原位拉伸研究热处理对激光选区熔化GH4169合金组织及650℃力学性能的影响

研究热处理制度对激光选区熔化成形GH4169合金组织及高温力学性能的影响。通过自主研发的SEM原位加热拉伸测试平台,探究热处理前后650℃合金力学性能变化与动态组织演变的关系。结果表明：热处理后合金的晶粒形态由柱状晶转化为等轴晶,Laves相溶解,析出大量γ’和γ’’强化相;在650℃下,沉积态合金的屈服强度和抗拉强度分别为574 MPa和740 MPa,热处理态（HSA态）合金的屈服强度和抗拉强度分别为818 MPa和892 MPa,较沉积态分别提升了42.5%和20.1%;沉积态合金表面晶粒起伏更大,协调变形能力更强,塑性流动能力好;裂纹在Laves相周围萌生沿枝状晶向最大切应力方向扩展,样品颈缩后发生剪切断裂;HSA态裂纹在碳化物周围萌生沿晶界扩展,断裂方式为沿晶和穿晶相结合的混合断裂。     

热等静压对激光选区熔化成形GH4169合金持久性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)成形技术制备了GH4169合金,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等分析手段分析了热等静压对SLM成形GH4169合金组织及持久性能的影响规律。结果表明:沉积态合金组织中,沿沉积方向的晶粒为柱状晶,晶粒内枝晶组织细小,枝晶间分布大量Laves相;热等静压处理可有效消除组织中气孔缺陷,溶解大部分Laves相,促使组织晶粒等轴化,并减少后续980℃固溶处理过程中δ相在晶内的析出;热等静压处理能提高合金的持久寿命,但会降低合金的持久塑性。     

低温球磨粉末冶金制备Al-Cu-Mg合金的微观组织及力学性能

利用快速凝固和低温球磨复合工艺制备Al-Cu-Mg合金粉末,通过冷压、热挤压工艺固结成形,并对其进行固溶和自然时效处理,研究该过程中材料的微观组织变化和力学性能。结果表明:球形Al-Cu-Mg合金雾化粉末球磨4h后全部变为层片状,Cu Al2和Al2Cu Mg相发生分解并回溶入α(Al)基体中形成过饱和固溶体;挤压态材料的组织致密(致密度达98.6%),经热处理后平均晶粒尺寸约900nm,自然时效阶段合金中析出大量弥散分布的GP区和S″相;T4态材料的抗拉强度和屈服强度分别为526MPa和397MPa,而伸长率(15%)仍保持在较高水平,其强化方式主要为细晶强化和沉淀强化。     

选区激光熔化IN718合金室温及高温拉伸性能研究

采用选区激光熔化技术制备了IN718合金,对其凝固组织形成机制和热处理固态相变行为进行了研究,分析了IN718合金经热处理后的室温和高温拉伸断裂机理。研究结果表明,选区激光熔化IN718合金沉积态显微组织为沿沉积增高方向定向生长的树枝晶,枝晶间分布着纳米级Laves相。经标准热处理后晶粒形态没有明显变化,大量γ′和γ′′相以及针状δ相弥散析出,Laves相含量减少,合金硬度较沉积态高约40%。经热处理后,合金垂直于沉积增高方向试样抗拉强度高于锻件,平行于沉积增高方向的试样塑性优于锻件,高温拉伸强度与锻件相当,室温及高温拉伸断裂机制均为微孔聚集型的穿晶韧性断裂。     

Cu-Ag-Zr合金的组织与性能优化

通过拉伸性能测试、金相组织观察、电子显微分析等方法研究固溶时效和形变热处理工艺对Cu-3Ag-0.5Zr组织和性能的影响,得出了最佳热处理工艺。研究结果表明,经940℃/40min固溶(水冷)+500℃/2h(空冷)处理后合金的强度和塑性可以得到最佳配合,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为124MPa,289MPa和37.6%。形变热处理中的预冷变形能有效地强化合金,形变量为40%时,合金能够获得最优的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为421MPa、350MPa和16.7%。     

激光选区熔化Hastelloy X合金的显微组织与拉伸性能的各向异性

采用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)技术制备Hastelloy X合金并进行热处理与热等静压。分析晶粒组织与析出相特性,研究合金的常高温拉伸性能。结果表明:热处理+热等静压后,纵向截面中部分晶粒为柱状晶形态,而横向截面中晶粒基本为等轴晶组织;立方结构的碳化物在晶粒内部和晶界上大量析出,并在晶界处呈连续分布;与SLM成形Hastelloy X横向试棒相比,纵向试棒的抗拉强度低而塑性较高;横向与纵向试棒的拉伸断口均呈现韧性断裂特征;SLM成形Hastelloy X合金室温拉伸性能达到锻造Hastelloy X合金的95%以上,而600℃高温抗拉强度约为锻造合金的85%。     

