细晶TC21钛合金超塑性能及变形机制研究

研究了晶粒度为4μm的TC21钛合金在860～950℃温度范围和1×10-3s-1～5×10-4s-1应变速率范围内的超塑性拉伸行为。结果表明:在实验条件下,TC21钛合金表现出优异的超塑性,在温度890℃和应变速率5×10-4s-1时,具有最佳超塑性能,其延伸率超过1240%。TC21合金具有较高的应变速率敏感指数,最大值可达0.896。在较低应变速率条件下,计算得到的超塑性表观激活能为176kJ/mol,此时超塑性变形是受晶界扩散协调变形的晶界滑动机制;较高应变速率条件下的表观激活能为274kJ/mol,此时超塑性变形机制为位错运动协调的晶界滑动,同时动态再结晶也是合金超塑性变形的重要协调机制。     

退火工艺对交叉轧制MB1镁合金组织及性能的影响

为解决镁合金塑性加工变形能力较差的问题,利用显微组织观察和力学性能测试方法,研究退火工艺对交叉轧制MB1合金组织和性能的影响。结果表明:晶粒一般随退火温度的升高和退火时间的延长,先细化后长大,且组织中的孪晶会消失;退火后,MB1合金抗拉强度下降,伸长率明显提高;在退火温度为330℃且退火时间为30 min的条件下性能最佳,此时合金抗拉强度为205 MPa,伸长率为24.1%。     

热处理对超细晶稀土镁合金组织和性能的影响

镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一,在航空航天领域具有良好的应用前景。细晶镁合金因其优越的力学性能受到人们关注,但其热稳定性在一定程度上限制了其应用。为此,使用等通道角挤压(ECAP)对Mg-Y-Zn-Zr合金进行强烈塑性变形,得到超细晶镁合金,对其进行不同温度、不同时间条件下的退火处理,以进一步提高该合金的塑性,研究该合金在高温下的稳定性。对处理后的样品进行力学性能测试,显微结构观察,背散射电子衍射(EBSD)分析。结果显示:在200～300℃下保温0.5 h,可以在保持变形合金强度的情况下提高合金塑性,且低温处理的合金内部基本没有出现再结晶现象。该合金热稳定性好,可作为轻量化材料应用到多种航空航天部件中。     

LD10锻铝合金超塑性力学特性研究

超塑性拉伸试验表明,经超塑性预处理的棒状试样在经460℃、应变速率ε为3.33×10~(-3)S~(-1)条件下拉伸时获得延伸率δ为357％,流动应力口为20MPa。经超塑性预处理的板状试样在经460℃、δ为5×10~(-3)S~(-1)条件下拉伸时获延伸率δ为820％,流动应力口σ为48MPa。 试验证明,超塑性材料拉伸时的流动应力小于经过良好退火材料拉伸时的流动应力,在翼身较薄的铝合金翼片超塑性等温模锻时降低了设备吨位。     

轻质高性能镁合金开发及其在航天航空领域的应用

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,在航天航空、轨道交通、汽车、3C(computer,communication,consumer electronics)产品等领域具有广阔的应用前景。但镁合金材料强度偏低,尤其是高温强度,其抗蠕变性较差；镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹,成品率低,镁合金变形件塑性加工条件控制困难,导致组织与力学性能不稳定。介绍了高性能镁合金材料(非稀土镁合金、含稀土镁合金、镁锂合金)及其成形技术(重力铸造、低压铸造、压铸、挤压铸造、半固态成形、塑性成形)的开发现状,综述了其在航天航空领域的应用状况,并展望了今后的发展趋势。     

