武器系统地面设备Ti-B20合金时效过程组织与性能调控研究

基于武器系统地面设备对钛合金材料高强度使用的需求,开展影响Ti-B20合金力学性能的因素分析,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术研究了高压扭转变形对Ti-B20合金微观组织演变、时效行为及力学性能的影响。研究结果表明,Ti-B20合金在高压扭转(N=10)变形后没有发生相变,变形方式以位错滑移为主。经过固溶处理的合金在时效过程中析出针状α相,并且其沿着晶界析出。高压扭转变形的合金中产生大量的高密度位错区域,这些区域在时效过程中作为α相的优先形核位点,最终形成分布均匀的超细α相,导致显著的析出强化。

Au80Sn20合金焊料的制备及应用研究进展

含有80%金和20%锡(质量分数)的Au80Sn20合金焊料因其高熔点及免助焊剂等性能而被广泛应用于光电子封装和微电子封装领域。综述了Au80Sn20合金焊料的性能,分析了金锡叠层法、熔铸法、电镀沉积法和机械合金化法制备Au80Sn20合金焊料的工艺原理和特点,介绍了Au80Sn20合金焊料在气密封盖、管壳焊接及芯片封装等领域的焊接技术和应用情况,最后指出了Au80Sn20合金焊料的研究方向和应用前景。

Au80Sn20合金焊料制备工艺

针对高功率二极管激光器的封装要求,通过磁控溅射的方法制备了Au80Sn20合金焊料,使用扫描电子显微镜(SEM)观察其微结构和表面形貌;利用能谱仪(EDX)和X射线荧光测试仪分析其成分;采用差热分析法(DTA)测试其熔化温度,并用制备的Au80Sn20合金焊料进行了可焊性实验。结果表明:磁控溅射法可以制备Au80Sn20合金焊料,其制备的Au80Sn20合金焊料表面无明显缺陷,结构致密;成分与理论值接近;熔点与理论熔点接近;焊接浸润性好,空洞率小,强度大。

四近邻对势对Ni_(75)Al_5V_20合金沉淀机制影响的微观相场模拟

利用微观相场动力学模型,研究了4近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制的影响。结果表明,不改变4近邻对势,DO22相和L12相沉淀机制均为失稳分解与非经典形核混合型机制。随Ni-Al4近邻对势V4Ni-Al向负值方向绝对值增大,L12相沉淀机制转变为失稳分解。随Ni-V4近邻对势V4Ni-V增大,DO22相沉淀机制转变为失稳分解,L12相转变为非经典形核机制,L12相中的Al浓度平衡值增大。随Al-V4近邻对势V4Al-V向负值方向绝对值增大,对沉淀机制的影响趋势与V4Ni-V增大类似;随V4Al-V向正值方向增大,与V4Ni-V减小的影响类似。

热加工工艺对医用TC20合金显微组织的影响

通过Gleeble-1500热模拟机对TC20合金的热压缩行为进行了研究。变形温度分别为:750、800、850、900℃;变形速率分别为:0.001、0.01、0.1、1.0 s-1;最大变形量为60%。结果表明:流变应力和微观组织受变形温度和应变速率影响显著;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。随着应变速率的减小,微观组织中α相尺寸增大,所占的比例减少;随着变形温度的升高,初生α相逐渐粗化,并转变为β相,所占比例降低。按照变形行为和微观组织大小,合适的热加工区域温度是750～850℃,应变速率是0.01～0.1s-1。

过共晶Al-Si20合金粉末包套-等径角挤压致密化行为

在500℃下采用包套-等径角挤压(PITS-ECAP)工艺将Al-Si合金粉末颗粒固结成高致密、块体细晶材料。结果表明,PITS-ECAP工艺对粉末材料具有强烈的致密化效果。1道次PITS-ECAP后,试样整体相对密度比初始预装粉致密度提高了50%;2道次PITS-ECAP工艺变形后,合金粉末初晶硅明显细化、整体致密化强烈,C路径能高效破碎组织中粗大板片状初晶硅,使晶粒尺寸变小,圆整度提高,分布均匀,粉末材料相对密度达95%,显微硬度值增加到220 HV25,初晶硅形状系数为0.64,致密化及初晶硅细晶化效果最好;A路径虽致密效果不好但有利于等温处理后的初晶硅细晶化,Bc路径产生的初晶硅细晶化、致密化效果较差。在PITS-ECAP工艺变形过程中,剧烈塑性剪切变形、较高静水压力和有效应变积累是合金粉末致密化、初晶硅细晶化的主要驱动因素。

