具有盘/片状、棒/针状析出相铝合金的时效工艺-屈服强度量化模型,并将该模型应用于6061合金和Al-Zn-Mg合金的时效性能预测,取得了较满意的结果。同时,详细讨论了析出相长径比对时效温度以及合金处理状况的依赖关系。

针状铁相对活塞铝合金磨损性能的影响

研究了铁相对ＺＬ１０８铝合金耐磨性的影响。指出：当铁合量较高，出现针状铁相后，其耐磨性显著提高。

Mn、Sr对铝硅合金中铁相的影响

研究了Mn、Sr元素对低铁(质量分数为0.5%)和高铁(质量分数为1%)铝硅合金中铁相的影响,分析了Al-Fe-Si相的成分及形态。结果表明:随着Mn元素含量的增加,铝硅合金中针状铁相逐渐减少,而鱼骨状铁相逐渐增多;Sr元素的添加并不能改变铝硅合金中的铁相形态,但能使合金内共晶Si相的形态由针状变成纤维状;复合添加Mn、Sr元素后,铝硅合金中α-AlFeSi相均匀分布于α-Al枝晶中,且尺寸比单独添加Mn的合金更为细小。

熔体处理对Al-Si合金铁相形貌的影响

共晶铝硅合金中的针状铁相经高温处理后,在金属型铸造条件下呈球状。含0.8％～1.8％Fe的Al-Si合金,针状铁相球化后,机械性能明显提高,其中含铁为1.8％的合金,室温抗拉强度提高83％,高温延伸率提高80％。球化后的铁相形貌具有重熔性。

铝硅合金壳体的开裂失效分析

利用体视显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和显微硬度计对开裂的铝硅合金壳体的断口形貌、显微组织、微区成分和显微硬度进行了分析。结果表明:铝硅合金壳体断裂方式为脆性开裂;铝硅合金中存在较多的针孔缺陷,组织变质不足,组织中有较多的针状相,使铸件的塑性降低,导致壳体脆性开裂。

铁元素对铝镁焊料晶间腐蚀的影响

目的研究Fe对铝镁焊料晶间腐蚀的影响规律,确定Fe元素的最佳含量。方法制备不同Fe元素含量的铝镁合金并进行表面处理,在3%(质量分数)Na Cl+10 m L/L HCl溶液中(35℃)浸泡24h,进行晶间腐蚀实验。通过扫描电子显微镜和光学显微镜对晶间腐蚀形貌和合金相进行分析。结果随着Fe元素含量的增加,合金试样最大腐蚀深度由133μm增加到179μm;Fe元素质量分数超过0.2%后,合金发生晶间腐蚀倾向大幅增加。引入Fe元素后,铝镁焊料合金相由α(Al)基体相+Al3Mg2相转变为α(Al)相+Al3Mg2相+Fe Al3相。随着Fe元素含量的增加,合金中富Fe相(Fe Al3)析出量增加,Fe Al3相形貌由最初的骨骼状转变为针片状和针状。Fe Al3相的增加提升了合金发生晶间腐蚀的原动力,增加了合金发生晶间腐蚀的敏感性。结论在铝镁焊料合金中引入Fe元素后,合金组织发生改变,导致合金抗晶间腐蚀能力下降。为降低合金发生晶间腐蚀的敏感性,应将Fe元素质量分数控制在0.2%以下,且越低越好。

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。

新型高温合金热处理及长期时效过程中组织稳定性研究

主要研究了三种新型高温合金在铸态热处理后,再经750℃/2 700 h和850℃/2 700 h长时间时效后的组织稳定性。结合相图计算探讨了不同合金设计对长期时效过程中针状组织演变规律的影响。结果表明:Nb+Ti+Ta总含量对铸态偏析组织及其后热处理及时效过程中的析出相演变具有重要影响,高Nb+Ti+Ta含量合金拥有较高的共晶体积分数,并易于在其附近形成不稳定的η相;随时效时间延长和温度升高,共晶体积分数减少,η相的体积分数降低,在组织中逐渐析出更为平衡的TCP相。

热拉伸变形及固溶时效处理对TC4-DT钛合金显微组织的影响

分别在α+β两相区(925℃)、近β两相区(960℃)、准β单相区(995℃)对TC4-DT钛合金进行等温恒应变速率热拉伸变形,再进行920,940,960,980℃固溶和550,720℃时效热处理,研究了其流变应力的变化趋势和不同工艺处理后的显微组织。结果表明:在拉伸变形初期,流变应力迅速增大至峰值后缓慢减小,同时流变应力降幅随变形温度的升高而减小;拉伸变形温度越高或变形量越大,组织中初生α相量越少,针状α相越多,形成的片层组织越多;经960,995℃拉伸变形和不同温度固溶处理后,固溶温度越高,析出的针状α相越多,越易形成片层组织;经拉伸变形、固溶和时效处理后的显微组织和时效处理前的差别不大,但在针状α相间的β相上析出了次生α相,且时效温度越高,针状α相越粗大,片层组织越明显。

Sr、Fe、Cu对压铸A356合金性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜对试样微观组织进行了形貌观察,采用X射线衍射分析仪、能谱仪分别对试样进行了相分析与相成分分析,研究了Sr、Fe、Cu对压铸Al-Si系合金的性能和微观组织的影响。结果表明,Sr对压铸铝合金中的Si有一定的变质效果,但对性能的提升效果不明显。Fe含量达到0.8%时,组织中开始出现针状β-Fe相和初生α-Fe相。Cu可以提高合金的强度,但剧烈降低合金塑性,Cu含量较高时,组织中会出现N-Al7Cu2Fe相和W-Al2Si4Mg5Cu4相。