时效时间对高压气瓶用Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响

研究了时效时间对高强高韧Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响。结果表明:560℃保温,在1h之内,冷轧管内α析出相尺寸和相含量迅速增大,冷轧管的抗拉强度受α析出相含量和大小以及位错与孪晶等畸变能的影响,先升高后下降,塑性仅受α析出相的含量和大小的影响,迅速升高;1～4h之间,α析出相长大速度变缓,α析出相含量增加速度显著变慢,抗拉强度仅受α析出相含量和大小的影响,先升高后下降,塑性继续升高到峰值;4～24h之间,α析出相含量增加速度非常缓慢,α析出相长大速度更加缓慢,α析出相粗化,抗拉强度下降,塑性下降,发生过时效。     

固溶时效处理对新型超高强钛合金组织和力学性能的影响

针对一种新型Ti–Al–Mo–V–Cr–Zr系超高强钛合金材料,研究了固溶时效处理对其显微组织和典型力学性能的影响。结果表明,原材料显微组织由等轴或短棒状的初生α相和基体β相组成,固溶时效处理后,显微组织由初生α相和弥散分布着大量次生α相的β转变组织组成。时效温度对其力学性能影响显著,随着时效温度的提高,其合金强度下降,塑性呈增加趋势。在520℃时效处理条件下,抗拉强度1508 MPa、屈服强度1439 MPa、延伸率7.6%,具有良好的强度和塑性性能匹配。室温光滑(K_t=1)轴向高周疲劳性能较好,其中值疲劳极限为868 MPa,可为推动其工程化应用提供数据支撑。     

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。     

合金化及热处理对Fe_3Al合金组织和性能影响

研究了不同的热处理条件及添加Mn,Mo,Nb,Cr,V,RE（La-Ce）等合金元素对Fe3Al合金组织和性能的影响。结果表明,Fe3Al合金在B2相区间保温淬火后的硬度值较小,在DO3相区短时间回火硬度值大幅增加,随回火时间延长硬度值呈降低趋势,在本实验的最长回火时间内（50h）硬度稍有提高;TEM分析表明,这与回火过程中DO3畴的尺寸变化有关;合金化后Cr和V的加入降低合金硬度,其它几种元素都提高了合金的硬度;SEM分析表明合金元素的作用机理不同：Cr软化了合金,Mo主要产生固溶强化,Mn、V、Nb加入后有第二相析出,RE元素主要偏析在晶界,细晶强化。     

Mar-M247铸造高温合金平衡析出相热力学计算与分析

以Mar-M247合金为对象,通过热力学模拟计算,研究合金元素变化对平衡析出相、合金初熔温度和终熔温度的影响规律。结果表明:合金的主要平衡析出相为γ'相、MC、M6C、M23C6型碳化物、μ相及MB2、M3B2型硼化物,合金凝固过程中Hf和Ta元素偏析比较严重;在成分标准范围附近波动时,对初熔温度影响最大的合金元素为Cr、Mo、Ti、Hf;碳化物的析出温度和析出量均随C含量的增加呈线性递增趋势;另外,Hf、Ti、Ta含量的提高有利于MC型碳化物的析出;Cr含量的提高有利于M23C6型碳化物的析出;而W和Mo含量的提高则有利于M6C型碳化物的析出;μ相主要受Mo和W元素影响,随着二者含量的升高。μ相的析出温度和质量分数均升高;Al、Ti和Ta含量变化均会影响合金中γ′相的析出量及析出温度,并且三者对于γ′相的影响程度依次减弱。     

TB17钛合金等温时效析出行为

采用X射线衍射( XRD)、透射电子显微镜( TEM)、光学显微镜( OM)等对新型超高强韧 TB17钛合金次生α相转变动力学进行研究。实验结果表明,该合金经β相区固溶,520℃不同保温时间时效后,片层次生α相在β相基体上析出、形核、长大,并且与基体具有柏氏共格关系。短时时效后次生α相呈针状,随着保温时间延长,次生α相粗化呈短棒状。析出相含量对TB17钛合金强化具有重要影响,TB17钛合金在完全析出过程中,次生α相含量增加,时效硬化作用增加。 TB17钛合金次生α相等温相变动力学采用 JMAK方程进行描述。     

二次时效处理对Ti40合金力学性能的影响

研究了四种不同二次时效热处理制度对β型阻燃钛合金Ti40力学性能的影响,并分析合金的微观组织.结果表明,延长550℃时效保温时间,合金塑性降低明显;时效温度从550℃提高到700℃,对塑性影响较大,特别是热暴露后的塑性降低较快;对相的分析表明其原因主要是时效时间的延长和温度的提高都会增加Ti5Si3相的析出与长大;但延长时效时间和提高时效温度可以有效提高材料的持久性能.     

