高强铝合金晶界偏析与氢致断裂机理的研究

提出了一个三元合金晶界偏析与沿晶断裂模型，并将该模型与准化学理论相结合，研究了高强铝合金Mg、H晶界偏析对沿晶断裂功的影响。结果表明，Mg、H偏析均使沿晶断裂功下降，且H比Mg脆化晶界严重。这与7075铝合金的应力腐蚀实验结果相一致。     

7175铝合金晶界偏析与阴极渗氢过程中的Mg—H相互作用

采用能谱，离子探针分析及阴极渗氢的方法，研究了不同时效状态下７１７５铝合金晶界固溶Ｍｇ偏析浓度与渗氢量的关系。发现渗氢量随Ｍｇ偏析浓度的增加而增加，表明在阴极渗氢过程中存在着Ｍｇ－Ｈ相互作用。     

低Zn、高RE含量Mg－Zn－Zr－RE合金的相组成

 研究了低Ｚｎ、高ＲＥ含量Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ－ＲＥ合金的铸态相组成。在含高品位Ｙ的合金中,稀土相由晶界片状Ｘ相和晶内弥散分布的方形Ｍｇ＿（２４）Ｙ＿５相组成,并确定晶界片状Ｘ相为１８Ｒ调制结构,调制周期为０．２６ｎｍ。在含混合稀土的合金中,稀土相由Ｍｇ＿（１２）ＲＥ和晶内弥散分布的Ｍｇ＿（２４）Ｙ＿５相组成。分析表明,与ＭＢ２５合金相比,晶粒细化、稀土相的晶界强化和弥散强化可能是低Ｚｎ、高ＲＥ含量Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ－ＲＥ合金的强化原因。     

DD6单晶高温合金扭转小角度晶界的拉伸性能

在760℃,850℃和980℃温度条件下,研究了DD6单晶高温合金扭转小角度晶界的横向拉伸性能和断裂特征.结果表明,相同晶界角度的试样,随着温度的升高,DD6单晶高温合金拉伸强度降低.在760℃,850℃和980℃三个温度下,晶界角度分别为10.8°,6.4°,3.8°时,试样出现沿晶断裂,小角度晶界试样的拉伸强度降低.小角度晶界试样沿晶断裂明显降低试样的拉伸塑性.     

16NiCo钢的回火脆性

利用扫描电镜、透射电镜及俄歇能谱研究了１６ＮｉＣｏ钢回火行为，结果表明，该钢在４４０℃发生第一类回火脆性，断口特征为准解理。产生原因与分布在板条边界的Ｆｅ３Ｃ和Ｍ３Ｃ及与基体共格Ｍｏ２Ｃ产生强烈静畸变有关。在５５０℃回火出现具有可逆性的第二类回火脆性，与Ｐ在晶界偏聚有关，断口为沿晶断裂。     

2219-T87/T852铝合金异质接头力学性能弱化及断裂机制

开展了航天贮箱用2219-T87和2219-T852铝合金变极性钨极氩弧焊接研究,通过拉伸试验确定了接头力学强度薄弱区,对接头焊缝晶粒特征、晶界偏析及强化相分布等微观组织分析,阐明接头力学性能弱化及断裂机制。结果表明,接头在-196℃低温条件下平均抗拉强度为314 MPa,平均延伸率为5.68%,接头力学强度薄弱区为2219-T852侧熔合区。在拉伸过程中,接头背部焊缝打底层边缘首先发生起裂,沿熔合区向上扩展,最终断口呈现混合断裂模式。微观组织分析表明,在接头力学强度薄弱区,组织为非均匀过渡混合晶粒特征,晶界偏析造成的沿晶共晶相呈粘连网状分布,基体强化相大量溶解与粗化,共同导致了接头强度和塑性的显著下降。     

Mn,Zn和Ag对Al—Mg—Li合金组织和性能的影响

在Ａｌ－Ｍｇ－Ｌｉ合金中加入Ｍｎ，Ｚｎ和Ａｇ元素，提高了合金的时效硬化程度和拉伸强度，穿晶断裂的比例增加，塑性稍有降低。这些变化与形成Ａｌ６Ｍｎ粒子和Ａｇ，Ｚｎ在δ′粒子中富集有联系。     

