CuNi14Al3合金收缩环的工艺性缺陷研究

CuNi14Al3合金收缩环通过真空熔铸,锻造,去应力退火等工艺制备而成。在生产工艺过程中常遇到以下问题:铸锭表面质量差,开坯前去除废料较多;锻造开裂;成品件无损探伤到孔洞、裂纹等缺陷。本研究采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)以及维氏硬度仪等对CuNi14Al3合金收缩环每一步加工工艺后的显微组织和性能进行对比分析,观察到整个制备过程中主要存在四类工艺性缺陷,分别是显微孔洞、成分偏析、混晶组织以及裂纹。研究结果显示,这一系列工艺性缺陷的产生归因于合金的凝固特性,包括凝固时间、凝固顺序以及凝固收缩等,使得原始铸态合金枝晶组织粗大,一次枝晶干最长可达10 mm以上,且枝晶偏析、显微疏松严重,通过后续热加工,这些缺陷未能得到完全消除,甚至进一步形成混晶组织、裂纹等。研究表明,要抑制甚至消除以上缺陷的产生,需要从缺陷根源凝固入手,优化加工工艺,严格控制铸件品质。

Mg的{10■2}形变孪晶机制

Mg在室温下的强度和塑性较差,其根源之一在于Mg的{10■2}形变孪晶在极低的应力下即可形核和扩展,而且研究表明目前应用于镁合金的时效强化法通常无法显著抑制{10■2}形变孪晶.尽管对Mg及其合金的力学性能至关重要,迄今为止,对{10■2}形变孪晶的形核和扩展的机制仍存在很大争议.本文首先回顾了有关形变孪晶的定义以及{10■2}孪晶机制的研究历史,然后着重介绍了最新的基于原位TEM的研究结果:即Mg的{10■2}形变孪晶迥异于孪晶的经典定义,它事实上是一种新的室温变形机制,即塑性的产生可以通过局部的晶胞重构来完成,而不需要孪晶位错的参与;由晶胞重构机制所产生的界面为{0002}/{10■0}界面(BP界面),而且该界面在三维空间呈现梯田状的不规则形貌.晶胞重构机制迥异于基于位错的孪晶变形机制,因此基于对该机制进行抑制的设计思路可能是开发未来高强韧镁合金的关键.