超声高温熔体处理对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒及力学性能的影响

探究超声处理温度、超声处理时间及超声功率密度对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒和力学性能的影响。结果表明:超声高温熔体处理可有效细化Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒,提高其力学性能;在660~750 ℃范围内,随着处理温度的升高,合金晶粒尺寸逐渐增大;相较于未处理合金,处理温度在750 ℃时,合金晶粒的细化效果更为显著。当超声功率密度为0~2.31 W/cm³或处理时间为0~90 s时,随着超声功率密度的提高或处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,转折点分别为1.29 W/cm³和60 s。合金的力学性能与其晶粒尺寸基本对应,合金的晶粒尺寸越小,其抗拉强度和伸长率越高。当处理温度为750 ℃、超声功率密度为1.29 W/cm³、处理时间为60 s时,与未处理的合金相比,合金晶粒尺寸减小53%,其抗拉强度和伸长率分别提高了31%和79%。     

镁合金弹翼超塑性等温锻的研究

本文对工业用镁合金（主要牌号是ＭＢ３、ＭＢ８等）进行了超塑性等温锻的试验研究。试验 结果表明工业用大晶粒（晶粒度一般１５～２０μ）的变形镁合金在３８０～４２０℃的恒温下，以 １Ｘ １０－３秒－１的慢速压缩变形时呈现出很高的塑性（ε＞９５％）与很低的流动应力（δ＝２～ ３ｋｇｆ／ｍｍ２）为普通锻造的１／２～１／３、并阐述有关工艺参数的确定、润滑剂的选择、模 　具及加热装置的设计与制造及压力中心的调整等有关问题。 国内首次实现镁合金超塑性等温锻成形工艺，由于变形抗力大为降低，而塑性又大大提 高，这样就具有设备吨位小、模具小、成型压力小、零件弹性变形小等优点。研究表明为保 证镁合金的机械性能，材料加热时间应限于１．５小时之内。采用良好润滑剂易起模及保证零 件表面质量。 此种工艺最适于薄壁复杂异型零件及低塑性材料的精锻生产。在经济上具有很高的效 益。     

热处理工艺对双网篮Ti750合金组织性能的影响

研究了普通退火、双重退火、固溶时效三种热处理制度对双网篮组织近α高温钛合金Ti750合金组织结构、力学性能的影响.结果表明不同热处理制度对Ti750合金组织性能影响较大,近β相变点固溶时效处理能极大提高合金强度,但塑性极大降低;采用900℃/1..5hAC 600℃/3hAC双重退火热处理工艺,合金综合性能较好,强度、塑性相对有所提高.     

纯镍的车削和断屑切削试验

纯镍,因其加工性能差而被看作难加工材料。切削镍时,最重要的特点是切削热集中于刀刃处,刀具磨损极为严重。在V=45米/分,f=0.25毫米/转时,用高速钢刀具加工镍,在刀刃附近,前刀面上温度达800°～850℃,后刀面上温度达900℃,大大超过了高速钢的相变温度,使刀具迅速失去切削能力。在V=8米/分,f=0.23毫米/转条件下,用YG6X硬质合金加工纯镍,后面磨损V_B=1.12毫米,切削路程仅17.6米。用超细颗粒硬质合金YH_1进行切削,情况亦相同。由此可知,纯镍加工不能采用高速钢和硬质合金刀具进行,而必须改用更新型的刀具材料。(参见《航天工艺》1983年第三期“纯镍的车削加工”一文)     

高应变速率超塑性的研究进展

1984年,Nech等首次提出高应变速率超塑性概念,近年来的研究成果表明,细小的晶粒尺寸和接近固相线的变形温度是获得高应变速率超塑性的重要条件。晶粒尺寸在2μm以下的金属基复合材料和粉末冶金材料,在10~(-1)～10~2S~(-1)应变速率范围内可获得很高的延伸率,增强体和合金中沉淀析出的难熔的弥散质点,可钉扎晶界,使细晶组织保持到很高温度。高速变形时的绝热加热往往使材料的实际变形温度升高至固相线温度以上,液相的存在与分布,使全属基体通过液体薄层剪切实现彼此滑动,从而大大改善材料的变形性能。     

