Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态组织及均匀化退火工艺的研究

采用OM、SEM、EDS及硬度测试等分析方法研究了Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态显微组织,以及均匀化退火对合金显微组织及性能的影响。结果表明,铸态Cu-4Ni-2Sn-Si合金的显微组织枝晶发达,合金元素分布不均匀,Sn呈反偏析现象,且室温组织由α-Cu和δ-Ni2Si相组成。随着均匀化退火温度的升高及保温时间的延长,合金元素的分布趋于均匀化,Sn的反偏析现象基本被消除,有大量δ-Ni2Si析出且趋于均匀化分布,均匀化退火效果受温度影响较大。由此建议Cu-4Ni-2Sn-Si合金较佳的均匀化退火条件为850℃×4 h,其硬度值为HB99.5,电导率为16.64%IACS。

过冷Ni-2Pb单相偏晶合金的组织粒化

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了过冷Ni 2Pb单相偏晶合金的组织粒化机制。在 2 2～ 2 80K过冷度范围内 ,Ni 2Pb合金组织发生两次粒化。当 2 2K <ΔT <6 6K时 ,合金组织由普通树枝晶渐变为第一类粒状晶 ;当ΔT >88K时 ,合金组织由第一类粒状晶转变为深过冷树枝晶 ;当ΔT >187K时 ,合金组织骤然粒化为第二类粒状晶。BCT模型分析表明 :第一类粒状晶的粒化机制为枝晶熔断再结晶机制 ;第二类为枝晶碎断再结晶机制。

真空热处理对93W-5Ni-2Fe高比重合金力学性能的影响

针对特殊用途的规格为Ф50 mm的93W-5Ni-2Fe高比重合金制品本体取样出现力学性能偏低的原因进行了真空热处理试验分析验证,研究真空热处理对其显微组织及力学性能的影响。结果表明:热处理不充分是造成93W-5Ni-2Fe高比重合金产品性能偏低的主要原因,经真空热处理后,合金的力学性能得到了提高,其抗拉强度大于900 MPa、伸长率大于15%、硬度为27 HRC;未真空热处理的合金断裂机制为以钨-钨界面分离为主的脆性断裂,经真空热处理后,合金的断裂机制为典型钨颗粒穿晶解理,伴随部分粘结相撕裂。

铬含量对Ni-10Al-xCr-0.6Y2O3合金高温抗氧化性能及室温力学性能的影响

利用粉末冶金方法制备了名义成分(质量分数/%)为Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3(x=5,10,15,20)合金,研究了铬含量对烧结后合金物相组成、显微组织、高温抗氧化性能及室温力学性能的影响。结果表明:随着铬含量的增加,合金中的孔洞减少,相对密度增大,硬度和抗弯强度提高;当烧结温度为1 270℃、铬质量分数为20%时合金的性能最优,硬度和抗弯强度分别为352 HV和1 605 MPa;高含量铬促进了连续致密Al_2O_3保护膜的生成,从而降低了合金的氧化速率,提高了合金的高温抗氧化性能。

57Ni-22Cr-14W-2Mo高温合金的高温本构模型及微观组织演化

利用Gleeble-3500热模拟试验机,结合光学显微镜和电子背向散射衍射等表征手段系统研究了57Ni-22Cr-14W-2Mo高温合金在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~5 s^-1条件下的塑性变形行为。考虑应变量对57Ni-22Cr-14W-2Mo合金流动应力的影响,构建出耦合应变量的改进型本构模型,预测材料在变形过程中的流动应力,其预测值与实际值平均相对误差为6.9976%。基于动态材料模型推导出57Ni-22Cr-14W-2Mo合金的热加工图,并确定功率耗散峰值区域为:变形温度为1050~1100℃、应变速率为0.05~0.3 s^-1。结合该变形参数下的微观组织特征,可知等轴状的再结晶晶粒和极细的新生再结晶晶粒完全吞噬了原始晶粒,晶粒呈现随机取向。建议将功率耗散峰值区域作为57Ni-22Cr-14W-2Mo合金的最佳热加工区间。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究了制备工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明:电弧熔炼工艺制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体;本文实验条件下,电弧熔炼制备试样的导热率为67.2W/(m.K),熔点为1157.27℃,感应熔炼喷铸工艺制备试样的导热率为47.8W/(m.K)。