冷轧Cu80Fe20合金的显微组织及性能

研究了室温低应变速率下大变形冷轧Cu80Fe20合金的显微组织和性能。结果表明,Cu80Fe20合金经过冷轧变形后富Fe相的显微组织呈现出明显的纤维状,显微硬度刚开始变形时上升很快,随着变形的增加,增加的幅度逐步降低;电导率随着轧制变形的增加而降低,当达到一定量的大变形后,电导率又有上升。

超细Ni80Cr20合金丝的冷拉拔制备及表征

开展特定直径超细Ni80Cr20合金丝的冷拉拔制备研究,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和金属丝强力仪等对超细合金丝进行了表征。研究结果表明:烧头过程最佳电解液浓度为0.05mol/L,时间为3s;制备的镍铬合金丝直径为24.54μm,表面光滑,尺寸精准;拉拔后晶粒尺寸减小,退火后晶粒尺寸长大;拉拔态镍铬丝由于加工硬化,其伸长率由16%降低至1.88%;退火可改善镍铬丝性能,其断裂强度降低,伸长率增大,合金塑性增强,氮气退火丝的断裂强度大于真空退火丝的断裂强度,伸长率则相反。

Ni30Cr20合金中氮化钛的析出行为

试验用Ni30Cr20合金(/%:0.035～0.045C、0.28～0.30Si、0.73～0.75Mn、0.005～0.007P、0.001～0.002S、19.40～19.93Cr、29.75～30.35Ni、0.30～0.36Al、0.03～0.88 Ti、0.005 7～0.020 5N)由150 kg真空感应炉熔炼,铸锭尺寸(mm)120×230×500。对Ni30Cr20合金凝固过程中TiN析出的热力学条件进行了计算,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了该合金铸锭试样中TiN的数量、尺寸和分布。结果表明,部分氮化钛在液相合金中已有析出,包括含芯和不含芯两种类型的TiN,其中含芯TiN的核心主要是MgO·Al_2O_3、MgO和TiO等。在铸锭试样中,TiN的数量从边部到中心逐渐减少,尺寸却逐渐增大。计算结果表明,控制合金的氮钛积低于3.70×10^(-4),有利于控制TiN的析出数量和尺寸,而降低合金中的氮含量是降低氮化钛析出数量和尺寸的有效措施。

稀土添加量对Ni80Cr20合金晶粒度、纯度和均匀性的影响

采用真空熔炼,结合锻造和轧制成形,制备了加入0%、0.2%和0.4%不同稀土的Ni80Cr20合金。借助光学显微镜、扫描电镜观察合金的显微组织,用能谱仪和电感耦合等离子发射光谱仪分析合金的成分,研究了稀土添加量对Ni80Cr20合金的晶粒度、纯净度和成分均匀性的影响,探讨了稀土元素对合金晶粒度和纯度的影响机理。结果表明:适量添加稀土,可细化Ni80Cr20合金晶粒,有利于净化合金熔体,改善合金成分分布均匀性;随着稀土加入量增加,合金的晶粒减小,含氧量和气孔减少,纯净度提高。当稀土添加量为0.4%时,合金的晶粒细小均匀,平均直径约为26.7μm,纯度达到99.95%。

激光沉积修复BT20合金试验研究

采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元素的分布,测量了激光沉积层的显微硬度。结果表明:优化工艺参数后得到的修复组织和基体形成致密的冶金结合,而施加超声外场使修复区的气孔率明显下降;修复试样整体无合金元素的偏析,显微硬度分布从基材到修复区呈递增趋势。

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点.修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高.热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4～0.5 μm.修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样.修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高.

温度对BT20合金筒形件真空热胀形影响模拟研究

基于热弹塑性有限元方法，使用有限元软件MSC．Marc对BT20合金筒形件真空热胀形过程进行了模拟研究。计算了不同加热温度对BT20合金筒形件胀形量、弯曲角度和残余应力的影响。模拟结果表明，随着加热温度的升高，BT20合金筒形件胀形量和弯曲角度增加，残余应力降低。当温度在750-850℃之间时，BT20合金筒形件胀形量、弯曲角度和残余应力变化幅度较小。

In-Sn20合金熔体电输运性质的研究

文章以直流四电极法和微差法分别测量了In-Sn20合金熔体的电导率σ和热电势S随温度的变化,并对不同温度下的熔体进行了X射线衍射实验。结果表明,合金熔体的电导率和热电势均在远高于液相线几百度的温区内发生了突变,且2种电子输运性质的突变温度一致,表明合金熔体在升温过程中可能发生了某种结构转变。利用Fiber-Ziman理论及赝势模型,计算并分析了合金熔体的电子状态密度N(EF)及其随能量的变化率dN(EF)/dE,发现N(EF)和dN(EF)/dE在一定温度范围内也随温度发生了突变。

