Al-Mg-Sc 和Al-Mg-Er 合金的组织与性能

采用铸造—轧制—稳定化退火技术制备了Sc含量为0.10wt％和Er含量为0.25wt％的两种Al-Mg合金薄板,研究了不同处理工艺下两种合金板材拉伸性能、剥落腐蚀性能和显微组织的变化规律.结果表明,两种合金冷轧板材稳定化退火过程中拉伸性能有相同的变化规律,即随着退火温度升高,板材强度下降而塑性升高,Sc含量为0.10wt％的合金350℃/1 h退火仍然表现出很强的抗退火软化能力,而Er含量为0.25％的合金当退火温度高于280℃后迅速软化;300℃/1 h退火条件下,含Sc合金和含Er合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为424 MPa、314 MPa、18.3％和350 MPa、177 MPa、29.1％;与此同时,随退火温度的升高,板材抗剥落腐蚀的能力也表现出相同规律性的变化,即200℃/1 h左右退火时剥落腐蚀最严重,随着退火温度升高,腐蚀抗力增加,两种合金板材经280℃以上1h稳定化退火后,合金板材可以获得较好的抗剥落腐蚀性能;其次,与Sc含量为0.25wt％的5B70合金相比,研制的Sc含量为0.10wt％合金综合性能接近5B70合金,而这种合金的Sc含量只有5B70合金的40％,能显著降低合金的制造成本,预示着低Sc含量的合金在航天领域有良好的开发应用前景.     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织和性能的影响

研究了添加微量Sc和Zr对系列Al-Mg-Mn合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：微量Sc和Zr添加到Al-Mg-Mn合金中，热轧态合金的拉伸强度和屈服强度分别提高了75MPa-90MPa和90MPa-94MPa；经冷轧后340℃／1h稳定化退火，合金拉伸强度和屈服强度分别增加了85MPa-95MPa和90MPa。100MPa，而延伸率仍保持在11％-12％；并能显著细化合金的铸态晶粒，强烈抑制合金的热轧态和板材冷轧后退火过程中的再结晶，晶粒组织成纤维状；使合金强化的机制为晶粒细化强化、亚结构强化和铝钪锆化合物粒子引起的析出强化。     

Sc和Zr复合微合金化在Al—Mg合金中的存在形式与作用

研究了微量Sc和Zr复合合金化对Al Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Zr复合微合金化可显著提高Al Mg合金的强度。Al Mg Sc Zr合金凝固过程中形成的初生Al3 (Sc ,Zr)复合粒子具有极强的晶粒细化作用 ,次生Al3 (Sc,Zr)质点与Al Mg Sc合金中次生Al3 Sc质点相比析出密度大大增加、分布更加均匀弥散、抑制再结晶的能力更为强烈。Sc和Zr复合微合金化大大促进了微量Sc在Al Mg合金中的强化作用。由于Zr的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Zr复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本。     

不同填充材料对含Sc和Zr铝合金TIG焊接头组织与性能的影响

对采用不同填充材料获得的含Sc和Zr铝合金钨极氩弧焊(TIG)接头的组织与性能进行研究,优化了试验条件下的焊接工艺参数。拉伸试验表明,采用Al-Mg焊丝和母材焊丝焊接获得接头的抗拉强度明显高于采用Al-Si焊丝和纯Al焊丝获得接头的强度。对接头的微观组织结构分析表明,采用Al-Mg焊丝和母材焊丝获得的接头组织致密、未见有微裂纹和夹渣等缺陷,拉伸断口呈韧性断裂特征,XRD测试发现在接头中含有Al3Sc、Al3Zr和Al3Zr4等强化相,有利于提高接头的强度。     

一种Al-Cu-Li合金的超塑性性能研究

采用金相(OM)及透射电子显微技术(TEM)对一种Al-Cu-Li合金的显微组织进行观察,对于该合金普通热轧板及超塑性预处理后的细晶板材进行高温拉伸试验.结果表明,该合金普通的热轧板经过快速再结晶退火延伸率可达94%～130%的高温塑性变形仍以晶内变形为主.经超塑性预处理的细晶板材当T=490℃,ε=10-3s-1时,延伸率为630%,其中时效24h的样品在较低温度下成形为晶内变形和晶界变形的混合模式,而时效48h的样品则在400～500℃都表现为晶界变形为主的超塑性变形模式.未经过再结晶退火比经过再结晶退火的样品具有更高的超塑性.     