超高强铝合金LC9的超塑性研究

工业牌号超高强铝合金LC9经过两种不同方式的预处理后,在一定的温度和应变速率范围内呈现出良好的超塑性。材料经过形变热处理(TMT)后,在最佳超塑性条件下拉伸(T_(TMT)=515℃,ε_(TMT)=1.66×10~(-3)s~(-1)),获得很高的延伸率δ_(TMT)=1300％,低的流变应力σ_(TMT)=1.7MPa和高的应变速率敏感性指数m_(TMT)=0.66。经过简单锻造预处理后,在最佳超塑条件下(T_f=405℃、ε_f=1.66×10~(-3)s~(-1)),材料仍能获得δ_(f)=380％、σ_(f)=16MPa、m_(f)=0.3。TMT预处理中,η相粒子分布状态对获取微细组织起着决定性作用,η相的回溶降低了材料的空洞敏感性,抑制试样早期断裂。经过两种方式预处理的试样超塑性断裂形式分别为空洞型失稳断裂和颈缩型稳定断裂。     

科技动态

日本开发出高强度镁合金材料日本东北大学近日发表研究报告称他们开发成功具有极高强度和延展性的镁合金，可为航空航天、通讯和机械等工业提供优质材料。新的镁合金是采用急速凝固法制成的，具有100～200纳米的微细结构。其中镁占97％，钇和锌分别占2％和1％。这种新型镁合金强度大约是超级铝合金的3倍，据称是目前世界上强度最高的镁合金。此外它还具有超塑性、高耐热性和高耐腐蚀性。由于这种合金重量轻、容易循环利用，因此有望成为金属材料中的“王牌”。 李宝蓉MB-XX火箭发动机日本三菱重工业公司宣布，该公司将与美国的波音Rocketd…     

2618A铝合金超塑性变形的研究

2618A铝合金试样经三种不同预处理工艺试验后,以恒定应变速率8.34×10~(-3)S~(-1)、不同温度(350～500℃)范围拉伸时,确定了最佳预处理工艺为固溶处理、温轧和再结晶;最佳应变速率为7.67×10~(-3)S~(-1),最佳变形温度为475℃,最高延伸率为240％,其最低流动应力为3MN/m~2。通过不同应变速率下拉伸试验表明,该合金对应变速率不甚敏感。粗大的不易变形的FeNiA19相粒子是合金在超塑性变形时不能获得高延伸率的一个原因。     

高温处理对PCS裂解SiC基体的微晶形态及C/C-SiC材料性能的影响

采用聚碳硅烷(PCS)作为先驱体,通过浸渍裂解法制备C/C-SiC材料,分别经过1 400、1 500、1 600℃高温处理,研究了不同处理温度对SiC基体的微晶形态及C/C-SiC材料力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明,3种处理温度下,SiC的晶型主要为β-SiC。温度升高,晶粒尺寸增大,1 500℃以后生长速度减缓;SiC微晶优先沿着(111)晶面生长,(220)和(311)晶面的生长取向逐渐增加。处理温度升高,C/C-SiC材料的弯曲强度和剪切强度不断下降。1 400℃处理后,C/C-SiC材料的断裂方式呈现出非常明显的韧性断裂。C/C-SiC材料在1 500℃静态空气中的氧化失重率随高温处理温度的升高而逐渐增大,氧化程度越来越严重,断面典型区域的氧化形貌由"尖笋状"成为"梭形"。     

GH4586合金涡轮盘预制坯优化与组织均匀性控制

GH4586合金涡轮盘是新一代液体火箭发动机的核心部件之一,服役环境极其恶劣,提高涡轮盘模锻件微观组织均匀性有益于提高产品力学性能的稳定性和可靠性。通过热压缩试验,研究了变形温度、应变对GH4586合金微观组织和再结晶行为的影响,得到了GH4586合金热成形工艺参数范围;结合有限元仿真和模锻成形试验,分析了不同预制坯形状对涡轮盘模锻件应变分布和组织均匀性的影响,采用从边缘到中心梯度升高的双陀螺形预制坯形状、在1060℃条件下进行模锻成形,可以获得组织均匀的涡轮盘模锻件,心部晶粒度等级达到6~7级,盘部R/2处和边缘处晶粒度等级7~8级;室温、低温和高温力学性能均满足标准要求,特别是-196℃时延伸率和600℃时抗拉强度相较原工艺方案分别提高了37%和12%。     

