稀土铈变质处理Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金的组织与力学性能

采用稀土Ce对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金进行了变质处理,采用OM、SEM、硬度测试、拉伸试验研究了Ce添加量对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:稀土Ce对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金有较好的变质效果。Ce添加量为0.8%时,合金晶界清晰,组织均匀性最佳,细化效果最好。Ce添加量增加到1.2%时,合金组织细化效果减弱。随着Ce添加量的增加,合金的硬度、抗拉强度和伸长率均先升高后降低,Ce添加量0.8%的合金的硬度、抗拉强度和伸长率均达到最大值,综合力学性能最好。

Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金固溶时效处理工艺研究

采用显微组织观察、硬度测试等手段研究了不同固溶、时效处理对Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金组织和硬度的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金经过430℃×2 h+565℃×4 h固溶后,合金中β-Mg_(17)Al_(12)相完全溶入基体,稀土相呈短棒状在Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金基体中弥散分布,合金晶粒没有明显长大。再对其进行230℃不同时间的时效处理,随着时效时间的增加,Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金中析出第二相数量逐渐增加,最终细小的第二相在局部富集,合金的硬度先增加后降低。Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金的最佳固溶时效工艺为430℃×2 h+565℃×4 h固溶+230℃×16 h时效。

基于机器学习的Ti-5Al-1.5Mo-1.8Fe低成本钛合金热加工图预测

为了研究Ti-5Al-1.5Mo-1.8Fe低成本钛合金的热变形行为,运用Instron 5869压缩实验机进行热压缩实验。构建了以变形温度、应变速率、应变为输入变量和流变应力为输出变量的6种机器学习模型,预测不同条件下该合金的流变应力值并评估检验模型的预测性能。根据预测表现最好的LSTM神经网络模型的预测数据绘制预测加工图,对照实验加工图评估检验其预测能力。结果表明:预测加工图能够较为准确地反映出Ti-5Al-1.5Mo-1.8Fe合金在应变为0.499时的可加工区域,与实验加工图的吻合程度较高,该方法能较好地预测Ti-5Al-1.5Mo-1.8Fe合金的热变形行为。

不同金相镶嵌方式对Ni5Al涂层显微组织的影响

为了更好地指导Ni5Al涂层的开发,采用真空镶嵌、冷镶嵌、热镶嵌不同的镶嵌方式,对Ni5Al涂层进行相同的磨抛、评判。结果表明,在冷镶嵌和热镶嵌条件下,由于Ni5Al涂层在砂纸磨样过程中,较为细小的碎颗粒状Ni5Al将涂层的孔隙或缝隙填充,以及抛光过程去除量有限,导致较为细小的碎颗粒状Ni5Al抛不干净,Ni5Al涂层在冷镶嵌和热镶嵌下涂层显微组织产生假象,容易使涂层开发产生误判;在真空镶嵌的条件下,环氧树脂浸渗到涂层的大多数相互联通的气孔和缝隙之中,在环氧树脂固化以后,后续的磨抛过程中Ni5Al涂层显微组织都会保持最真实的结构。Ni5Al涂层在不同镶嵌状态下的显微硬度差距不大,3个镶嵌状态的HV_(0.3)平均值基本维持在182左右,说明不同镶嵌状态对Ni5Al涂层的显微硬度影响不大。

Fe-30Mn-5Al TWIP钢的拉伸变形行为

在保证Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢原有性能的基础上,为了消除Si对钢表面镀锌的不利影响,根据层错能计算方法以及钢的奥氏体稳定区与成分的经验解析方程,设计了Fe-30Mn-5Al单相奥氏体TWIP钢。采用万能实验机对其进行室温拉伸实验并对实验后的试样进行了背散射电子衍射分析(EBSD),研究了Fe-30Mn-5Al钢的拉伸变形行为。结果表明:Fe-30Mn-5Al奥氏体TWIP钢的层错能为50.35 mJ/m^(2),固溶后的Fe-30Mn-5Al钢,在室温拉伸过程中,形成了大量形变孪晶,抗拉强度达到800 MPa,拉伸延伸率高达100%,兼具优异的强度和塑性。

固溶时效对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆组织演变及力学性能的影响

利用激光共聚焦显微镜(CLSM)、电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能测试等手段分析相变点上两阶段固溶时效(TSSA)对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆片层组织演变规律及力学性能的影响。结果表明:通过采用相变点上TSSA工艺获得了全片层转变组织,随时效温度的升高,全片层转变组织的晶界α相平均宽度由5.5μm增至9.0μm,集束内的α片层平均宽度由2.75μm增至3.95μm,材料抗拉和屈服强度变化幅度均小于0.15 MPa/℃;与原始挤压态相比,钛合金的冲击功增加74.07%,材料冲击功与α片宽度满足Hall-Petch关系;经(1000℃, 1 h,炉冷(FC))→(600℃, 1 h,空冷(AC))+(550℃, 6 h,AC)热处理后钛合金具有良好的综合性能匹配,其屈服强度为894 MPa,夏比V型缺口冲击功(-20℃)为46 J,伸长率为7.5%。