基于数值模拟的通海阀铜合金铸件工艺优化

针对某船舶通海阀在铸造过程中易产生缩孔、缩松等缺陷问题,以Cu-7Ni-7Al-4Fe-2Mn合金通海阀铸件为研究对象,使用三维制图软件UG构建了铸件3D模型,并结合通海阀铸件的结构特性,设计了底注式浇注系统。利用数值模拟软件模拟了铸件的砂型铸造过程,分析了可能出现缩孔、缩松缺陷的位置,优化了通海阀铸件的浇注系统。研究了浇注温度、浇注时间、铸型预热温度等参数对铸件缩孔、缩松率的影响规律,结合正交试验方法优化出匹配的铸造工艺参数。研究结果表明,工艺参数对通海阀铸件缩孔率的影响程度从大到小依次是浇注时间、铸型预热温度、浇注温度。优化后的工艺参数分别为浇注温度1 200℃,浇注时间30 s,铸型预热温度35℃。通过在铸造缺陷较多的部位增大冒口尺寸,有效减少了缩孔、缩松铸造缺陷的产生。

Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金高温热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为550900℃,应变速率为0.00110 s-1的条件下对Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金的热变形行为进行研究。分析应变速率和变形温度对合金热变形组织的影响,建立合金Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti的热变形本构方程。结果表明：Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金高温热变形时的热变形激活能Q为318883 J·mol-1,合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。当变形温度较高、应变速率较低时,合金容易发生动态再结晶。

激光选区熔化成形Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金的微观组织与机械性能

为满足特殊注塑模具使用性能的要求,探讨了时效处理对激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备的Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样微观结构和机械性能的影响.结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电子背散射衍射仪(EBSD)等材料表征手段对SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样的物相分布、微观组织结构、拉伸断口形貌进行了对比分析.结果显示:SLM制备的Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样经时效热处理后有少量γ-Fe相(即逆转变奥氏体)形成;SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo的平均显微硬度为(353±15.2)HV_90.2)、拉伸强度为(1090.8±5.93)MPa、延伸率为(15.7±0.33)%,时效处理后,其平均显微硬度值增加了42.5%达到(503±11.8)HV_(0.2)、拉伸强度升高到(1532.7±5.96)MPa、延伸率降低为(12.3±0.82)%;SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金断裂机制以韧性断裂机制为主,而时效处理后的试样则以韧-脆混合断裂机制为主,时效热处理有效提高了Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金的机械性能.

放电等离子烧结制备铁基合金

采用脉冲+恒流电流烧结方法对Fe-2Cu-2N i-1Mo-0.8C混合粉末进行了快速烧结,通过对不同脉冲电流通电时间烧结样品的显微组织、断口形貌进行分析,并对样品的密度和抗弯强度进行测试,研究了粉末的脉冲+恒流电流烧结行为.结果表明:当脉冲峰值电流、基值电流、占空比和频率分别为3 000 A、360 A、50%和50Hz,空载恒流电流为1 389A时,经脉冲和恒流电流各烧结3m in后,合金的密度和抗弯强度分别达到最大值7.61 g/cm3和1 540MPa;该烧结材料的显微组织以珠光体为主,其中包含块状或网络状分布的铁素体、奥氏体及少数未扩散均匀的合金相;弯曲断口呈现解理、韧窝和沿晶的混合断裂特征;与常规烧结相比,放电等离子烧结不仅能改善烧结材料的性能,而且能提高加工效率.

固溶时效对Cu-4Ni-2Sn-Si合金组织及其性能的影响

采用OM、XRD、导电率和硬度测试等分析方法研究了固溶时效工艺对Cu-4Ni-2Sn-Si合金的显微组织及性能的影响。结果表明,热轧态Cu-4Ni-2Sn-Si合金中未溶解的第二相Ni2Si颗粒随着固溶温度的升高逐渐回溶,且发生再结晶,再结晶晶粒逐渐长大。当温度升高至900℃时,第二相粒子基本回溶到合金基体中。经时效处理后,合金的硬度受到析出相与再结晶的交互作用的影响。当时效温度低于450℃时,硬度值随时效时间的延长呈现先增大后减小的趋势;而时效温度升高至500℃时,合金硬度值随时效时间的延长而逐渐下降。而导电率则随时效时间的延长一直保持增大的趋势。热轧态Cu-4Ni-2Sn-Si合金经900℃×1 h固溶处理+68%冷轧变形+450℃×6 h时效处理后获得较优的综合性能,其硬度值为225 HB,导电率为24.5%IACS。

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。

基于ProCAST的铜合金舷侧阀体铸造工艺优化

针对Cu-7Ni-7Al-4Fe-2Mn合金电液舷侧阀铸造过程中易产生缩松、缩孔缺陷的情况,基于ProCAST软件模拟了电液舷侧阀阀体的铸造过程,预测原始工艺铸造过程中阀体产生缩松、缩孔等铸造缺陷的区域以及体积。发现大部分缺陷分布于法兰盘处,此时铸件缺陷体积为195.33 cm^(3)。根据模拟结果,提出了增大冒口尺寸以及增设冷铁的优化方案,优化后阀体的缩松、缩孔缺陷体积减小了97.5%。采用优化后的电液舷侧阀铸造工艺进行试验验证,获得了品质较好的铸件,验证了优化方案的合理性。