TC6钛合金超塑性变形

对TC6钛合金在800~900℃温度区间内,分别进行应变速率为0.0001~0.1 s-1的恒应变速率法拉伸实验和最大m值法超塑性拉伸实验,获得拉伸过程应力-应变曲线,并采用金相显微镜对拉伸后断口附近显微组织进行分析。结果表明：TC6合金表现出良好的超塑性性能,随着应变速率或温度的升高,伸长率先增大后减小,恒应变速率拉伸时,在温度850℃、应变速率0.001 s-1条件下伸长率可达到993%;在同一变形温度下最大m值法拉伸能获得比恒应变速率法更好的超塑性,850℃时伸长率达到1353%;TC6合金在超塑性变形过程中发生了明显的动态再结晶,并随着应变速率和温度的升高动态再结晶行为增强。     

浇注温度对1种新型铸造镍基高温合金组织和拉伸性能的影响

为分析浇注温度与合金的组织结构和力学性能之间的变化关系,通过改变浇注温度获得不同枝晶组织试样,采用金相显微镜和扫描电镜来观察和分析合金的组织结构,结合拉伸性能测试研究了合金的组织结构对拉伸性能的影响。结果表明：降低浇注温度使γ＇相和碳化物得到细化;降低浇注温度提高了合金的拉伸强度,并改善了塑性。     

一种新型Al—Zn—Mg-Cu系铝合金的均匀化工艺研究

采用拉伸性能测试、硬度测试、DSC分析、光学显微镜观察、扫描电镜观察(SEM)和透射电镜观察(TEM)等分析方法,研究了单、双级均匀化工艺对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响及合金的过烧温度.结果表明,采用常规半连续铸造方法生产的该合金铸坯的过烧温度在480℃左右.随均匀化温度的升高,铸造组织中的非平衡共晶相逐渐溶入基体,均匀化温度达到450℃以上时,枝晶组织基本消失,基体固溶度随均匀化温度的升高而增大.在400℃左右对铸锭进行预处理,可促进第二相Al3Zr均匀弥散析出,抑制随后热加工过程中的再结晶,从而细化晶粒,并改善合金工艺塑性.确定该新型Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化工艺为400～420℃/12h+470℃/36h.     

定向凝固高温合金DZ4的动态再结晶行为研究

研究了定向凝固DZ4合金在高温静拉伸应力作用下的动态再结晶行为,重点研究了温度、应力及表面氧化等因素对DZ4合金动态再结晶行为的影响.结果表明,在一定大小的应力作用下,不带涂层的DZ4合金试样表面在800～950℃范围内会发生动态再结晶,且再结晶层厚度随着温度和应力的增高而增大;动态再结晶层均位于表面氧化层内.分析表明,表面氧化是DZ4合金发生表面动态再结晶的主要原因.试验结果同时表明,表面采用Al-Si渗层保护的定向凝固DZ4合金叶片在正常服役条件下不会发生再结晶.     

焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响

以5B71焊丝为焊接填充材料,对厚度6mm的5B70-H32铝镁钪合金板材进行氩弧焊焊接,之后对焊接接头进行280~340℃/1h焊后处理。采用力学性能测试和显微组织评估方法研究了焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响。结果表明,合金焊接接头焊缝区为明显的树枝晶组织,采用焊后退火处理后焊接接头焊缝区枝晶明显减少,晶粒更为均匀,同时基体中析出大量A l3(Sc,Zr)粒子;焊后处理能显著提高5B70铝镁钪合金焊接接头的强度,在280~340℃范围内,焊后处理温度愈高,强度升高愈显著,塑性也有所提高;焊缝区A l3(Sc,Zr)粒子析出强化是焊接接头焊后退火力学性能提高的主要原因。     

Ca对Mg-5Al-8Zn-xCa镁合金显微组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-8Zn-x Ca(x=0,1.75,2.0,2.25,2.5,2.75,3.0,wt%)合金。使用XRD、OM和SEM等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-8Zn-x Ca合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg32(Al,Zn)49相及MgZn2相和Al2Ca相组成。当Ca含量从1.75wt%增加到2.75wt%时,基体晶粒显著细化,β-Mg17Al12相由粗大的连续网状转变为细小的断续网状分布于晶界上,层片状Al2Ca相也显著细化,此时合金的拉伸强度达到最大值138 MPa,较未加Ca时提高了27.8%;Ca含量继续增加至3.0wt%,晶粒又发生粗化,合金拉伸强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

时效工艺对冷变形多相紧固件GH350合金组织与性能的影响

 利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析,研究了冷拔态GH350(AEREX350)合金中η-Ni₃Ti相的时效析出规律以及对合金高温拉伸性能的影响。研究发现,冷拔态GH350合金中η-Ni₃Ti相在780~1 060 ℃温度范围内析出,且呈两种形态。晶界片状η相在780~1 060 ℃温度范围内均可析出,但在850~1 060 ℃温度区间,除晶界η相外,在晶内沿(111)面呈魏氏体形态析出片状η相。冷变形GH350合金在980 ℃开始发生再结晶,1 010 ℃可完全再结晶。对二阶时效后冷变形GH350合金的高温拉伸实验表明,随着一阶时效温度的升高,合金的高温塑性增加,强度降低。     