热处理对GH2132合金组织与性能影响的研究进展

GH2132合金作为以Fe-25Ni-15Cr为基体高温合金的代表材料之一,因其具有良好的综合性能已成为650℃以下广泛使用的高温材料。目前对GH2132合金的研究主要集中在固溶热处理、固溶+时效热处理以及直接时效热处理三个方面,本文总结了近年来对该合金在这三方面的研究,分析了热处理工艺对组织与性能的影响。GH2132合金在固溶处理过程要关注Laves及M₃B₂相的溶解对晶粒尺寸的影响,防止晶粒粗化,固溶后的合金表现出低强度高塑性的特点。时效处理工艺的制定需结合固溶处理工艺,考虑耦合作用的影响,同时防止发生γ′→η转变,降低强化效果。GH2132合金组织对变形量比较敏感,变形量越大,应选择较低的时效温度或较短的时效时间。     

扫描方式对激光选区熔化成形316不锈钢性能的影响

为了揭示激光选区熔化成形过程中熔池行为,以316不锈钢粉末为对象展开激光选区熔化试验,研究了激光选区熔化成形时不同的扫描方式对成形件内部缺陷、微观组织以及室温拉伸性能的影响.结果表明:将层片分区短线扫描成形可以有效地控制成形零件内部的气孔缺陷;与无分区长线扫描相比,采用分区短线扫描后零件内部组织呈现明显的柱状且晶粒尺寸较大.     

稀土改性高强铝微桁架激光增材制造工艺调控

微桁架夹芯板点阵轻量化结构在航空航天领域有重要应用,选区激光熔化（SLM）增材制造技术可克服传统工艺局限性,高质量一体化成形复杂点阵结构。以稀土Sc改性高强Al-Mg合金为对象,采用SLM工艺对其进行工艺优化试验,并基于优化结果对微桁架夹芯板开展一体化成形工艺调控研究。研究结果表明：SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金表面质量、冶金缺陷等随激光参数发生显著变化,在激光功率400 W、扫描速度800 mm/s的条件下获得较高表面质量（粗糙度为13.2 μm）及致密度（相对密度为99.5%）。当扫描速度较低时试件熔池底部形成一次Al₃Sc析出相,而当扫描速度过高时因凝固速度过快析出相减少,导致试件显微硬度降低。在优化工艺区间内,随激光扫描速度增加SLM成形Al-Mg-Sc-Zr微桁架夹芯板粘粉比例下降,构件质量随之减轻;水平方向构件尺寸精度、桁架微杆成形精度均随扫描速度增加而增加。     

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。     

固溶制度对7050铝合金微观组织和腐蚀性能的影响

采用光学显微镜(OA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段和电化学、浸蚀、慢应变速率拉伸(SSRT)等测试方法,研究不同固溶热处理制度对7050铝合金板材微观组织和腐蚀性能的影响。结果表明:单级固溶将η(MgZn2)相完全溶入Al基体中,而S(Al2CuMg)相仍然大量存在,固溶度低,时效后晶内析出密度低;双级固溶使S相部分溶解,合金晶粒长大,再结晶分数高;逐级固溶使η和S相完全溶解,合金充分回复,时效后晶内析出密度高,再结晶分数低;不同固溶+T6时效态合金的抗应力腐蚀性能从大到小依次为逐级固溶>双级固溶>单级固溶。     

选区激光熔化成形AlMgScZr合金组织及性能研究

采用选区激光熔化（SLM）对AlMgScZr合金进行了打印成形,分析了不同激光功率对打印试样致密度、表面形貌、微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,激光功率在80~240 W内,AlMgScZr合金的致密度先升后降,当激光功率为200 W时致密度达到最大值,为99.6%;AlMgScZr合金的抗拉强度与致密度密切相关,在近似全致密的状态下,合金的力学性能达到最优,抗拉强度和延伸率分别为492 MPa和18.4%;由于Sc、Zr元素的加入,合金内部形成与基体共格的Al₃（Sc, Zr）相,可作为有效的形核质点促进晶粒细化,其强化机制主要为细晶强化和析出强化。     

固溶、时效对７００３铝合金组织与性能的影响

通过显微硬度测试、力学性能测试、SEM观察以及EDS分析等手段对不同热处理制度下的7003合金的组织与性能进行了系统的研究.结果表明:时效前,随着固溶温度的提高,合金的显微硬度和强度不断降低,而塑性则不断提高;随着固溶时间的延长,强度和硬度先降低后增大,塑性则先降低后提高.经过120℃/50 h人工时效和60 d自然时效后,合金的力学性能明显高于时效前,且470℃/70 min固溶的综合力学性能最好(σ0.2=302 MPa,σb=363 MPa,δ=12.5%).7003合金的优化固溶处理制度是470℃/70 min.     

固溶对Al-Cu-Li-X合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM和力学性能测试等手段,研究了固溶处理对Al-Cu-Li-X合金组织和性能的影响.结果表明:2A97合金T6态(未拉伸态)在520℃固溶80min,淬火转移时间小于15s,水淬,获得了合适力学性能,抗拉强度为493MPa,屈服强度为415MPa,延伸率为7.3%.合金时效强化相以T1,θ′/θ″和δ′ 相为主.经510℃,520℃和530℃固溶水淬,再165℃时效18h,随固溶温度升高,强度和塑性趋于减小.在520℃固溶水淬,再165℃时效18h,随固溶时间延长,屈服强度趋于升高,延伸率先升后降低.随固溶温度升高和时间延长,可溶过剩相数量和体积分数减小.520℃固溶后时效,基体沉淀相T1,θ′/θ″和δ′ 相数量多,尺寸小,分布均匀.     

