分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 通过拉伸实验, 并利用OM, SEM, TEM观察以及EBSD测试手段, 研究了不同热加工工艺对Al-Mg-Si-Cu系合金板材力学性能和组织, 包括织构的影响规律. 结果表明, 热加工工艺的变化对T4P预时效态合金的强度和应变硬化指数n 基本无影响, 但是对平均塑性应变比r, 平面各向异性度Δr 以及不同方向延伸率影响显著; 热轧之后首先进行一定量的冷轧变形然后再进行退火处理获得的合金板材(工艺II)较热轧后直接进行退火处理(工艺I)获得的合金板材在固溶之后的成形性能要好, r 可达0.6187, 同时各向异性明显减小; 虽然工艺I 处理的合金板材固溶过程中PSN效应显著, 但是工艺II 固溶处理前的冷轧变形量和不同尺寸粒子分布情况设计合理, 再结晶晶粒基本呈等轴状, 且仅含有强度较低的CubeND, Cube 和H织构.并根据热加工工艺对合金板材显微组织的影响规律, 提出该系合金随热加工工艺进行的组织演化模型示意图.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 在定向凝固钴基高温合金中采用V型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样, 并在缺口位置预制再结晶组织, 研究了在最高温度为1000 ℃, 最低温度为室温的冷热循环下, 缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响. 结果表明, 缺口取向垂直于凝固方向时, 基体在应力作用下循环氧化开裂; 缺口平行于凝固方向时, 热疲劳性能下降, 裂纹沿枝晶间扩展. 再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能, 再结晶晶界氧化开裂, 晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展; 连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 采用力学性能测试、DSC及TEM研究了预变形对Al-Mg-Si-Cu合金析出行为的影响. 结果表明, 在慢速率升温过程中, 预时效态合金GP区溶解速率均随预变形量的增加而降低, 利用Avrami-Johnson-Mehl方法求得经0, 5%和15%预变形后合金的GP区溶解激活能分别为137.1, 189.5 和141.3 kJ/mol; 若合金经不同预变形后直接进行185 ℃, 20 min 烤漆硬化, 预变形可有效促进沉淀相析出, 提高烤漆硬化增量, 最高达160 MPa, 不过预变形量大于10%时合金烤漆硬化增幅减缓; 此外,经预变形处理后烤漆态合金的GP区溶解速率在一定温度下均较低, 但高于某一温度后, 相应的GP区溶解速率均高于未经预变形处理, 最终获得的ln[(dY/dT)f/f(Y)]-1/T 曲线甚至会出现高激活能向低激活能转化现象; 不过随预变形量增加, β″ 相析出激活能不断降低, 析出速率不断增加.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 镍基单晶高温合金固溶处理后, 分别经过Brinell 硬度计压痕和吹砂引入变形, 热处理后观察再结晶, 研究了W和Re 元素对固溶态镍基单晶高温合金变形和再结晶的影响. 结果表明, 加入W和Re 后, 单晶高温合金变形后位错密度增大,位错缠结增多, 再结晶形核时间滞后, 即再结晶孕育期延长, 再结晶深度明显减小. 单晶高温合金经吹砂后, 表面显微硬度明显增加, 加入W和Re后, 变形深度减小, 再结晶晶界迁移速率最大值降低, 且沿着再结晶深度方向, 晶界平均迁移速率的变化与显微硬度变化趋势一致.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 分别通过还原气氛常压烧结法(TFS) 和放电等离子烧结法(SPS) 制备Mo5SiB2 (T2) 相合金, 并采用XRD, SEM和TEM等方法对合金的微观结构进行表征. 结果表明: 快的升温速率是合成T2 相的动力学条件, 相比传统烧结方式, SPS 法以独特的等离子活化烧结方式提供快的加热速率, 能够在较短的时间内升温到所需温度1500 ℃, 避免Mo, Si 和B混合粉末在中温区间(600~1200 ℃) 通过固-固反应生成Mo3Si, Mo5Si3和MoB等二元相, 而通过固-液反应原位合成T2 相. 合金平均晶粒尺寸为1.44 mm, 晶界清晰、洁净、无过渡区且在晶体内没有观察到位错等缺陷.