AA 7055铝合金板材的微观组织与力学性能

研究AA 7055-T7751板材不同厚度层的力学性能,并采用电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、小角度X射线散射(SAXS)等分析技术研究板材不同厚度层的微观组织。结果表明:从板材表层到厚度中心,再结晶程度从69%下降到19.1%,亚晶粒尺寸从10μm减小到2μm;板材厚度中心主要为轧制型织构,远离中心层其含量逐渐减少,板材表层主要为剪切型织构;板材主要强化相为盘状η'相,其盘面半径为3.7 nm,厚度为1~3 nm,与基体的共格应变约为0.0133;板材不同厚度层沿轧制方向的拉伸屈服强度近似呈线性变化:σ_y=-38.7S+604.8(0≤S≤1)。     

7075-T6铝合金厚板FSW焊缝沿厚度方向上的显微组织演变规律

采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和背散射电子衍射（EBSD）技术表征7075铝合金厚板搅拌摩擦焊（FSW）焊核中心区的微观结构，研究沿焊缝厚度方向上的显微组织演变规律。结果表明，焊核中心区发生了明显的动态再结晶，由原始粗大的板条状组织转变成了细小的等轴晶；随着距焊缝上表面距离的增加，中心区等轴晶晶粒尺寸呈现逐渐增大的趋势。其中，中心区上部4 mm处的晶粒尺寸最小，仅为7.8 μm；底部19 mm处的晶粒尺寸最大，达18.6 μm。中心区动态再结晶分数随距离的增大而逐渐减小，从中心区顶部1 mm处最大值90.4%减小至底部19 mm处最小值57.5%。受动态再结晶影响，焊核中心区主要以大角度晶界（HAGB）分布为主，且中心区大角度晶界随距离的增加呈逐渐降低的趋势；但每一个典型位置处的大角度晶界分布呈现先增大后减小的趋势，且在45°左右时达到最大值；此外，中心区并没有强取向组织产生。同时，焊核中心区主要以细小、弥散的二次析出强化相η相为主，且二次析出强化相颗粒尺寸随距离的增加而呈逐渐增大的趋势，但二次析出强化相颗粒总体数量却呈相反的趋势变化。     

织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

以自行制备的高合金含量的Al-Zn-Mg-Cu合金为试验材料,测试观察挤压带板及其制备的等温模锻件的织构类型及组分强度、组织结构、平面拉伸力学性能及各向异性指数,通过计算{111}112滑移系的施密特因子,采用单晶近似法分析平面拉伸力学性能各向异性与织构的关系,使用霍尔-佩奇定律分析了组织结构与平面拉伸力学性能各向异性的关系,结果表明:合金经剧烈变形后,以变形织构为主,变形织构会引起各向异性,导致合金45°方向强度偏低;挤压形成的纤维组织是引起挤压带板L向及LT向各向异性的主要原因。{110}112Brass织构强度增加,可以抵消纤维组织引起的L向及LT向的各向异性;LT向伸长率低及伸长率各向异性主要是由第二相粒子延晶界的链状分布引起,同时也与织构引起的晶粒强度变化有很大关系。     

TC4板材组织特征与超声检测信号对应关系研究

在大厚度板材在轧制过程中，由于工艺控制不当易引起材料组织分布不均匀、粗大晶粒等问题。本文针对TC4轧制板材，研究超声检测信号对材料内部组织分布的表征情况。结果表明，声波垂直于板材流线方向入射时，声衰减分布均匀；而平行入射时，声衰减分布极不均匀，呈条带状分布。为此，对引起不同声波衰减的截面进行组织分析，金相观察发现超声波衰减与材料内部α相的分布及形态有关：声衰减小的区域，材料内部等轴α相较多，晶粒细小，分布均匀；声衰减大的区域，α相被明显拉长。     

冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响

对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验，分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。不同冷轧变形量研究结果表明：随着变形量的增加，冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带，织构组织逐渐增强，退火孪晶界逐渐消失，板材硬度随之增大。不同热处理状态研究分析表明：980℃×10 min固溶处理后，变形量小于20%时，板材中仍残留有变形晶粒和位错，随着变形量增加再结晶逐渐发生，晶粒度尺寸逐渐细化，板材硬度随变形量的增加而升高；变形量达到25%以上时，固溶态板材可完成再结晶，变形晶粒和冷作硬化基本消除，板材的硬度降低至未变形的水平并且不随变形量增加而改变；时效热处理后板材中析出γ’’和γ’强化相，板材硬度显著高于冷轧态和固溶处理态且硬度基本不受冷轧变形量的影响；GH4169合金在980℃下固溶处理而发生再结晶的冷轧变形量门槛值处于5%～10%范围内，完全再结晶的冷轧变形量门槛值为25%左右。综合考虑实际生产情况，GH4169合金板材优化的制备工艺为冷轧变形量大于25%，相应的固溶处理制度宜选择为980℃×10 min。     

2524铝合金薄板平面各向异性研究

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、XRD反极图测定和透射电子显微分析等方法研究了冷轧态和T3态2mm厚2524铝合金薄板不同取向条件下的显微组织和拉伸力学性能.以{110}<112>单组分织构模型为基础,研究了织构与平面各向异性的关系.结果表明,2524冷轧态和T3态铝合金薄板在与轧制方向成45°和60°方向上的强度较0°、30°和90°方向上的强度低,延伸率则是45°方向上最高;轧向力学性能优于横向力学性能;冷轧态合金薄板的平面各向异性高于T3态合金板材;2524冷轧态合金薄板的主要织构为{110}<112>,次要织构为{311}<112>;2524-T3态铝合金成品薄板的主要织构为{110}<001>;2524铝合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切有关,其中晶体学织构是造成合金板材平面各向异性的主要原因.     

Mo含量对IN718合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析等手段,研究Mo对IN718合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mo抑制晶界δ相析出,当Mo含量高于5.50%时,晶界上不再析出δ相,转而析出白色颗粒状Laves相,Mo含量升高,Laves相析出数量增加;Mo对晶内强化相析出类型无影响,Mo含量升高,盘状γ″相和球状γ′相析出数量无明显变化,但析出尺寸明显减小;经过标准热处理后,Mo略微降低IN718合金的室温抗拉强度和680℃屈服强度,但可大幅提高合金680℃/725 MPa持久寿命;Mo对合金的持久塑性无明显影响。     

Al-Zn-Mg-Cu合金多道次热变形及固溶处理过程中的晶粒演变

定量研究Al-Zn-Mg-Cu合金多道次热变形及固溶处理过程中的晶粒演变。采用Gleeble 1500D热模拟机进行热压缩实验,采用电子背散射衍射(EBSD)定量表征微观组织。主要研究变形量、变形道次、变形温度以及变形速率对平均晶粒尺寸、再结晶体积分数、大小角度晶界比例等微观组织特征的影响。结果表明:平均晶粒尺寸、再结晶体积分数以及小角度晶界比例均随着变形道次的增加而降低;随着温度的升高,大角度晶界比例减小,小角度晶界比例升高;平均晶粒尺寸和大角度晶界比例随着变形量的增大而减小,而小角度晶界比例的变化则呈现出相反的趋势。     

中间退火对2E12铝合金组织和性能的影响

通过对比分析2E12薄板冷轧后引入中间退火和未采用中间退火的板材显微组织以及力学性能测试结果,研究中间退火对板材的晶粒、织构以及力学性能的影响。结果表明,引入中间退火的板材晶粒较为粗大呈现不完全再结晶的嵌套组织,未采用中间退火的板材显微组织为细小等轴晶粒;采用中间退火和未采用中间退火的板材基本力学性能相当,但采用中间退火工艺的板材裂纹扩展速率较低;获取细小等轴晶粒增加强度和塑性的同时增加了相邻晶粒的取向差,不利于降低裂纹扩展速率。     

7085-T651铝合金特厚板组织性能的不均匀性

采用拉伸实验、剥落腐蚀实验、显微组织、化学成分、扫描电镜以及透射电镜和差示扫描量热法分析等手段,研究7085-T651铝合金特厚板组织性能的不均匀性。结果表明：110 mm厚7085-T651特厚板不同厚度层显微组织、力学性能和剥落腐蚀性能存在明显的不均匀性;1/4厚度层抗拉强度最低,为540 MPa,抗剥落腐蚀性能最差,腐蚀等级为EB级;心层抗拉强度最高,为580 MPa;表层抗剥落腐蚀性能最好,腐蚀等级为EA级;1/4层再结晶分数最多,约为47.7%,尺寸较大,约为105μm,晶界及晶内均有平衡相析出,时效析出相尺寸较小,因而力学性能及抗剥落腐蚀性能均最差;中心层再结晶分数最少,约为14.8%,存在大量亚晶,残余的 Al7 Cu2 Fe 相最多,约为1.43%,晶界平衡相尺寸、时效析出相尺寸及PFZ宽度均较大,因而力学性能较好而抗剥落腐蚀性能较差。     

