激光选区熔化Al-Mg-Sc-Zr合金各向组织与损伤容限性能

研究激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形Al-Mg-Sc-Zr合金材料不同取向的显微组织特征、拉伸和损伤容限性能。结果表明：YZ截面为细小的等轴晶和粗大的柱状晶组成的双峰组织,XY截面由细小的等轴晶组成;0°和90°方向屈服强度、抗拉强度均超过500 MPa,各向异性较小,但堆积层间存在的未熔合缺陷使得90°方向断裂伸长率明显低于0°方向;0°和90°CT试样K_IC分别为21.41 MPa·m^1/2和20.89 MPa·m^1/2,在柱状晶区域裂纹扩展阻抗低,导致90°CT试样K_IC稍小;显微组织和缺陷是影响裂纹扩展性能各向异性的主要因素,在近门槛区未熔合缺陷起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时裂纹扩展速率更快;在稳态扩展区显微组织的影响起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时为穿晶断裂,裂纹扩展阻抗较高,裂纹扩展速率较低。     

TC17 合金焊接接头显微组织与疲劳裂纹扩展特性

研究了TC17钛合金惯性摩擦焊焊接接头的疲劳裂纹扩展规律,并利用光学显微镜、扫描电镜对材料的显微组织和断口形貌进行分析。结果表明:TC17钛合金母材为α+β网篮状组织,晶粒较大;焊缝区和热影响区内可以看到明显的原β相晶界,焊缝区的原β晶粒较细小,热影响区的原β晶粒较粗大,晶粒内部存在细小的α相。在室温下,当ΔK≤15 MPa.m1/2时,焊缝区疲劳裂纹扩展速率较小,而当ΔK≥15 MPa.m1/2时,焊缝区的扩展速率最大,其次是热影响区,母材的裂纹扩展速率最小;在高温下,焊接接头各部位的裂纹扩展速率相差不大,均小于室温。     

不同片层组织对TC4-DT钛合金裂纹扩展行为的影响

采用三种β热处理制度对TC4-DT钛合金板材进行热处理,调整合金的显微组织和损伤容限性能.利用金相显微镜对不同热处理制度下合金的片层组织特征参数进行观察,分析了不同片层组织对合金疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,粗片层组织的疲劳裂纹扩展速率在近门槛区对组织比较敏感;在Paris区,细片层组织具有较低的疲劳裂纹扩展速率,随着片层厚度的增加,裂纹扩展速率加快;合金在β区短时保温具有更好的综合性能.     

选区激光熔化TC4小裂纹扩展特性数值模拟

发展了一种考虑微观组织的选区激光熔化（SLM）钛合金TC4小裂纹扩展数值模拟方法。基于SLM TC4的微观组织观测结果,利用Voronoi算法并通过晶体取向筛选,实现了微观组织建模。在此基础上,采用扩展有限元法建立了SLM TC4材料小裂纹扩展行为模拟方法,探究沉积方向以及晶粒尺寸、晶体取向等微观组织对小裂纹扩展速率的影响规律。结果表明:沉积方向影响材料的裂纹扩展抗力,沉积方向与裂纹扩展方向平行时,材料抵抗疲劳小裂纹扩展的性能相对更好。晶粒尺寸影响小裂纹扩展速率,晶粒尺寸越大,小裂纹扩展速率越快。晶体取向影响速率的波动性,不同晶体取向材料的小裂纹扩展速率上下界有明显差异。      

组织类型对钛合金损伤容限性能的影响及电镜原位观察

采用扫描电镜(SEM)原位拉伸、原位疲劳方法研究TA15钛合金三种类型组织的裂纹尖端形状和疲劳裂纹扩展速率及扩展过程,并与宏观力学性能对比.结果表明,片状组织由于裂尖钝化、裂纹扩展路径曲折及分枝,损伤容限性能比等轴、双态组织好,即断裂韧性最高,疲劳裂纹扩展速率最低.     