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 研究硅化物(Nb5Si3相)析出对高Nb-TiAl 合金组织及室温拉伸性能的影响. 实验结果表明, 硅化物脱溶析出温度在1000~1200 ℃之间, 析出物位于片层团晶界处、b(B2)相偏析处以及片层之间. 添加Si 元素后, 合金室温拉伸性能有所增加.因为Nb5Si3相的形成使得b(B2)相稳定元素Nb含量下降, 导致脆性相b(B2)相体积减少. 但是, 含Si 高Nb-TiAl 合金经过热处理后, 室温拉伸性能随热处理温度提高而逐步降低. 因为沿片层析出的硅化物会导致裂纹沿片层产生与增殖, 而且应力会导致硅化物进一步析出, 加速裂纹扩展. 而且, Si 的加入会导致g 相区扩大, 在1280~1300 ℃之间形成g 单相区. 硅化物析出在片层边界处, 会导致块状g+b(B2)相组织, 脆化晶界; 而硅化物析出在片层内部会导致二次g 板条形成, 割裂了初始片层组织.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 对已服役的航空发动机用γH4033 合金二级涡轮叶片榫头部位进行900~1100 ℃短时超温3 min 热处理, 之后再进行组织表征和力学性能测试, 研究了短时超温过程中合金的组织损伤及其对室温硬度和700 ℃, 430 MPa下持久寿命的影响规律. 结果表明, γH4033 合金中γ'相颗粒在短时超温过程中发生粗化和回溶现象, 当温度达到980 ℃及以上时, 保温3 min 后γ'相完全回溶; 随着超温温度的升高, 晶界碳化物逐渐溶解, 1100 ℃时完全溶解, 并造成晶粒开始长大. 短时超温后叶片合金的室温硬度随着γ'相的回溶急剧下降, 当γ'相完全回溶时室温硬度降低至170 HV左右. 合金在700 ℃, 430 MPa下持久寿命随着短时超温温度的升高呈现先增大后急剧降低的规律, 其主要受γ'相的回溶与再析出以及晶界碳化物回溶的影响.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 以工业化等离子冷床炉熔炼的TC1 合金为研究对象, 结合实际生产流程, 并借助于中子衍射技术, 研究不同轧制工艺对TC1 板材显微组织与性能演变的影响, 揭示组织结构与力学性能之间的关系. 结果表明, 冷床炉熔炼的铸锭组织为魏氏组织. 经过轧制后, a 集束发生扭曲和破碎. 单向轧制变形a 相沿轧向排列比换向轧制更为明显. 退火后, 板材中变形a 相发生等轴化. 经过单向轧制和换向轧制后, 轧制板材均表现为柱面织构类型, 这是板材横向屈服强度均明显高于其轧向屈服强度的主要原因.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 利用SEM, OM和XRD等手段分析了HK40 合金铸件铸造疏松形成原因, 并研究了添加微量B对HK40 合金的凝固组织及疏松形成的影响. 结果表明: HK40 合金铸件主要存在A和B 2 种铸造疏松缺陷. A类疏松主要由于枝晶的快速生长并架桥联接导致架桥枝晶之间区域的补缩不足引起; B类疏松产生原因是相邻枝晶间区域生长的枝晶状M7C3型碳化物堵塞枝晶间补缩通道. B微合金化能降低HK40 合金铸件较强的柱状晶生长趋势, 细化枝晶, 能抑制HK40 合金A类铸造疏松缺陷的产生. 同时, B微合金化增加了HK40 合金枝晶间共晶相的体积分数, 使枝晶间呈枝晶状M7C3型碳化物转变为层片状的M23C6型碳化物析出, 避免碳化物堵塞相邻枝晶间的补缩通道, 因而也减小了B类铸造疏松缺陷的形成倾向.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 采用Cu模铸造方法制备了直径2 和3 mm的Zr61.5Cu21.5-xFe5Al11Sn1Nbx (x=0, 1, 2, 原子分数, %)和Zr61.5Cu21.5Fe5Al12非晶合金棒. 结果表明, Sn 和Nb微合金化略微降低了Zr-Cu-Fe-Al 非晶合金的玻璃形成能力. Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金具有优异的压缩塑性, 并且表现出“应变硬化”现象. 高分辨透射电镜观察显示Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2和Zr61.5Cu21.5Fe5Al12合金均为完全非晶态, Sn 和Nb微合金化后合金内部原子排列更紧密. 正电子湮没谱分析结果表明, 与Zr61.5Cu21.5Fe5Al12非晶合金相比, Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金内部原子密排间隙和结构自由体积尺寸减小、总量增加. 