Mn对Mg-5Al镁合金腐蚀性能的影响

研究了不同含量的Mn对Mg-5Al镁合金的显微组织以及在NaCl溶液腐蚀介质中腐蚀性能的影响。结果表明,添加Mn后,Mn优先与Al结合形成Al8Mn5相,合金晶粒明显细化,连续或半连续网状分布β-Mg17Al12相逐渐呈断续及颗粒状弥散分布且数量减少。随着Mn含量的增加,合金腐蚀速率降低,腐蚀电流密度降低,而钝化膜电阻和电荷转移电阻增加,合金耐蚀性能得到明显的改善。当Mn含量为0.5%(质量分数)时,合金耐蚀性最好,腐蚀速率仅有1.08mg.cm-2.d-1,比未添加Mn的合金降低了72%。

Zn-5Al共晶合金的表面效应对超塑变形的影响

用光学显微镜、扫描电镜研究了Zn 5Al共晶合金超塑变形的表面效应及其影响因素。结果表明 :超塑变形中的晶界滑移机制导致某些晶界由材料内部滑移至表面 ,从而使外表面增加 ;Zn 5Al合金的超塑性表面流动具有长程性 ,而且表面流动对超塑变形具有协调作用 ;表面镀层由于破坏了表面流动的协调性 ,对合金的超塑变形产生阻碍作用。空洞是材料的内自由表面 ,其形核长大与 (2γs-γgb)有关 ,提高表面能、降低晶界能可增强材料的超塑性。

Zn-5Al合金的等径弯曲通道变形

研究了等径弯曲通道变形过程中Zn5Al合金的组织变化及其显微硬度变化。在变形过程中晶粒首先被拉长,分裂成条带组织,条带组织与晶粒内部缠结的位错发生作用形成位错胞,胞内位错进一步变形后在胞壁集结变为二维晶界,进而形成小角度的亚晶界或者大角度的晶界,使组织细化。TEM结果表明,在150℃的温度下,经过7道次变形后,Zn5Al合金的微观组织得到细化,平均晶粒尺寸在1.0μm以下。同时,合金的维氏硬度从72.5增加到83.8。

低温Ti-5Al-2.5SnELI的研究现状及应用

低温Ti-5Al-2.5SnELI的应用主要集中在航空航天及军事工业中,民用的较少。目前国内外对该合金锻态、轧制板材研究的较多,而对该合金常温下铸态组织与性能研究的较少,低温性能研究的更少,缺少大量的数据积累,因而限制了该合金在铸件产品中的应用。今后还要对该合金常温、低温铸态组织性能进行研究,完善并予以推广。

Mg-5Al-xY合金的铸态组织及力学性能

研究了稀土钇(Y)对Mg-5Al镁合金铸态组织、高温力学性能及硬度的影响。结果表明:一定含量稀土Y的加入抑制了合金中Mg17Al12相的析出,形成了细小颗粒状和粗大块状的Al2Y耐热新相,显著提高了合金在175℃高温下的拉伸性能以及合金的显微硬度,合金的断裂特性由准解理断裂向准韧性断裂转变。

热等静压处理对超低温Ti-5Al-2.5SnELI合金铸造组织与性能的影响

研究了热等静压处理对Ti-5Al-2.5SnELI合金铸造组织、抗拉性能、冲击性能的影响。试验结果表明,热等静压处理使铸态的柱状晶粒转变为等轴晶粒,并且使位错发生运动,缠结中的位错重新组合,位错密度下降,内应力得到释放,导致强度下降,塑性提高,冲击性能提高。

粉末粒度偏析对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金拉伸性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备洁净的Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末,用热等静压包套技术制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金。采用常规工艺填充5种不同粒度分布的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末样品并进行热等静压处理,得到全致密的粉末合金;并采用长时间振实工艺填充一组粉末冶金样品。结果表明:以常规工艺填充的粉末样品制得的5组粉末合金压坯的气体含量处于同一水平,晶粒尺寸最大差异在10μm左右,合金的室温和低温拉伸性能无明显差异。长时间振实工艺填充粉末会引起大颗粒粉末聚集于包套上部、细小颗粒粉末则向下沉降的粒度偏析现象,该现象对粉末合金的室温性能无明显影响,但造成包套端部合金样品的低温塑性显著下降,下降幅度达50%。

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的高温塑性变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s 1条件下的流变应力行为。利用光学显微镜分析合金在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明：合金的流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;流变应力随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;变形过程中的流变应力可用Arrhenius双曲正弦本构关系来描述,平均变形激活能为454.2 kJ/mol;各种变形条件均可细化原始晶粒尺寸。随着温度的升高和应变速率的降低,合金的主要软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶;在（α＋β）相区变形（750~850℃）时,α相对β晶粒的动态再结晶的发生起到阻碍作用。

