高温合金的热处理工艺

正高温合金的性能与其组织有密切关系,组织是通过热处理工艺调整,包括控制合金的晶粒大小,碳化物形态和分布,金属间化合物(γ′)的大小和分布等。对于变形高温合金来说,热处理尤为重要。热处理一般分为:(1)固溶处理:高温合金成分复杂,在凝固冷却中会析出相关的各种相,固溶就是将这些相尽量溶入基体中,得到过饱和固溶体组织,目的:①获得均匀合适的晶粒尺寸;②为时效沉淀析出强化相作准备;③同时     

热处理对12Ni无钴马氏体时效钢微观组织和性能的影响

研究了高温固溶和时效热处理对12Ni无钴马氏体时效钢微观组织和性能的影响。结果表明:在原始固溶态试样中存在粒状和长粒状析出相,经能谱分析为Fe(Mo,Ti)或Fe2Ti型金属间化合物,消耗了大量的强化元素Mo,导致合金时效处理后强度不足(1100MPa);高温固溶处理后消除了粗大析出相,获得单一的板条马氏体组织;进一步改进时效热处理工艺,合金组织呈现弥散分布的纳米尺度的Ni3Mo、Ni3Ti强化相,使合金强度显著提高,达到1225MPa。     

Zn含量对AM60B-xZn镁合金热处理显微组织和力学性能的影响

采用OM、XRD、TEM、硬度计和电子万能试验机研究了热处理对AM60B-x Zn(x=0、1、2、3、4、5)合金组织和力学性能的影响。结果表明:Zn元素能细化AM60B合金晶粒,并提高合金的力学性能。AM60B-x Zn合金经过固溶处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相分解固溶到α-Mg基体中,AM60B-x Zn镁合金的强化机制为细晶强化和固溶强化;通过180℃时效处理后,AM60B-x Zn合金在18~24 h时硬度达到峰值,其中AM60B-4Zn合金时效峰值硬度最高,时效析出β-Mg_(17)Al_(12)相和Mg Zn化合物相主要分布在晶界上,时效沉淀析出强化是硬度提高的主要原因。     

不同固溶处理对Cu-Cr系合金组织和性能的影响

热处理工艺调控是提升Cu-Cr系合金性能的有效方法。Cu-Cr系合金的固溶工艺大多选择温度较低的Cu-Cr两相区进行,导致Cr相固溶程度不完全,抑制后续析出强化效果。本研究提出采用高温单相区固溶工艺改善析出强化效果,主要研究不同固溶工艺(Cu-Cr两相区(950℃,4 h)和Cu单相区(1050℃,6h))对Cu-Cr系合金组织和性能的影响。采用电子探针(EPMA)对两种固溶工艺后的元素分布进行表征,并对峰值时效态合金的微观结构采用XRD和TEM进行表征分析。结果表明：与两相区固溶相比,单相区固溶后铸态Cr相充分固溶,时效过程中更多纳米Cr相弥散析出;合金力学性能相比两相区固溶后峰值时效态有较大提升,其中屈服强度提升29.3%,抗拉强度提升25.6%,而导电率并未明显下降。强度理论计算结果表明,析出强化所贡献的屈服强度增量为323.4 MPa,贡献56.9%,析出强化是本研究中最主要的强化机制。     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

变形Al-Si-Cu-Mg合金热处理强化及其组织特征

采用正交实验法和金相、力学性能、扫描电镜、能谱等测试手段对自主研发的变形Al-Si-Cu-Mg合金进行固溶和时效强化研究,并探究热处理过程中其组织特征的变化规律。结果表明:通过固溶(495℃,90 min,水冷)和时效(170℃,4 h,空冷)处理后,合金的硬度提高31.3%,强度提高3.3倍。固溶过程中,大量Si、Cu和Mg原子固溶于基体中,起到强烈的固溶强化作用;过剩的共晶Si逐渐发生明显粒状化;剩余的大块θ相和Q相发生球化。时效过程中,细小针状强化相θ″和细小板条状Q′相在基体的(100)面上大量析出,分布均匀,对合金起到强烈的沉淀强化效果;过剩Si主要通过扩散附着于共晶Si表面析出。     