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。     

微观结构对718合金蠕变裂纹扩展行为的影响

本文研究了微观结构对718合金蠕变裂纹扩展行为的影响,对两种不同晶粒尺寸和三种不同碳化物分布的试样在650℃进行蠕变裂纹扩展试验。结果表明晶粒尺寸和碳化物结构显著影响蠕变裂纹扩展速率,蠕变裂纹扩展速率与晶粒尺寸成反比关系。碳化物成排且平行于裂纹试样的蠕变裂纹扩展抗力显著低于碳化物成排且垂直于裂纹的试样,更低于碳化物细小且均匀分布的试样。蠕变裂纹扩展速率与晶粒尺寸的反比关系归因于晶粒尺寸的增大使扩散路径增长,从而导致了微裂纹萌生和长大时间的增加。微观结构对718合金蠕变裂纹扩展行为的影响用蠕变裂纹扩展机理的三阶段模型给予了很好的解释。     

氧化物弥散强化MGH956合金冷轧板材的再结晶

对氧化物弥散强化MGH956冷轧板材再结晶退火后可形成较为均匀细小和极其粗大两种完全不同晶粒组织状态的再结晶行为进行了研究。采用光学显微镜对冷轧板材在700~1350℃,1~120min等温退火后的组织检验结果显示:这两种晶粒组织状态的再结晶在起始和完成温度、起始形核位置、及长大速率等方面均存在显著差异,表明MGH956冷轧板材的再结晶并非仅以一种,至少可以两种不同的机制形成,并且,这两种机制还可共同发生在同一板材,导致MGH956板材再结晶组织形貌呈多样性,晶粒尺寸出现极为明显的差异。     

双光束激光焊钛合金T形接头的组织特征与力学性能

利用双侧激光同步焊接的方法获得TC4合金T形接头,对接头进行光学显微组织观察以及拉伸性能测试,分析了接头的显微组织与力学性能。结果表明,T形接头母材显微组织为α+β等轴组织。焊缝区显微组织由粗大的β柱状晶和网篮状马氏体组成,蒙皮侧焊缝区柱状晶和马氏体晶粒比加强筋侧细小。热影响区显微组织由细小的针状马氏体、针状α相和少量等轴初生α相组成,蒙皮侧热影响区比加强筋侧窄。T形接头焊缝区拉伸强度大于母材,接头拉伸断裂均发生在离焊缝中心较远的母材上。     

铸造镍基高温合金疲劳裂纹的形成与扩展

 本文对铸造镍基高温合金光滑板试样（经过热等静压处理）疲劳裂纹的形成与扩展进行了研究。扫描电镜观察到裂纹在碳化物、显微疏松及其附近的基体上形成。着重观察了裂纹从20～2000μm长度范围内的扩展行为,以及从微观裂纹到宏观裂纹转变的特征。从裂纹长度和循环次数的关系可以看到小裂纹（<1000μm）的扩展是不连续和不规则的,它表明显微组织（特别是晶界）对裂纹扩展速率有影响。但是,用裂纹的平均扩展速率仍可以描述小裂纹的长大过程,小裂纹的扩展速率至少比长裂纹的扩展速率高一个数量级。     

Y2O3对MGH956合金的TIG焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊对1.3mm厚的MGH956合金进行原位合金化焊接,对比研究了未添加,添加质量分数为2％,4％和6％的Y2O3对焊缝显微组织及力学性能的影响.结果表明:添加Y2O3后的焊缝组织以等轴晶为主,焊缝晶粒细小均匀,没有明显的金属氧化物聚集现象,并且有新的增强相颗粒析出.Y2O3的添加不仅细化了晶粒,还提高了接头的显微硬度和抗拉强度,从而改善了焊接接头的力学性能.Y2O3添加量为4％时接头抗拉强度最高,平均抗拉强度为605MPa,达到母材的84％.     

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。     

TA15钛合金电子束焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展行为研究

对TA15电子束焊接接头的熔凝区和热影响区的显微组织、硬度、疲劳裂纹扩展速率、以及疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:熔凝区的显微组织主要为粗针状α′马氏体组织,热影响区组织为α′马氏体组织+条片状的α相和β相,由接近熔凝区组织向母材组织过渡。母材的硬度较低,熔凝区平均硬度最高,热影响区的硬度介于两者之间。疲劳裂纹扩展速率高低与其显微组织密切相关,含塑性较好的片状α相较多的热影响区比熔凝区有较高的裂纹扩展抗力。     

均匀化退火对铸造高铝青铜的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪等分析设备对一种新型高强度、高耐磨铸造高铝青铜在不同温度与时间均匀化处理后的显微组织和力学性能进行了研究分析.研究结果表明,铸造高铝青铜经均匀化退火可消除铸造偏析,提高机械性能.在均匀化退火过程中,偏析原子通过固溶和形成强化相来改善铸造合金的显微组织,当组织为在β相上弥散分布着均匀、细小、圆整的κ相时,合金具有较好的力学性能;试验铸造高铝青铜的显微组织和力学性能随均匀化退火温度和时间发生变化,通过对比试验,确定出最佳的均匀化退火工艺为950℃/9h.     

