NiTi合金的相变-塑性统一本构模型与数值算法

为了准确描述NiTi形状记忆合金的相变与塑性力学行为,基于不可逆热力学理论框架并假定两个内变量分别表征合金变形过程中的相变与塑性行为,推导出其相变、塑性的主控方程,总结两阶段的主控方程,构建出NiTi合金动态加载过程中的相变-塑性统一本构模型。采用半隐式应力积分算法对非弹性应变增量进行更新,通过FORTRAN语言将所提出的宏观唯象本构模型进行了数值程序实现。对比模拟与实验结果验证了该本构模型的合理性,发现该模型能够准确描述NiTi合金随着载荷增加而出现的母相弹性、马氏体相变、马氏体弹性与马氏体塑性流动等不同变形阶段,对于不同应变率动态加载下的应力-应变行为该模型也可较理想地描述。     

Custom 465~新型不锈钢的卓越性能及航空应用

Custom 465(以下简称465合金)不锈钢是美国卡彭特技术公司的专利产品,为双真空(VIM/VAR)精炼的马氏体沉淀硬化不锈钢,于1997年首次用于航空工业。该合金具有独特优异的力学性能和耐腐蚀综合性能。其强化韧化机理包括马氏体相变,针状六角Ω相和正交Ni3(Ti,Mo)板条组织的析出,以及奥氏     

Ti-6Al-4V合金氢致塑性效应与应用

利用光学显微镜研究了置氢处理后Ti-6A1-4V合金的微观组织,通过X射线衍射分析试验研究了置氢处理过程中的相转变过程;采用室温压缩试验研究了置氢处理后Ti-6Al-4V合金的变形行为,并进行了冷镦试验.结果表明,氢促进了α"马氏体与亚稳β相的形成,亚稳β相的形成与转变是Ti-6Al-4V合金变形性能提高的主要因素;在...     

Ni-30Al-1Hf 合金的微观结构及相变特点

通过定向凝固技术制备的Ni-30Al-1Hf合金,是一种由γ相增强的树枝状β-NiAl基双相合金。在铸态时β和γ相存在着确定的取向关系。经不同冷却方式的热处理后发现,合金组织结构发生不同程度的变化,其中空冷或油淬后Ni-30Al-1Hf的枝晶干区大部分转变成了NiAl马氏体相。在900℃经拉伸变形后,NiAl马氏体组织已完全消失,而在β-NiAl相内部重新析出块状或条状的γ相。     

铁基合金调幅分解研究

本成果首次在 10Ｎｉ和 18Ｎｉ马氏体时效钢时效组织中发现了调幅组织 ,并研究证实了马氏体时效钢中存在调幅分解。首次提出该合金时效初期首先发生调幅分解 ,均匀相分解成富Ｆｅ相和富Ｍｏ相 ,在此基础上富Ｍｏ区以原位形核方式析出第二相金属间化合物来强化合金。本成果开拓了调幅分解相变研究的新领域 ,为调幅分解特征的研究提供了新途径 ;丰富了铁基合金调幅分解理论 ,具有重要的学术价值。为充分挖掘该合金强韧性潜力提供了新途径 ,对搞清该合金时效强化机理、综合性能的调整具有重要的应用价值铁基合金调幅分解研究@李连清…     

Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金激光焊接组织性能研究

研究激光焊接对2.5mm厚Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,激光焊接可得到表面成型良好、内部无气孔裂纹的接头。Ti-22Al-27Nb侧热影响区O相和α_2相逐渐转变为B2相。TC4侧热影响区由α'马氏体和初始α相构成。焊缝区由B2相和α'马氏体构成。Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金激光焊接接头平均拉伸强度为1043MPa,接近Ti-22A1-27Nb母材的强度。焊接接头平均延伸率为5.65%,为Ti-22Al-27Nb母材的49%。拉伸断裂位置均位于焊缝区域,断口形貌为韧窝花样。     

Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金热机械处理过程中的相组成及力学性能演化

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察和力学性能测试,系统研究了具有低弹性模量的亚稳β钛合金Ti-30Nb-1Mo-4Sn(wt%)在热机械处理过程中的相组成与力学性能演化。研究结果表明:固溶态合金具有较低的结构稳定性,拉伸过程中出现应力诱发马氏体相变,导致合金呈现较低的屈服强度;固溶态合金经时效处理后,由于缺乏异质形核点并且时效时间较短,第2相析出很少,其稳定性并没有明显提高,淬火的过程中仍然会发生马氏体相变,因此其屈服强度也不能得到显著提高。合金经冷轧变形后,晶粒显著细化并引入大量形变位错,大量的缺陷为α相析出提供了形核点,因此在时效处理时析出大量细小α强化相之后,合金的屈服强度和断裂强度显著提高。值得注意的是,冷轧态合金选择一个合适的退火温度(350℃),可以使时效处理后的强度达到最大值,进一步提高退火温度,发生再结晶,位错密度下降,导致合金强度剧烈下降。     