大量弥散分布的自由体积有利于Zr61.5Cu19.5Fe5Al11Sn1Nb2非晶合金剪切带的形成、分枝和相互作用, 最终改善了非晶合金的塑性.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 通过拉伸实验, OM, SEM, TEM观察以及EBSD测试等手段研究了不同尺寸粒子对Al-Mg-Si-Cu系合金板材力学性能、组织和织构的影响规律. 结果表明, 随着溶质元素浓度的增加, 合金屈服强度和抗拉强度均不断增加, 但是延伸率却略有降低, 且3 个方向存在一定差异. 此外, 合金的平均塑性应变比rˉ也随溶质元素浓度增加而增加. 3 种合金基体内的不同尺寸粒子主要为Mg2Si, Al15Mn3Si2和a-Al(Fe, Mn)Si 富铁相, 这些粒子尺寸和浓度搭配合理不仅可以诱发粒子刺激形核效应(particle stimulated nucleation, 简称PSN), 而且可有效抑制晶粒长大, 最终使得合金固溶时形成大量细小再结晶晶粒, 而织构组分以旋转立方织构CubeND18, Goss 织构{011}, P{011}和Cu{112}为主. 此外, 根据合金成分、热加工工艺以及显微组织间的定量关系提出了不同尺寸粒子影响再结晶形核和长大过程的模型示意图.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 通过对4 种不同Hf 含量(0~0.80%, 质量分数, 下同)的第二代镍基单晶高温合金DD11 铸态及热处理态组织定量表征与1100 ℃, 140 MPa持久性能测试, 研究了Hf 对相转变温度、(g +g')共晶组织、碳化物、微孔、凝固偏析、合金元素成分分配比及持久性能的影响. 结果表明, 添加Hf 显著降低合金的固/液相线, 降低微孔含量, 提高铸态共晶组织体积分数、MC型碳化物含量以及凝固偏析程度. 合金热处理后, 随着Hf 含量提高, 固溶微孔含量显著降低、残余共晶和碳化物含量显著增加. 添加Hf 通过提高Re, Mo和Cr 的成分分配比, 增加g /g'错配度, 减小g /g'界面位错间距, 促进Re, Mo和Cr 向g 相中偏聚,提高固溶强化效果, 减小微孔含量等方式, 显著提高DD11 合金持久性能. 但当Hf含量达到0.80%时, 热处理后的残余共晶、碳化物含量较高, 导致合金持久性能明显降低.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 研究了不同SiC 体积分数原位合成MoSi2-SiC 复合材料在700℃空气中1000 h 的长期氧化行为。结果表明: 复合材料氧化1000 h 后, 均未发生pest 现象。复合材料的氧化抗力明显好于单一MoSi2, 原位合成复合材料的氧化抗力好于传统的热压商用MoSi2粉末和SiC 粉末混合物制备的复合材料(外加复合材料)。复合材料氧化膜相组成仅为非晶SiO2, 材料的氧化过程主要是O2与MoSi2的作用, SiC 未发生氧化。材料在700℃下仍发生硅、钼的同时氧化, 因MoO3的挥发较快没有晶须形成,因而在材料表面快速形成一薄层连续、致密的非晶SiO2保护膜, 使材料表现出优异的长期抗氧化性。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 结合以铌代替部分钒的合金化思路和用喷射成形快速凝固技术制备出新型M3: 2 高速钢, 研究了合金在950-1150℃和0.001-10 s-1条件下的热变形。根据实验得到的真应力-真应变曲线, 基于动态材料模型(DDM)建立合金热加工图并结合动力学分析和组织观察, 将加工图分为塑性失稳区(>1 s-1)、低应变速率区(0.001 s-1)、低变形温度区(<1000℃)和加工安全区,重点讨论了低应变速率区和低变形温度区内裂纹产生的机制, 并由此确定了合金可进行热加工的区间为1050-1150℃,0.01-0.1 s-1。为了得到晶粒细小、碳化物呈颗粒状且分布均匀的组织, 优化后的热变形加工参数为1150℃, 0.1 s-1。喷射成形含铌M3: 2 高速钢经锻造和热处理后, 其硬度和弯曲强度等性能优于同等成分的粉末冶金高速钢。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用晶间腐蚀、剥落腐蚀实验结合扫描、透射电镜等手段观察分析腐蚀后合金的微观形貌和相结构, 研究了合金元素和热变形工艺对新型Al-Mg合金的抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响。