16Co14Ni10Cr2Mo钢在510℃长期回火变脆的研究

利用透射电镜、扫描电镜及Ａｕｇｅｒ能谱研究了１６Ｃｏ１４Ｎｉ１０Ｃｒ２Ｍｏ钢在５１０℃回火时间对组织与性能的影响。结果表明：该钢在５１０℃保温超过８ｈ以后，韧性开始降低，直至４００ｈ。５０ｈ以后，在冲击断口上出现沿晶断裂特征，随着时间的延长，这种断裂特征更为严重，其原因主要和Ｐ、Ｓ在晶界偏聚有关。     

Al—5.5Mg—2.5Li—0.5Mn合金的变形和强化行为

研究Ｍｎ对Ａｌ－Ｍｇ－Ｌｉ合金变形和强化行为的影响。结果表明,Ａｌ－Ｍｇ－Ｌｉ及其含Ｍｎ合金变形产生锯齿流变,锯齿的类型与材料变形某阶段的形变硬化指数有关。添加Ｍｎ元素提高了Ａｌ－Ｍｇ－Ｌｉ合金的屈服强度,降低了塑性,合金穿晶断裂的比例增加。     

LF6超塑性变形断裂研究

研究了LF6铝合金超塑性变形中的显微组织变化及断口形貌特征。试验结果证明空洞主要在三角界处形核。变形量增加，空洞不断长大，同时有新的空洞产生。晶界滑动是引起空洞长大的主要原因。合金有高的应变速率敏感性，能抑制空洞沿横向晶界的扩展和连接。仅在变形后期，空洞才因试样薄弱处局部应力的增加沿横向晶界大范围扩展连接，并导致合金断裂。变形过程中晶粒的长大和伸长会促使空洞的形核。文中给出了合金超塑性变形断裂的物理模型。     

凝固速率对定向凝固合金DZ22显微组织的影响

 γ＋γ′共晶为群块状或块状，分布于晶界和枝晶间；ＭＣ型碳化物呈小块状，也分布于晶界和枝晶间。     

近等温变形量对TC4-DT钛合金组织参数和拉伸性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、金相图像分析软件等研究近等温变形量对TC4-DT钛合金显微组织和拉伸性能的影响规律。研究发现:随热变形程度的增大,晶界α相逐渐被破碎,晶内粗大的片状α相宽度逐渐增大,但是细片状的α相宽度变化不大。粗片状α相是由元素扩散引起的成分偏析形成,60%的变形程度下元素扩散充分,不同形态α相之间合金元素成分差别降低,使得最终组织较为均匀。晶内粗片状α相含量和位向随变形程度升高而变化,低变形程度下(20%)α/β相界不会成为位错滑移的障碍,位错主要集聚于晶界导致沿晶断裂。高变形程度(60%)使原来的两相位向关系被打破,相界成为位错滑移的障碍,强度和塑性都得到提高,室温拉伸断口呈现穿晶断裂。实验结果表明在本实验条件下60%的变形量可以获得较好的强度和塑性匹配。     

原位拉伸研究热处理对激光选区熔化GH4169合金组织及650℃力学性能的影响

研究热处理制度对激光选区熔化成形GH4169合金组织及高温力学性能的影响。通过自主研发的SEM原位加热拉伸测试平台,探究热处理前后650℃合金力学性能变化与动态组织演变的关系。结果表明：热处理后合金的晶粒形态由柱状晶转化为等轴晶,Laves相溶解,析出大量γ’和γ’’强化相;在650℃下,沉积态合金的屈服强度和抗拉强度分别为574 MPa和740 MPa,热处理态（HSA态）合金的屈服强度和抗拉强度分别为818 MPa和892 MPa,较沉积态分别提升了42.5%和20.1%;沉积态合金表面晶粒起伏更大,协调变形能力更强,塑性流动能力好;裂纹在Laves相周围萌生沿枝状晶向最大切应力方向扩展,样品颈缩后发生剪切断裂;HSA态裂纹在碳化物周围萌生沿晶界扩展,断裂方式为沿晶和穿晶相结合的混合断裂。     