2524与7150铝合金激光焊T型接头的组织与性能

介绍了2524与7150铝合金激光焊T型接头优化的工艺参数,并研究了T型接头在优化工艺下的显微组织与力学性能,进行金相分析、显微硬度测试与接头拉伸试验。结果表明:优化工艺下焊缝没有裂纹、气孔,金相组织晶粒细小、致密,焊缝区域的硬度最低;T型接头x方向的拉伸强度达到384 MPa,z方向的拉伸强度为236 MPa。     

前进速率对搅拌摩擦加工ZK60镁合金组织和力学性能的影响

对铸态ZK60镁合金进行搅拌摩擦加工,在转速为800r/min,前进速率为50~200mm/min的条件下,获得表面平整、无宏观缺陷的材料,并对其组织和力学性能进行研究。研究结果表明:剧烈的塑性变形使搅拌区的晶粒相对于铸态母材得到了明显细化,随着前进速率的增加,搅拌区平均晶粒尺寸先减小后增大。搅拌区细晶组织的显微硬度及抗拉强度相比于铸态母材有所提高,而伸长率显著提高。在转速为800r/min,前进速率为100mm/min的加工条件下,搅拌区的晶粒最为细小均匀,其平均晶粒尺寸为6.9μm,材料的硬度、抗拉强度和伸长率分别为70.1HV,276 MPa和31.6%。     

TA15钛合金大锻件两种模锻工艺的组织性能对比研究

采用相同规格TA15棒材分别利用800MN模锻压力机、1MJ对击模锻锤制备同种形状钛合金大型航空模锻件,对两种模锻条件下的锻件组织及力学性能进行了对比研究。结果表明:800MN制备的锻件塑性流线分布好,每火次变形量大、变形速率低,比1MJ锻件再结晶晶粒尺寸小、等轴初生α相比例高且颗粒更加细小,室温、500℃高温拉伸性能以及冲击韧性和断裂韧性均有所提高。     

紧固件用TC16钛合金强化热处理工艺研究

利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸实验机,研究不同热处理工艺下TC16钛合金的显微组织及力学性能.结果表明:退火后的组织为等轴α+β,晶粒大小约为1μm;固溶处理的组织为初生α+α"+亚稳β,随着固溶温度的升高,初生α相减少,抗拉强度不随固溶温度的变化而变化,屈服强度较退火态下降较大,屈强比仅为0.4～ 0.47;时效处理后的组织为初生α+α+β,α、β呈片状相间分布于原始β晶粒内,时效处理后的抗拉强度最高可达1226MPa,强塑积最高达21834MPa.％;退火态与固溶态的拉伸断口为韧性断口,而时效处理后的拉伸断口为准解理断口.     

7050-T7651铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学拉伸试验机，研究160 mm 7050-T7651铝合金特厚板不同厚度位置的金相组织、晶粒取向、织构类型、时效纳米析出相分布以及力学性能的差异。结果表明：从板材表层到心部，组织中的第二相粒子含量降低，但尺寸增加；板材表层以小角度晶界亚结构组织为主，小角度晶界比例在79%～85%之间，而板材心部小角度晶界的比例为58%左右，相比于板材表层小角度晶界比例降低了26.6%～31.8%；板材表层以{001}<110>剪切织构为主，占比为3.64%，并随厚度增加，变形织构组分含量逐渐增多；板材厚度方向力学性能呈现出沿厚度表层-心部-表层方向先降低后升高的趋势，且力学性能最优位置均为板材表层位置。     

航空用Al-Cu-Mg铝合金疲劳行为研究

采用轴向加载疲劳试验方法,研究了航空用2124-T851铝合金板材不同取样方向、试样形式以及实验应力比下的疲劳性能;并通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌。结果表明:2124-T851铝合金板材具有良好的耐疲劳损伤性能,疲劳极限随应力比的增加而增大;缺口的存在大大降低了材料的疲劳极限,光滑试样(K t=1)的疲劳极限大约是缺口试样(K t=3)的2倍;板材横向疲劳极限高于纵向疲劳极限,且应力比越小差异越大。断口形貌具有典型的疲劳断口特征,由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速断裂区三部分组成,裂纹萌生一般位于表面夹杂或缺口等缺陷引起的应力集中处。