结果表明: 随着Mg含量的增加合金在浓硝酸溶液中的腐蚀失重量增大, 抗晶间腐蚀性能降低; 合金中Zn 含量的的提高导致在晶界上形成了不连续析出的Mg32(Al, Zn)49相,降低了合金的腐蚀失重量, 提高了Al-Mg合金的抗晶间腐蚀性能。合金的抗腐蚀性能也受形变热处理工艺的影响, 对冷变形后的合金进行适当的稳定化处理, 相比单纯的冷变形可同时提高合金的抗晶间腐蚀性能与剥落腐蚀性能。冷变形后的残余应力、高位错密度以及拉长晶粒形貌都导致更多的析出相在晶界连续析出, 形成网状膜, 使合金的抗腐蚀性能降低。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 使用工业纯度原材料制备出La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金, 用XRD和VSM分析了合金的析出相、居里温度和磁热性能, 研究了吸氢放氢处理对合金磁热性能的影响。结果表明:退火合金经0.13和0.2 MPa吸氢处理后居里温度分别达到320 和321 K,吸氢压力高的样品放氢困难; 经0.13 MPa吸氢样品在473 K放氢后居里温度降低到室温范围。放氢导致氢化物最大磁熵变降低和相对制冷能力RCP的提高。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 研究了不同热处理工艺对高Nb-TiAl 合金板材的显微组织及力学性能的影响。采用铸锭原料直接包套热轧制备的板材主要由残余粗化的片层团、再结晶γ晶粒和沿轧制方向带状分布的β相组成。通过不同的热处理工艺可以消除残余片层和β相, 分别获得典型的双态组织、近片层组织和全片层组织。对热处理后具有双态组织的板材进行了室温和高温力学性能测试, 结果表明: 经热处理后, 热轧板材的室温延伸率达到0.5%, 屈服强度和抗拉强度分别提高到646 MPa和691 MPa, 与铸态相比, 其室温强度和塑性得到了改善, 在850-900℃之间材料发生韧脆转变, 并且相应断裂机理从脆性的穿晶断裂转变为孔洞的形核和聚集。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 第二相强化是一种传统且十分有效的金属材料强化方式,但在导致高强度的同时常伴随韧塑性的大幅度下降。本文归纳总结了本课题组近几年来在几种典型的先进金属材料(高性能钢铁材料、高熵合金及块体非晶合金)中应用第二相强化机制的研究工作。研究发现,通过调控第二相与基体组织的界面特性和性能匹配,可以有效调控第二相的尺寸、体积比及形貌等特征,从而大幅度提高这些材料的综合力学性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 利用SEM原位观察技术研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750℃疲劳蠕变交互作用下的裂纹萌生及扩展行为,循环实验采用在最大拉应力保载的梯形波。结果表明,裂纹主要在片层团界面萌生,裂纹萌生方式包括蠕变空洞和疲劳微裂纹。片层团界面处的微裂纹先通过吞并蠕变空洞或在裂纹尖端应力集中作用下沿片层团界面进行扩展,然后相互连接长大;当裂纹扩展受到不同取向的片层团界面阻碍时,受阻的裂纹开始沿试样厚度方向扩展,且附近伴随出现垂直于载荷方向的微裂纹;最终受阻的裂纹相互连接直至合金断裂。将实验结果与该合金在相同条件下疲劳变形和蠕变变形的原位观察结果进行了比较。结合实验结果建立了高Nb钛铝合金在疲劳蠕变交互作用下裂纹萌生及扩展示意模型。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 采用DSC、力学性能测试及TEM研究了预变形对Al-Mg-Si-Cu合金析出行为的影响。结果表明,预时效态合金在慢速率升温过程中,GP区溶解速率均随预变形量的增加而降低,利用Avrami-Johnson-Mehl方法求得经0%、5%和15%预变形后合金的GP区溶解激活能分别为137.1KJ/mol、189.5KJ/mol和141.3KJ/mol;若合金经不同预变形后直接进行185℃/20min烤漆硬化,预变形可有效促进沉淀相析出,提高烤漆硬化增量,最高达160MPa,不过预变形量大于10%时合金烤漆硬化增幅减缓;此外,经预变形处理后烤漆态合金的GP区溶解速率在一定温度下均较低,但高于某一温度后,相应的GP区溶解速率均高于未经预变形处理的,最终获得的ln[(dY/dT)φ/f(Y)]-1/T曲线甚至会出现高激活能向低激活能转化现象;不过随预变形量增加,β〃相析出激活能不断降低,析出速率不断增加,相应的TEM组织观察结果与此非常吻合。