不同热处理工艺对选区激光熔化TC4动载性能及各向异性的影响

选区激光熔化成形的TC4合金断裂韧性较差,低周疲劳性能较低,各向异性明显。采用循环退火(700～950℃)和固溶时效相结合的方法对TC4成形件进行热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、低周疲劳试验机等手段研究热处理对SLM TC4成形件显微组织和力学性能的影响。研究表明,SLM TC4微观组织由马氏体α′和马氏体α″组成,断裂韧性值为36.4 MPa·m^0.5,断裂韧性各向异性达25.7%;热处理后部分板条α相分解,产生等轴α相和二次α相;经过700～950℃循环5次后固溶+550℃时效后SLM TC4的断裂韧性值为96.0 MPa·m^0.5,断裂韧性的各向异性为1.4%。通过比较热处理样件和锻件低周疲劳性能得出结论,当应变幅≥0.9%时,热处理件低周疲劳性能高于锻件;当应变幅≤1%时,920℃循环退火+550℃固溶时效的低周疲劳性能高于920℃循环退火。     

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。     

初始组织对Mg-8Gd-2Y-0.5Zr合金蠕变性能的影响

对不同初始组织形态（铸态、固溶处理态、 T6处理态及挤压态）的Mg-8Gd-2Y-0.5Zr合金在200℃/70 MPa条件下进行100 h蠕变实验,探讨晶粒尺寸、铸态合金中初始第二相、时效析出相(β′相)对合金蠕变性能和蠕变机理的影响。结果表明：在相同蠕变条件下,时效态合金具有最佳的抗蠕变性能,挤压态合金的抗蠕变性能最低,在稳态蠕变阶段固溶态合金的蠕变性能稍高于铸态合金;晶粒尺寸细小是导致挤压态合金抗蠕变性能较低的主要因素;虽然在蠕变初期,铸态合金中初始第二相起到了蠕变强化作用,但晶内析出的大量与基体完全共格的β′相则是时效态合金以及固溶态合金具有较好抗蠕变性能的主要原因。     

喷射沉积制备Al-Zn-Mg-Cu合金大型坯组织性能的研究

利用Ospray公司的喷射沉积设备制备了Al11.3Zn2.4Mg1.1Cu合金,合金挤压成棒材后,经过固溶和时效处理,用万能材料实验机对其进行了力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa、屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%.透射电镜和扫描电镜对拉伸试样微观组织的研究结果表明,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒,合金的强化方式为纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为沿晶断裂.     

热处理对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响

通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)以及拉伸测试系统地表征和研究了热处理对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响。研究表明:固溶态GW94、GW74、GW44合金主要由α-Mg过饱和固溶体、铸态残留相Mg5(Gd,Y)以及固溶过程形成的方块相组成。随着Gd含量的增加,固溶态Mg-Gd-Y合金中方块相的体积分数不断增加;在同一时效温度下,合金达到时效峰值的时效时间缩短;室温下拉伸的固溶态、时效峰值态合金以及200和250℃下拉伸的时效峰值态合金的抗拉强度和屈服强度不断提高(固溶态合金屈服强度先降低后升高),但是伸长率却是不断降低。时效峰值态GW94合金表现出优越的力学性能,室温时其抗拉强度和屈服强度分别为300、247 MPa,而伸长率仅为0.9%;200和250℃拉伸时,时效峰值态GW94合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为329、234 MPa和2.6%以及312、233 MPa和2.7%。时效峰值态GW94、GW74合金出现抗拉强度随温度升高而升高的反常力学行为。     

Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金热机械处理过程中的相组成及力学性能演化

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察和力学性能测试,系统研究了具有低弹性模量的亚稳β钛合金Ti-30Nb-1Mo-4Sn(wt%)在热机械处理过程中的相组成与力学性能演化。研究结果表明:固溶态合金具有较低的结构稳定性,拉伸过程中出现应力诱发马氏体相变,导致合金呈现较低的屈服强度;固溶态合金经时效处理后,由于缺乏异质形核点并且时效时间较短,第2相析出很少,其稳定性并没有明显提高,淬火的过程中仍然会发生马氏体相变,因此其屈服强度也不能得到显著提高。合金经冷轧变形后,晶粒显著细化并引入大量形变位错,大量的缺陷为α相析出提供了形核点,因此在时效处理时析出大量细小α强化相之后,合金的屈服强度和断裂强度显著提高。值得注意的是,冷轧态合金选择一个合适的退火温度(350℃),可以使时效处理后的强度达到最大值,进一步提高退火温度,发生再结晶,位错密度下降,导致合金强度剧烈下降。