K488合金平衡相的热力学计算

利用Thermo-Calc热力学计算软件,对K488合金平衡相和合金元素对析出相的影响规律进行了计算和实验两方面的分析。计算和实验结果均表明:合金的平衡相主要有γ、γ'、σ、碳化物,合金凝固过程中Mo,Ti偏析比较严重;随着C和Nb含量的增加,MC的析出量增加而析出温度降低,Ti元素则相反;Al、Ti元素含量的增加,γ'相析出量和析出温度逐渐增加;Cr含量对σ相的析出量和析出温度影响最大;计算和实验结果具有较好的一致性。     

基于热力学计算对GH4169合金的成分设计

利用Thermo-calc热力学计算软件和相应的镍基高温合金数据库,预测了GH4169合金在凝固过程中合金元素在液相中再分配的规律,结果表明,Nb元素在凝固过程中偏析最为严重,Mo,Cr等元素也存在一定程度的偏析。综合分析了主要合金元素对GH4169合金的两相区温度差以及平衡析出相的析出规律,尤其是对强化相γ'以及"黑斑"中的主要组成相δ相析出规律的影响。结果表明,合理调整GH4169合金中的主要合金元素的含量后,可以缩短合金两相区温度差,促进强化相γ'相的析出,同时抑制δ相的析出,从而得到偏析少、性能稳定的GH4169合金。     

基于同步辐射技术的WE54镁合金原位时效研究

利用原位同步辐射技术对WE54镁合金时效过程进行研究。通过对比固溶态(T4)和固溶后冷轧预变形(T4-D)两组合金,揭示WE系列合金在300℃时效温度下析出相演变过程以及预变形对时效析出动力学的影响。原位时效研究表明:T4-D合金的强化相β1(Mg3(Nd, Y))在时效开始3 min后快速形核;时效9 min后β1开始向β(Mg14Nd2Y)转变,时效36 min后此转变结束,此后β占主导地位;对于T4合金的时效析出过程,β1在时效开始6 min后形核;时效18 min后β1开始向β转变;时效78 min后此转变结束。同步辐射衍射结合透射电子显微镜(TEM)结果分析发现:通过轧制预变形可以加速合金的时效进程并促进形成网状分布的时效析出相,这种分布有利于合金获得良好的时效强化效果。     

时效对0Crl5Ni5Cu2Ti钢微观组织与力学性能的影响

研究了960℃和1000℃固溶处理后,时效对马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr15Ni5Cu2Ti微观组织与力学性能的影响。钢采用960℃和1000℃固溶处理,在455～460℃时效冲击值出现最低值,断口表现为准解理。强度和硬度在460℃时效出现峰值。主要与组织中细小富铜相共格析出有关。时效温度增加,富铜相长大,强度和硬度降低。     

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。     

长期时效对低膨胀高温合金GH783组织与性能的影响

研究了750℃长期时效对GH783组织与性能的影响.测试了合金的力学性能,并采用光学显微镜和扫描电镜对合金的组织进行了分析.结果表明:GH783合金在750℃长期时效过程中,随着时效时间的延长,γ'相尺寸长大比较明显;β相析出增多;合金的强度和持久寿命有所下降,而延伸率和断面收缩率有所提高.     

Ti6242合金微观组织差异及其演变对拉伸和疲劳性能影响

典型近α型钛合金Ti6242合金制备盘锻件的综合力学性能与其棒材原始微观组织特征密切相关。本研究选取具有明显微观组织特征差别的3种Ti6242钛合金棒材为研究对象,定量化评估不同Ti6242钛合金棒材锻造态、固溶态和固溶+时效态的微观组织差别和演变规律,并讨论棒材微观组织差别和演变对综合力学性能的影响。研究结果显示具有明显差别的不同棒材微观组织在经历相同的固溶和时效处理后,其初生α相体积分数差别趋于相近,而初生α相的尺寸分布和形状分布等微观组织特征仍保留差别;力学性能结果显示室温拉伸力学性能趋于近似,而低周疲劳和保载疲劳力学性能对微观组织特征较为敏感。对比不同特征组织和力学性能分析结果,具有细小非等轴状且没有明显取向集中分布初生α相的棒材原始组织有助于获得更好的疲劳性能。     