Fe元素对TiNi形状记忆合金相变点和力学性能的影响

采用纯度均为99%的Ti,Ni和Fe原材料,在真空电弧炉中熔炼5次,制备出TiNiFe(Fe=2 5%,3 0%和3 5%)3种成分的TiNiFe合金铸锭,经850℃保温24h的真空均匀化处理后,锻造成 7mm的棒材。采用光学金相、电阻法和拉伸试验等方法研究了Fe含量对TiNi形状记忆合金晶粒度、相变温度和力学性能的影响。随着Fe的原子含量由2.5%提高到3.5%,TiNiFe合金的晶粒略有细化,晶粒大小从49μm减小到26μm,马氏体相变温度从-73.5℃下降到-190.0℃以下,抗拉强度和屈服强度也显著提高,延伸率δ没有明显变化。所研制的TiNiFe合金的马氏体相变温度和室温力学性能可满足航空管接头用记忆合金的要求。     

两种镁合金的化学处理

对AZ91D和AM50合金进行化学处理，用SEM和电化学方法来分析化学转化膜的表面形貌及在腐蚀性电解质中的稳定性。结果表明，铬酸盐处理时，AM50合金较AZ91D合金的成膜反应容易进行，成膜均匀，在3．5％NaCI水溶液中耐蚀性能好；而磷酸盐处理时，结果恰恰相反，AZ91D合金转化膜的性能优于AM50合金的膜。     

Ti—10V—2Fe—3Al合金的应力诱发马氏体转变

研究了经不同固溶处理的Ti－1023合金在拉伸变形过程中的应力诱发马氏体转变特性，同时也测定了转变产物的晶体结构及激发应力。业已发现相变性质与固溶处理温度及冷却速率有密切关系。最后，讨论了应力诱发马氏体转变对合金拉伸性能的影响。     

Ti-Al-V-Zr合金的团簇式设计及铸态组织和力学性能

Ti-6Al-4V是目前应用最广泛的钛合金，但其铸态强塑性不足。本研究设计思想基于Ti-6Al-4V合金双团簇成分式α-{[Al-Ti₁₂](AlTi₂)}₁₂+β-{[Al-Ti₁₄](V₂Ti)}₅：首先通过改变β相团簇式个数为2，使合金成分偏向α-Ti，其次增加β相团簇式中V原子个数至3，提高了β-Ti结构单元稳定性，然后用不同个数Zr(x=1、2、3、5)替代β相团簇式中Ti，最后得到了团簇式α-{[Al-Ti₁₂](AlTi2)}₁₅-β-{[AlTi_14-x Zr_x]V₃)}₂，设计了Ti-(6.64～6.82)Al-(2.42～2.35)V-(1.44～7.02)Zr (质量分数/%)合金，采用非自耗真空电弧炉熔炼制备合金铸锭，并用真空铜模吸铸成合金棒材，进而对不同合金样品进行显微组织表征和拉伸测试。结果表明：合...     

γ相的变形行为及其对Ni－Al－Fe－B合金形状记忆效应的影响

通过显微组织分析和宏观力学,研究了Ｎｉ－Ａｌ－Ｆｅ－Ｂ合金中γ相的变形行为及其对合金形状记忆效应（ＳＭＥ）的影响。结果表明：在低应力作用下,Ｎｉ－Ａｌ－Ｆｅ－Ｂ合金发生应力诱发马氏体相变时,有少量γ相以滑移方式参与协调变形,以至合金在较小的应变量下也得不到完全的ＳＭＥ。合金的形状记忆恢复率随应变量增加呈现阶段性衰减趋势。当应变量为４％时,形状记忆恢复率可达７５％。     

Al-Li合金中超点阵相的研究

 用常规透射电子显微术(TEM)、高分辨电子显微术(HREM)、点阵象模拟和动力学衍身模拟技术研究了Al-2.54Li-1.24Cu-1.01Mg-0.13Zr(AA8090)中的超点阵相。结果证实了Al_3Li和Al_3Zr相的晶体结构符合Silcock提出的模型,并发现,Al-Li-Cu-Mg-Zr合金中同时存在Al_3Zr、Al_3Zr相和Al_3Li/Al_3Zr共生体。在纯二元Al-Li合金中,Al_3Li相主要在淬火过程中调幅分解;在多元合金中,Al_3Li相以第二相质点为核心的析出也是一种重要的形式。     

超高温度梯度定向凝固NiMnFeGa磁致形状记忆合金

利用超高温度梯度定向凝固装置制备出定向Ni51.2Mn20.0Fe13.0Ga15.8磁致形状记忆合金.沿晶体生长方向凝固组织由等轴晶逐渐过渡为柱状晶,马氏体变体取向性明显,γ相愈加细小,分布愈加均匀.Ni51.2Mn20.0-Fe13.0Ga15.8合金在加热和冷却过程中发生热致马氏体相变及逆相变,马氏体相变温度Ms＝121.3℃,Mf＝99.3℃,As＝118℃,Af＝147℃.     