超高温NiAl合金锥形薄壳件制备成形一体化新工艺

针对NiAl合金板坯制备及板坯成形锥形薄壳件存在的材料流动及组织性能控制困难的问题,提出了一种制备成形一体化新工艺。该工艺是将塑性成形和反应合成在同一工步中,即先将Ni/Al叠层箔置于模具中进行塑性成形,随后对成形的Ni/Al叠层箔原位加热加压反应合成NiAl合金薄壳件。采用三维扫描仪及Geomagic Studio/Qualify对锥形薄壳件的形状精度进行了分析,采用扫描电子显微镜( Scanning Electron Microscope, SEM )和电子背散射衍射( Electron Backscatter Diffraction, EBSD )技术对其微观组织进行了表征,并对构件的高温力学性能进行了测试。结果表明,采用该新工艺制备的锥形薄壳件成形效果良好,整体型面偏差尺寸在±0.1 mm以内;构件沿轴截面壁厚平均偏差为0.012 mm,沿横截面壁厚平均偏差为0.072 mm,构件轴截面壁厚分布均匀性及组织成分均匀性高于横截面。构件高温力学性能稳定,1000 °C时平均屈服强度为77.8 MPa,平均抗拉强度为82.6 MPa。NiAl合金构件的微观晶粒形貌与Ni箔的初始热处理状态及Ni/Al箔的初始厚度有关,未退火的Ni箔将延缓粗晶区晶粒的长大,减小初始箔材厚度可实现晶粒的进一步细化。     

Ni3Al基IC6返回料合金的显微组织与力学性能

利用带能谱的扫描电镜（SEM／EDS）和透射电镜（TEM）等分析手段研究了返回料添加比例对Ni3Al基合金IC6成分，显微组织及力学性能的影响。结果表明，返回料的加入对合金中主量元素的成分没有明显影响，但C，N含量随返回料加入比例增加而升高；除了在枝晶间析出了一些M6C碳化物颗粒外，IC6返回料合金的显微组织与新料合金没有明显差别；返回料的加入对IC6合金的室温拉伸性能几乎没有影响，高温持久性能略有下降，冷热疲劳性能明显恶化。建议在实际生产中返回料添加比例不超过50％。     

异种铝合金环形构件的搅拌摩擦焊接工艺

为实现异种铝合金环形构件的高精度装配与连接,文中设计一种卧式串联型轴向移动转径向伸缩的搅拌摩擦焊接工装。结果表明,采用此工装成功实现铝铜系/铝镁系异种铝合金环形构件的高精度装配与高质量焊接,接头内部质量达到了I级接头要求,接头的抗拉强度高于245 MPa,延伸率高于16%,且所有接头均断裂在铝镁系铝合金母材一侧,说明该接头的整体性能要优于铝镁系铝合金母材性能,解决了铝铜系/铝镁系异种铝合金熔焊易出现焊接裂纹的工程难题。     

A357铸造铝合金力学性能研究

研究TA357铸造铝合金在室温及150℃高温条件下拉伸力学性能。试验结果表明：在室温条件下,A357-T5铸造铝合金的力学性能略好TA357-T6铸造铝合金;相反,150℃高温条件下,A357-T6铸造铝合金的力学性能略好于A357-T5铸造铝合金。铸造缺陷主要是空穴或氧化铝及氧化硅沉积物。     

粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu合金的制备工艺及组织性能研究

采用粉末热挤压法制备了一种Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金,研究了粉末粒度和挤压比对合金组织和力学性能的影响。结果表明,400℃挤压时,粉末中位径D50=28.38μm和挤压比λ=25可使挤压合金获得最好的力学性能,挤压合金经过460℃/2.5h水淬+120℃/24h空冷(T6)处理后的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为731MPa,670MPa和6.2%;晶粒细化是挤压合金力学性能随粉末粒度减小而提高的原因;挤压比λ为9～25时,挤压合金力学性能随挤压比增大而提高;λ=36时,挤压合金力学性能降低的原因是MgZn2析出相粗大和发生完全动态再结晶。     

喷射沉积A1-Si-Fe-Mn-Cu-Mg合金的微观组织与力学性能

利用喷射沉积技术制备了Al-20Si-5Fe-(0～3)Mn-3Cu-1Mg合金。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射和拉伸试验等手段研究了喷射沉积合金的微观组织和力学性能，分析了不同Mn含量对合金组织演变的影响。结果表明，当合金中加入3％Mn时，组织中针状的Al-Si-Fe金属间化合物被颗粒状的Al     

高性能钛合金粉末冶金技术研究

采用热等静压预合金粉工艺对Ti-6Al-4V钛合金粉末冶金技术进行了研究，同时就原料粉状态对粉末钛合金性能的影响进行了初步研究，并进行了近净形成型工艺试验。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，且可实现近净形成型；这说明预合金粉工艺在制备高性能、低成本钛合金部件方面有良好的应用前景。