三种高强铝合金高温组织实时观察研究

2219、2A14、2195铝合金是航天领域常用的三种结构材料，特别是2195合金，因其密度低、比强度和比刚度高等优势在航天的应用越来越广泛。本文基于高温金相实时观测系统，在50 K/min加热速率下对强化态（固溶+时效）下的三种铝合金常温（约25℃）至软化温度（约600～660℃）下微观组织及相组成的变化过程进行了实时观察。结果表明：强化态下的三种铝合金均在高于其固相线的温度下发生了熔化，高温金相视场中的初始熔化位置位于圆形相（含有Al、Cu元素）附近，而块状相（含有Al、Cu、Fe等元素）则最后发生熔化。重新凝固后材料显微硬度降低50%左右，表明基体中的增强相减少；先析α相中Cu含量降低，大部分Cu元素均富集于晶界上形成接近共晶成分的网状富Cu相；未溶块状相熔点较高，重新凝固后被推移到晶界。对三种铝合金分析对比结果表明，2195合金固液温度区间最小，高温下形成的网状富Cu液膜最容易被拉开，因此该材料热裂纹敏感性最大。     

钛合金板材制备技术的现状及展望（下）——中厚板制备技术

梳理了钛合金中厚板制备技术的概况,整理了不同组织类型（等轴、全片层、网篮组织）钛合金中厚板轧制成形过程的控制要点,分析了钛合金中厚板制备技术的现状及问题,并给出了解决方案。通过梳理近α钛合金、α?+β钛合金和β钛合金的制备工艺,分析板材轧制过程的显微组织和织构特征,对比不同组织类型板材的力学性能,提出了钛合金中厚板析出相、组织、织构及性能的调控方法,阐明了钛合金中厚板制备技术的关键控制要点,剖析了钛合金中厚板产品的现存问题,包括翘曲度问题、残余应力大、超声探伤水平不稳定性等,并给出了具体解决方案。最后,展望了国内钛合金板材制备技术的3项研究重点和2个发展方向,旨在推进钛合金板材关键产品的特种制造和常规产品的标准化作业水平。     

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.     

固溶前退火处理对2050铝锂合金冷轧薄板力学性能与组织的影响

采用拉伸性能测试、电子背散射衍射分析(EBSD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),研究了固溶前退火处理(300℃/4 h,400℃/2 h)对2050铝锂合金冷轧薄板T8时效后力学性能、晶粒组织和析出相的影响。研究结果表明:固溶前退火处理导致2050铝锂合金冷轧薄板固溶态不完全再结晶数量增多,晶粒长厚比增大,小角度晶界比例增加,同时使合金Goss织构密度增大。T8时效后主要强化相为T_1相和θ′相。固溶前退火处理可导致后续T8时效时T_1相在不同{111}_(Al)面上析出差异,其中部分{111}_(Al)面上T_1相析出减少,而预拉伸变形时承受高分切应力{111}_(Al)面上T_1相析出增加,从而影响合金的力学性能。固溶前300℃/4 h退火处理可使T8时效后合金屈服强度和抗拉强度提高,伸长率基本保持不变。     

2198铝锂合金后续热处理制度及对织构影响的研究

通过力学性能和组织观察研究了2198新型铝锂合金的后续固溶时效热处理制度,并通过XRD衍射仪对原始板材和热处理之后的板材进行织构测算。对比分析表明：2198铝锂合金最佳固溶制度选为500℃×1 h小时,最佳时效制度定为175℃×20小时。经过重新固溶时效后,材料组织形貌、力学性能基本保持不变而延伸率变化小于3%。原始板材织构主要存在着较强的{-110}〈-1-12〉组分以及{001}〈0-10〉,{-3311}〈-1-10〉和{-5512}〈3-95〉组分,但经过重新固溶时效之后,主要织构变为{-110}〈-1-12〉,{-3313}〈-1-10〉和{-112}〈1-11〉组分,呈明显弱化趋势。从而改善此合金趋于各向同性条件下的抗疲劳性能与耐蚀性能。     