冷却速率对TC21合金相变行为的影响

采用末端淬火法研究了TC21合金自β相区冷却后冷却速率对合金相变和显微组织的影响,对取自末端淬火试样的不同区域试样进行了OM、XRD、TEM及显微硬度分析。结果表明:冷却速率大于122℃/s时,β相转变形成正交马氏体α″,冷速介于122℃/s和3℃/s之间时,发生块状转变,冷速继续降低,相变由扩散控制,形成两种不同形貌的魏氏体α片层:较平滑的α片层和较曲折的α片层;随冷却速率的降低,合金的显微硬度先增大后降低,冷却速率小于8℃/s后,显微硬度迅速降低。     

冷却方式对超因瓦合金热膨胀与软磁性能的影响研究

通过金相显微镜、X射线衍射分析、热膨胀性能测试和软磁性能测试等方法，研究了850 ℃均匀化退火后炉冷（FC）、空冷（AC）、水冷淬火（WQ）和液氮淬火（LNQ）四种冷却方式对FeNi32Co5合金的显微组织、热膨胀和软磁性能的影响，同时进一步分析了回火处理对合金综合性能的影响。结果表明，OS，FC，AC和WQ试样主要为面心立方（fcc）奥氏体相，同时含有少量的体心立方（bcc）相，LNQ试样出现大量bcc马氏体相，退火后各试样晶粒均发生粗化；WQ试样在20~100℃的平均线膨胀系数α(20~100 ℃)仅为0.38×10-6·K-1，较原始OS试样降低了56.32%，并且最大磁导率μm提升至1.908 k，矫顽力Hc降低至91.32 A/m；对WQ试样进行315 ℃回火处理（WQ-TP）后有效改善了由热应力导致的软磁性能损伤，WQ-TP试样的最大磁导率μm进一步提升至2.993 k，矫顽力Hc降低至57.8 A/m，同时保持了优异的低膨胀性能（α(20~100 ℃) = 0.54×10-6·K-1）。综合考虑下，对均匀化退火后的合金进行水冷淬火和回火处理可获得兼具优异的软磁性能和低膨胀性能的FeNi32Co5合金。     

DD3单晶合金瞬间过渡液相扩散焊接头组织与性能

采用粉状中间层合金D1P和非晶态箔状中间层合金D1F对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行了分析研究。试验结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头中存在明显的组织不均匀现象,经过高温长时间保温才可消除,而采用D1F非晶态箔状中间层合金TLP扩散焊DD3合金更易获得与母材组织一致的接头。在合适的规范下,两种中间层合金扩散焊的DD3合金接头980℃持久强度均达到或超过母材的90%。     

新型超高强度-高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢的组织和力学性能初探

在分析现有宇航用高强度马氏体沉淀硬化不锈钢和高合金超高强度钢的基础上,研制出一种新型超高强度-高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢,其抗拉强度σb≥1800MPa,δ5≥15%,KⅠC≥100MPam1/2,力学性能满足了设计要求.     

TC4钛合金电子束焊接头微观组织结构和演变分析

利用OM、SEM、EDS和EBSD方法对TC4合金电子束焊接头的微观组织结构进行了分析。结果表明:电子束焊接后,接头微观组织结构发生显著改变。焊缝区为内含针状马氏体α’组织的粗大柱状晶,部分取向差集中于62.5°附近,表明较多α/α边界由同一β相晶粒产生。热影响区微观组织结构复杂,母材侧热影响区,经焊接热循环,原始择优取向特征消失,出现等轴特征,组织由原始α相、原始β相、块状α相和少量的针状马氏体α’组织组成,部分取向差集中于40.0°附近,表明较多的α相在不同的β相晶粒中产生。焊缝侧热影响区,因热循环峰值温度超过β相转变温度,且冷却速度较快,产生大量的针状马氏体α’组织以及少量块状α组织,部分取向差集中于62.5°附近,表明较多α/α边界由同一β相晶粒产生。     

成分调整对DZ125合金凝固行为的影响

研究了标准成分的DZ125合金与以此为基础提高W、Al，降低Mo、Ti合金中的初生相的凝固顺序，确定了这两种合金在固-液范围内不同温度下的固-液相比例。结果表明，高W、Al低Mo、Ti合金显著缩小了合金凝固范围（Δ），使液相线温度提高了20℃，固相温度提高了70℃，并缩小失去技晶间毛细补缩能力时的温度与固相线之间的温度范围（ΔT2），从而减少了合金热裂倾向，提高了可铸性。Ti含量影响（γ＋γ'）共晶相尺寸、数量及形态，W、Wo对（γ＋γ'）共晶的数量、尺寸及形态均无影响。