技术信息

冷喷技术 前苏联研制的冷喷技术已转移到美国,在汽车工业得到应用。金属表面冷喷涂后提高了耐磨、抗腐蚀性能。喷涂时,固体颗粒在室温和超声气流中以500～1500米/秒的速度喷射到工件表面,类似爆炸焊。可对铝与低熔点材料表面进行高速镀钢及其它合金,以提高耐磨性与硬度。也可在室外镀铜、铝和其它活性金属,不会或很少产生氧化。冷喷涂的导热率与导电率高于传统的热喷涂。(摘译自American Machinist Apr﹒ 2001) 安全经济地加工镁合金 汽车工业正更多地使用镁合金代替铝,使用镁合金可减轻30%左右的重量,而抗拉强度则相等。应用范围包括操…     

氧化亚氮和氧气二元组分气-液相平衡研究

为提高液体氧化亚氮的自增压性能,使用PR(Peng-Robinson)状态方程,求解不同百分含量、温度、压强条件下氧化亚氮和氧气的相平衡状态,得到-40～30℃下二元组分气-液相平衡数据,并与文献中的实验数据进行对比验证。结果表明:计算获得的相平衡数据与文献中的实验数据吻合程度较好,PR状态方程能较好地描述该二元组分气-液相状态;在相同的温度条件下,随着压强的升高,气相密度增大,而由于氧气的溶解度增大导致液相密度逐渐减小,-40℃时压强从1MPa增大到15 MPa,气相密度提高了28倍,液相密度从1 126kg/m3减小到767kg/m3;在一定压强条件下,与气相密度相比,液相密度受温度的影响更显著,8 MPa时气相密度从-40℃的200kg/m3升高到30℃的318kg/m3,液相密度从-40℃的1 035kg/m3减小到30℃的542kg/m3。     

3A21铝合金热处理及旋压温度对其组织性能的影响

在分析3A21铝合金组织性能的基础上,研究了该材料在不同减薄率条件下退火温度对薄壁圆筒旋压工艺和性能的影响。对旋压工件采用不同温度的退火,得到不同的力学性能和塑性指标。试验表明,低温退火可适当消除旋压残余应力,获取较高的材料强度,再结晶退火可细化晶粒、恢复材料塑性。旋压过程中成形温度过低达不到提高旋压材料塑性的目的,易形成缺陷及扩径;温度过高导致晶粒长大,材料堆积产生缺陷。通过不同的热处理方式可获取相应的材料使用性能。     

Al—Mg—Li（01420）合金的时效与断裂

本文研究了Al-Mg-Li(01420)超轻型合金的时效微观过程,指出δ’相尺寸与时效时间1/3次方成正比,PFz宽度与时效时间1/2次方成正比;进而分析了时效对合金变形机制及破断特征的影响,指出欠时效时,位错切过δ’相质点;过时效时,位错绕过δ’相质点。峰值时效时,处于位错切过与绕过机制过渡阶段。随时效温度升高和时效时间增长,亚晶界断裂比例增大,合金塑性降低。     

软磁合金BYR1热处理工艺及磁性能研究

为了满足液体火箭发动机新型电磁阀更强环境适应能力和工作可靠性的要求,通过优化软磁合金BYR1的热处理制度来确保电磁阀工作的稳定性和可靠性.采用三因素三水平的正交试验对软磁合金的热处理制度进行优化,并对不同热处理制度下合金的磁性能和金相组织进行对比分析.结果表明:软磁合金BYR1的饱和磁感应强度值较稳定,基本不随退火温度和保温时间的变化而改变;而矫顽力对退火温度和保温时间较敏感,随着退火温度和保温时间的增加,矫顽力值有明显下降.合金组织的孪晶、晶粒度及析出相均对合金磁性能有一定的影响,孪晶数量越少、晶粒尺寸越大、晶内析出相越少,合金的磁性能越好.根据磁性能的试验结果得到了较优的热处理制度:1 200℃×360 min,至600℃后的冷却速度为150℃/h.