航空发动机供油管裂纹失效分析

针对某航空发动机供油管钎焊焊缝边缘出现裂纹而导致的供油管渗油故障,对其断口及源区附近表面进行宏、微观检查,明确了供油管裂纹性质为高周疲劳裂纹,疲劳源区呈沿晶开裂特征。利用能谱分析手段发现裂纹源区存在外来Cu元素,通过对焊缝及开裂部位进行金相分析,发现钎焊料中的Cu元素沿基体晶界发生扩散,导致晶界粗化,在拉应力作用下,Cu与基体形成的脆性相开裂形成沿晶裂纹。晶界粗化和沿晶裂纹是供油管过早发生疲劳开裂的主要原因。建议将Cu基钎料更换为Ag焊料。     

凝固过程对颗粒增强Al—4%Mg复合材料中颗粒分布的影响

研究了凝固过程ＳｉＣ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２颗粒增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料中颗粒分布的影响。通过分析，建立了描述等轴晶凝固条件下，颗粒推移强烈程度的晶粒与颗粒质量比模型，模型预测与试验结果吻合良好。     

钢板内部缺陷失效分析

采用120 mm厚的45#钢轧制板材经粗加工后进行调质处理,热处理后超声探伤发现钢板厚度方向中部存在缺陷。通过失效分析认为,钢板内部的缺陷为沿变形方向分布的带状组织,部分带状组织中存在沿晶裂纹。形成带状组织及裂纹的机理是原材料钢锭浇铸过程中心部形成枝晶偏析,轧制过程中偏析区被拉长因而形成偏析条带,条带区因富含Mn、S、P等元素形成硬度较高的马氏体组织,调质热处理过程中在组织应力及热应力作用下马氏体条带组织区域发生沿晶脆性开裂。     

α（Al）—Mg2Ge 伪二元共晶凝固与组织特点

利用热分析和定向凝固等手段研究了Ａｌ－Ｍｇ－Ｇｅ系中α（Ａｌ）－Ｍｇ２Ｇｅ的晶共凝固特征。实验表明：在Ａｌ－Ｍｇ－Ｇｅ系中，具有最小凝固温度区间的两相共晶点不处于具有严格化学配比的Ａｌ－Ｍｇ２Ｇｅ线上，而是偏向富Ｍｇ一侧。     

温度对2E12铝合金疲劳性能与断裂机制的影响

采用疲劳实验、SEM及TEM等分析测试手段,研究温度对2524-T4合金疲劳寿命及断裂机制的影响.实验结果表明,服役温度对合金疲劳寿命及断裂机制有显著的影响,温度升高导致合金在寿命106次条件下疲劳强度降低,100℃合金的疲劳强度较-55℃下降约30MPa.由于不同温度条件下疲劳过程中位错、二次相及晶界间相互作用机制的不同,-55℃条件下合金断裂表现出较强的晶体学裂纹特征,室温和高温条件下断口主要以穿晶断裂为主,同时伴随局部沿晶断裂特征.     

磷阻碍氧沿晶侵入改善GH761合金持久性能的作用

在GH761合金中添加0.023%的磷,使合金在650℃,637 MPa条件下的持久寿命明显延长。采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,分析了磷阻碍氧沿晶侵入改善持久性能的机理,结果是:持久试样的沿晶开裂是由氧化引起的,晶界氧化物中磷含量极低;磷在晶界上偏聚,可以阻碍环境氧的沿晶扩散,抑制表面裂纹的萌生和扩展,从而提高了合金的持久寿命。     

烧结压力对FGH4096粉末高温合金显微组织和拉伸性能的影响

采用振荡热压技术和热压技术制备了粉末高温合金FGH4096,研究了烧结压力对合金微观组织和拉伸性能的影响。结果表明，随着烧结压力的增加，样品致密度增加，原始颗粒边界(PPB)趋于严重，晶粒尺寸减小，大角度晶界和孪晶界出现的概率增大，室温拉伸性能提高。振荡烧结压力的引入有助于样品致密度的提高、PPBs缺陷的抑制、晶粒尺寸的减小、室温拉伸性能的显著提升，尤其是延伸率，可由26.1%增加至35.2%,增幅达35%,样品断裂模式由沿颗粒断裂为主变为沿颗粒与穿颗粒的混合断裂。