冷拉拔超细Ni80Cr20合金丝卷曲因素分析

Ni80Cr20超细丝经冷加工后呈规则的三维螺旋卷曲状态。实验研究了拉拔角度、变形量、拉拔速度和模具定径区长度对超细丝材曲率的影响,制定了NiCr合金丝单模冷拉拔工艺。结果表明:随拉拔角度的增加,丝材曲率逐渐增加;变形量增加,拉拔角度为17°时,丝材曲率没有明显规律,基本在0.56mm^(-1)左右,但拉拔角度为0°时,丝材曲率逐渐增加;拉拔速度小于10m·min^(-1)时,曲率逐渐增加,大于10m·min^(-1)时,曲率增加趋势变缓,大于30m·min^(-1)曲率又有所下降;定径区长度越长丝材曲率越小。分析认为,NiCr丝材表面产生的附加切变形及切变层的流动速度的不一致性是丝材产生卷曲的原因,且曲率越大残余应力越大。为减小不均匀变形,冷拉拔工艺采用0°拉拔、拉拔速度10 m·min^(-1)、模具定径区长度为模具定径区直径的60%。

超细Ni80Cr20合金丝冷拉拔烧头及穿模工艺

采用冷拉拔技术制备超细Ni80Cr20合金丝,探索了电化学法烧头和超景深显微镜辅助穿模方法,开展了直径25.60μm的超细丝拉拔至21.14μm的烧头和穿模工艺研究。实验结果表明:采用电解电压为5V,0.2mol/L的HCl溶液,烧头时间为1s,超景深显微镜200倍放大模式,成功拉制直径为21.14μm的微丝;电化学法可以精确控制烧头电压和时间,同时超景深显微镜可以放大金刚石模具孔径,解决了烧头时间控制不准确和人工穿模的难题,显著提高了穿模效率和成功率。

丁二酮肟光度法测定Al-Ni10-Cu20合金中的镍

用丁二酮肟光度法测定了Al-Ni10-Cu20合金中的镍。在碱性介质中并有氧化剂存在下,加入EDTA阻碍铜与丁二酮肟生成暗蓝色络合物,从而消除了铜对镍的干扰,使镍离子与丁二酮肟充分反应生成可溶性酒红色络合物,然后用光度法测定镍含量。该方法简便易行,用于Al-Ni10-Cu20合金中镍的测定,结果较准确。

钨粉还原炉Cr30Ni20合金高温炉管焊缝失效研究

对钨粉还原炉Cr30Ni20合金高温炉管焊缝的失效行为进行了分析,发现焊缝外表面母材咬边严重,焊缝内表面焊根未打磨,存在未焊透、未熔合缺陷。通过渗透探伤(Penetrant testing,PT)检查,发现焊缝存在渣孔和裂纹等缺陷;通过X射线检查,发现焊缝内部存在多处夹渣等缺陷。同时,通过PT检测也发现高温炉管本身存在较多的夹杂和微裂纹。微观组织分析表明,母材及焊缝熔合区中夹杂物含量较高,导致焊缝的力学性能下降。焊缝母材与熔合区的微观组织差异较大,焊缝的抗拉强度和塑性明显低于母材。通过提高高温炉管的冶金质量,采用合适的焊接方法和焊接工艺才能使得高温炉管母材和焊缝质量都得到保证,满足使用性能的需求。

Ti-B20合金冷轧板材的再结晶行为

对固溶态Ti-B20合金进行70%压下量的冷轧变形,然后在800℃下进行不同时间的退火处理。采用电子背散射衍射(EBSD)技术和X射线衍射(XRD)研究了Ti-B20合金冷轧板材在退火过程中的静态再结晶行为和力学性能演变。结果表明:在退火过程中,合金的再结晶晶粒优先在晶界处和变形带处形核,导致退火初期组织不均匀;随退火时间的延长,晶粒逐渐等轴化,几何必要位错(GND)密度逐渐减小并趋于稳定,抗拉强度逐渐降低,而伸长率逐渐增加;在退火30 min后,Ti-B20合金冷轧板材的抗拉强度和伸长率分别为828 MPa和23.9%。合金再结晶体积分数与退火时间之间的关系可用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JAMK)方程来描述(X_(800)=1-exp(-0.26×t^(0.74)))。

A20合金泵轴键槽开裂原因分析及改进措施

光化装置某磁力泵20合金泵轴键槽连续两次出现相同的开裂,严重影响系统的安全运行。本文对20合金泵轴键槽开裂原因进行了分析,提出了相应的改进措施。