石墨和铜的含量对银基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了银-石墨-铜-碳纤维复合材料，通过金相、XRD分析和物理性能测试等手段，对不同石墨和铜含量的银基复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明：随着石墨含量的增加，硬度减小，电阻率升高；而铜对材料起强化作用的同时，随着其含量的增加，电阻率升高；石墨和铜的含量分别选择在4％～9％和5％～7％之间为宜。     

退火处理对Ti-55531 钛合金组织与性能的影响

对退火处理后的Ti-55531钛合金α片层宽度、β晶粒尺寸、晶界仅相不连续度和针状α相比例等特征进行了定量表征和统计分析,探讨了随着退火温度的升高,Ti-55531钛合金显微组织及其力学性能的相关性。结果表明,在β相区退火处理,退火温度的升高将引起晶内α片粗化长大,平均β晶粒尺寸从86μm增大到210μm,晶界不连续度降低,针状仪相的相比例先降低后升高。β晶粒尺寸与延伸率、静韧度、裂纹形成功负相关,与裂纹扩展功正相关;晶界不连续度与静韧度正相关;针状α相比例与屈服强度正相关。     

Al含量对耐热Mg-Al-Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Mg-(4～7)Al-2Sr系列四种合金的显微组织、拉伸和蠕变性能及Al含量对其组织和性能的影响.Mg-(4～7)Al-2Sr系合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相构成.Al含量为4%时在晶界处形成了离异共晶和少量层片共晶Al4Sr相及大块的三元τ(Mg-Al-Sr)相.Al含量的增加使Al4Sr全部转变为更加粗大的层片状共晶,同时共晶相的体积分数增加而τ相体积分数减小,当Al含量6%时全部为α-Mg+Al4Sr共晶组织.Al含量继续升高到7%后,基体中形成了少量的Mg17Al12相.含Al 4%和5%的合金中Sr抑制了显微组织中Mg17Al12相的形成和高温下的非连续析出,并且在高温100h蠕变后显微组织没有发生明显变化,有较好的蠕变抗力.三元τ相比Al4Sr有更高的热稳定性,因此在Al含量低于6%时,随着Al量增大,τ相减少而Al4Sr相增加,导致合金蠕变性能有所下降;Al含量高于6%时,胞状Mg17Al12相非连续析出,Al含量增大使析出相增多,蠕变性能也逐渐下降.     

不同预变形量T8态时效2195铝锂合金微观组织与强度贡献

以21 mm厚度2195铝锂合金板材为对象，研究了T8态时效时预变形量对其微观组织及力学性能的影响以及不同因素对屈服强度的贡献。结果表明：随着预变形量增大，时效时析出的T1相尺寸减小，数密度增大；而θ′相尺寸和数密度都减小。148 ℃/38 h时效时，预变形量从3%增加到15%，屈服强度由596 MPa增大到638 MPa，但伸长率由13.8%降低到10.7%。随着预拉伸量逐渐增大，时效析出相对屈服强度贡献逐渐降低，而加工硬化对屈服强度的贡献逐渐提高。合金的屈服强度取决于加工硬化和时效析出强化的共同作用。     

航空发动机用β锻TC17钛合金时效析出行为研究

采用扫描电子显微镜对β锻TC17钛合金的时效析出行为进行研究,并以拉伸性能和断裂韧度试验表征不同时效处理对其力学性能的影响。研究结果表明:经两相区固溶+不同时效温度热处理后,α相在β相基体上析出、形核、长大。随着时效温度的升高,次生α相含量逐渐降低且分布不弥散,抗拉强度线性下降,塑性升高,断裂韧度线性升高。经630℃不同保温时间的时效,短时间次生α相呈针状,随着保温时间的延长,次生α相厚度d从42nm粗化至138nm,含量ωa从12.6%下降至4.5%。抗拉强度R_m与次生α相厚度、含量呈R_m=1.01ωa-0.95d+1274.1关系变化。次生α相的厚度降低和含量增加均能使抗拉强度提高,塑性和断裂韧度降低。