Ti-Mo合金β结构稳定性及理论强度的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法和超晶胞法对Mo含量(原子分数)为6.25%～37.5%的Ti-Mo二元合金的结合能和电子结构进行了计算;通过晶胞拉伸变形过程中单原子结合能随拉伸方向晶格常数的变化曲线计算出了合金成分为Ti15Mo1,Ti14Mo2,Ti13Mo3,Ti12Mo4,Ti11Mo5和Ti10Mo6的Ti-Mo二元合金在单向拉伸状态下的理论强度。研究了Mo元素对增强β钛合金稳定性,提高β钛合金强度的作用及作用机理。结果表明:随着Mo元素含量的增加,Ti-Mo二元合金β相的稳定性和理论强度都有明显提高;态密度的分析表明,Ti,Mo成键作用的加强导致了合金理论强度的提高。     

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。     

微量Ag对Al-Cu-Mg-Mn-Zr合金组织与耐热性能的影响

通过力学性能测试、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜观察,研究微量Ag对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.3Mn-0.15Zr合金薄板力学性能和显微组织的影响。结果表明,加入微量Ag后,提高合金的时效硬化能力,缩短峰时效时间。合金的室温抗拉强度和高温耐热性能得到提高,合金力学性能提高的原因在于析出一种更细小弥散的片状Ω相。未添加Ag的合金析出强化相为θ′相和少量S′相;添加Ag后,主要强化相为Ω相和少量θ′相。经固溶时效处理后,两种合金均发生完全再结晶。     

等温锻造Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr稀土镁合金组织性能

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始锻态、等温锻造和时效处理后Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr合金的微观组织进行分析研究。结果表明:等温锻造合金晶粒相对于原始锻态合金细化不明显,但大量的第二相在基体中的弥散析出是等温锻造合金强度略有上升的主要原因;合金在200℃时效过程中,随着时效时间的延长,越来越多细小颗粒及层片状强化相在基体中析出,其最优的时效工艺为200℃/60h;峰值时效合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为379 MPa、245 MPa和4.6%;β'相和长周期相(long period stacking order,LPSO)的大量弥散地在基体中析出是峰值时效合金的主要强化机制。     

抽拉速率对Ti-47.5Al-2Cr-2Nb-0.2B合金的定向凝固组织的影响

采用亚快速定向凝固装置成功地制备了Ti-47.5Al-2Cr-2Nb-0.2B合金定向凝固试样,观察了不同凝固速率下的固液界面形貌、过渡区和稳态区凝固组织.实验结果表明,在2μm/s抽拉速率下,合金界面以胞状界面形态生长,全片层组织(γ+α2)取向与生长方向成0°和45°的夹角,合金凝固时的领先相为β相.在100μm/s凝固速率下,合金界面以枝状形态生长,全片层组织方向与生长方向的夹角为90°,领先相从β相转化为α相.通过将合金中Cr和Nb元素的含量折算成Al的含量,计算Ti-48.3Al合金中α和β相界面生长温度,发现凝固速率达到180μm/s时,领先相可由β相转变为α相,理论计算结果支持实验中的相选择转变过程.     

合金成分对TA15钛合金组织及力学性能的影响

为分析TA15钛合金成分的微小变化与显微组织和力学性能之间的响应关系,利用电子万能拉力试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置测量了4种不同成分TA15钛合金的室温准静态拉伸性能和动态力学性能,结果表明:Zr元素对室温拉伸强度性能影响微弱,随着主合金元素Al、V和Mo元素含量的增加,初生α相含量减小,次生α相片层较细,合金的强度提高,塑性下降;在临界应变率范围内,合金成分的微小变化对动态力学性能的影响微弱,提高主合金元素Al、Zr、V和Mo元素含量,有利于提高合金的临界应变率,且在此临界应变率下具有优异的动态力学性能;对于空冷条件下获得的等轴组织TA15钛合金,初生α相体积分数越小、次生α相片层较细时有利于室温抗拉强度、临界应变率和动态力学性能的提高。