Ti-5Al-2.5Sn合金粉末热等静压压坯的致密化行为及性能

粉末冶金近净成形工艺能够制备性能要求高、结构复杂的钛合金构件。将洁净Ti-5Al-2.5Sn预合金粉末封装在低碳钢材料制造的包套中,采用热等静压进行了粉体的致密化,研究了粉末在热等静压过程中的致密化行为。由于包套对热等静压压力的屏蔽效应,致密化过程后观察到了粉末/包套体的不均匀变形;通过有限元仿真也预测到包套对包套对热等静压压力的屏蔽效应引起的粉末/包套体的不均匀变形。对比了不同致密化成都的粉末合金的力学性能。采用粉末冶金近净成形技术制备了形状复杂的钛合金构件。研究发现,金属包套及内部金属型芯模具的设计非常重要,因为在零件的不同部位粉末/包套体在致密化进程中的收缩比例不尽相同。

铸态Zn-5Al合金相变超塑性的初步研究

用恒载荷法研究了铸态Zn 5Al合金相变超塑性的变形特征。结果表明 ,铸态Zn 5Al合金相变超塑性变形符合线性法则和低应力特征 ;其铸态下的伸长率随着载荷的减少、循环频率的升高和保温时间的延长而增加。

Fe30Mn5Al合金氧化改性层的电化学腐蚀性能

将Fe30Mn5Al合金在800℃空气中循环氧化160h,在氧化层与基体之间获得厚度约为15μm的贫Mn,富Fe铁素体层,研究氧化改性贫Mn层对Fe30Mn5Al合金电化学腐蚀性能的影响。结果表明:在1mol·L-1 Na2SO4溶液中,与原始合金相比,贫Mn层的阳极极化曲线呈自钝化,自腐蚀电位Evs SCE从-750mV提高至-130mV,钝化电流密度ip从310μA/cm2下降至29μA/cm2;电化学交流阻抗谱(EIS)的容抗弧直径及|Z|值增加,相位角平台变宽,利用等效电路Rs-(Rt//CPE)拟合的极化电阻Rt由2.7kΩ·cm2增至9.9kΩ·cm2;贫Mn层比合金基体具有更好的抗蚀性能。

Cu-10Ni-5Al三元合金在700℃～800℃，1×10^5Pa氧气中的氧化

研究了三元Cu-10Ni-5Al合金在700℃～800℃纯氧气中的氧化行为.合金在2种温度下的氧化行为较为类似,经过初始阶段的快速氧化反应之后,在锈层底部开始形成连续完整的保护性A12O3薄层,防止了铝的内氧化和其它组元的进一步氧化,因此合金的腐蚀速率与初始阶段相比极大地降低了.与相应的Cu-5Al二元合金相比,10at%Ni的存在使得活泼组元Al由内氧化向外氧化转变更为困难.

Ti5Al2C3与Ti2AlC、Ti3AlC2结构、弹性和电子性质的第一性原理对比研究

采用第一性原理的方法,研究了Ti5Al2C3在高压下的结构、弹性和电子性质,并与Ti2AlC和Ti3AlC2进行了对比分析。结果表明:三者的晶格常数a值近似相等,而Ti5Al2C3的c值和V值则分别近似等于Ti2AlC和Ti3AlC2的对应值之和;通过晶体结构分析认为Ti2AlC和Ti3AlC2分别由Al-Ti-C-Ti链和Al-Ti-C-Ti-C-Ti链交替排列构成,而Ti5Al2C3的结构主链Al-Ti-C-Ti-Al-Ti-C-Ti-C-Ti刚好是Ti2AlC和Ti3AlC2的主链之和;综合分析认为Ti5Al2C3可由Ti2AlC与Ti3AlC2组合而成。三者的结构参数都随着压力增大而减小,Ti5Al2C3的弹性性质介于Ti2AlC和Ti3AlC2之间,满足Ti3AlC2>Ti5Al2C3>Ti2AlC;通过电子态密度分析认为三者均具有共价键和金属键的共同性质。

原始组织对Mg-10Zn-5Al合金半固态球晶组织的影响

采用圆锥铜模冷却法制备了不同原始组织的Mg-10Zn-5Al合金,研究不同冷却速率下合金的铸态组织以及不同原始铸态组织对二次重熔球晶组织的影响。结果表明,随着冷却速率的减慢,试样的组织从枝晶状向颗粒状晶转变,而且晶粒变得越来越粗大。Mg-10Zn-5Al合金坯料原始组织从树枝晶向等轴晶转变的过程中,重熔后的平均晶粒尺寸、平均圆整度和固相率呈现出先减小后增大的趋势。当重熔温度为430℃,重熔时间为30 min,原始组织为等轴晶时,其二次重熔后的平均晶粒尺寸在49μm左右,其平均圆整度在1.8左右,其固相率为52.5%。