Ti—40阻燃钛合金中的第二相

研究了Ti-40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)阻燃钛合金中的第二相及其对合金性能的影响。研究结果表明：固溶温度升高,Ti40合金析出第二相的趋势增大;低于850℃固溶,合金中没有第二相析出,高于850℃固溶,合金中析出棒状α相和少量Ti5Si3相;910℃固溶＋600℃时效,合金存在第二相有α和Ti5Si3相;860℃固溶＋600℃时效,合金仅存在Ti5Si3相,固溶时效态存在的第二相对合金的性能没有明显影响,540℃,100h热暴露,合金中存在的各种形态的α相和Ti5Si3析出物,明显降低合金的热稳定性能。     

Zr含量对Al-Zr合金时效析出和性能的影响

对比研究了Zr添加(0.05,0.15和0.25wt%)对Al-Zr合金固溶态和固溶轧制态时效析出行为、硬度和导电率的影响。结果表明,固溶态Al-Zr合金的晶粒尺寸随Zr含量的增加而减小,但是固溶轧制态Al-Zr合金的晶粒尺寸对Zr添加量不敏感。固溶态Al-Zr合金在350 ℃时效过程中,由于Al₃Zr沉淀相的析出,合金硬度随Zr含量增大而增大,但是更强的点阵畸变场则导致导电率降低。而在固溶轧制态合金的时效中,大量变形位错的存在促进了Al₃Zr相的析出,Al-Zr合金在250 ℃下时效具有比350 ℃时效更优的硬度和导电率的综合性能。特别是0.25wt%Zr添加的Al-Zr合金,其析出强化可以有效补偿时效过程中位错湮灭引起的硬度降低,保持较高的硬度。综合考虑,固溶轧制态Al-0.25wt%Zr合金经250 ℃时效25 h后具有最优的硬度(47.5 HV0.5)和导电率(55.6%IACS)组合。     

固溶处理对2A66铝锂合金力学性能和晶间腐蚀性能的影响

采用常温拉伸试验、晶间腐蚀试验、SEM和TEM检测等手段,研究了固溶处理工艺对2A66铝锂合金显微组织、力学性能和晶间腐蚀性能的影响。结果表明:双级固溶比单级固溶的过饱和度更大,未溶第二相大幅减少,T6时效后晶内析出相(T1相和θ'相)数量增加,尺寸减小,晶界析出相由连续分布变为断续分布,合金的强度和抗腐蚀性能提升;高温预析出固溶在低温固溶阶段析出大量粗大第二相,时效强化减弱,强度显著降低;逐级固溶的过饱和度最大,未溶第二相基本消失,T6时效后晶内析出相细小弥散,晶界析出相间距增大,呈不连续分布,出现无沉淀析出带(PFZ),合金的抗拉强度、伸长率及最大晶间腐蚀深度分别为640.7 MPa、8.9%和39.15μm,即合金同时具有较好的力学性能和抗腐蚀性能。     

长期时效对两种镍基高温合金组织稳定性的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和EDS能谱分析仪研究了新型镍基高温合金WZ-A3和第三代粉末高温合金RR1000铸态固溶时效后长期时效过程中的组织演变。结合相图计算结果,重点研究了TCP相的析出与组织稳定性。结果表明:WZ-A3合金固溶时效态出现η相;长期时效过程中,η相未消失,合金组织中未观察到其它类型的TCP相;RR1000合金固溶时效态以及长期时效态未发现TCP相;由于Ta、Nb元素的添加,提高了γ′相的固溶温度,WZ-A3合金650、750℃持久强度优于RR1000合金;少量针状η相对合金性能的影响不明显。     

新型Al-Cu-Li-X合金热处理强化及组织特征

采用正交试验及其方差分析、最小显著差数(LSD)法研究新型Al-Cu-Li-Ag-Mg-Zr-Ce合金的固溶和时效热处理工艺,并采用电导率、SEM、EDX、TEM等测试手段对合金热处理过程中组织结构和性能进行分析。结果表明:该合金在固溶(520℃,1.5 h,水冷)和时效(180℃,18 h,空冷)处理后,T6态显微硬度比轧制态的提高100.8%,T87态强度值达到623 MPa。固溶过程中,大量Ce、Cu、Mg、Zr溶于基体起到固溶强化作用;时效时细小片状强化相T1和薄盘状θ′相均匀弥散在基体中析出,具有强烈沉淀强化效果。     

Ti600高温钛合金中析出物与蠕变性能的关系

根据Ti600合金中析出物的特点,设计5种热处理工艺,研究不同热处理工艺下合金的蠕变性能。结果表明:Ti600合金经1060℃固溶处理后,随着时效时间的延长,蠕变过程中动态析出效应逐渐减弱,合金对应的抗蠕变性能增强。在时效过程中,当有α2相形成时,合金具有最强的蠕变强化效应。Si元素无论是以固溶状态还是以析出状态存在,都具有蠕变强化作用,但固溶状态的强化效果优于析出状态的。固溶后时效时间的不同表明Ti600合金存在不同程度的蠕变动态析出强化效应,但是这种强化效应也伴随着析出物形成过程的扩散效应,这种扩散效应抵消了动态析出的强化效果。因此,为了强化蠕变性能,合金应该在充分时效的情况下使用。     

时效路径对Al-0.7Mg-0.5Si-0.2Cu-0.5Zn合金沉淀析出行为的影响

利用DSC、TEM、拉伸实验以及硬度测试等方法系统研究了时效路径对高Mg/Si比Al-Mg-Si-Cu-Zn合金沉淀析出行为的影响。结果表明,固溶淬火态和预时效态合金在非等温时效过程中β″相的析出激活能分别为80.1和64.5 kJ/mol;在等温时效过程中表现出不同的时效硬化和组织演化行为,其中固溶淬火态合金时效硬化速率较快,但最终2种路径处理的合金峰值硬度和强度基本相同;但经预时效处理的合金,峰时效态延伸率和应变硬化速率以及过时效阶段硬度降低速率均较高。与此同时,预时效态合金还可析出大量复合溶质原子团簇,虽然在高温等温时效时会进一步长大,但使得欠时效、峰时效和过时效态合金的沉淀相尺寸呈多尺度特征,而固溶淬火后直接等温时效的不同状态合金却无此特征。时效路径并未改变合金沉淀析出序列,但对沉淀相形核、长大速率影响显著,据此提出了时效路径对沉淀相形核和长大过程影响的模型示意图。     

长期时效下15Cr1Mo1V钢的显微组织及力学性能

通过常温力学性能试验、高温力学性能试验、显微组织分析、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析研究了长期时效对15Cr1Mo1V钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:15Cr1Mo1V钢在时效过程中硬度和强度逐渐下降,塑性和韧性变化不明显;组织发生老化,贝氏体区域逐渐分解消失,颗粒状碳化物析出长大并向晶界转移聚集,最终在晶界处呈链状分布; V、Mo元素随碳化物析出并向晶界处聚集,使基体中的合金元素贫化,弱化了合金元素的固溶强化和沉淀强化作用,是导致材料硬度和强度性能发生劣化的主要原因。     

新型Cu-Zn-Cr合金的形变热处理及对性能的影响

设计了一种新型导电结构材料Cu-Zn-Cr合金。通过金相观察、硬度测量、电导率测量和透射电子显微分析(TEM)以及高分辨分析的方法,研究了形变热处理工艺对Cu-Zn-Cr合金性能的影响以及Cu-Zn-Cr合金的强化机理。结果表明,由均匀化、热轧、固溶、冷轧、时效组成的形变热处理工艺能显著提高合金性能;合金的最佳均匀化温度为900℃,最佳时效温度为400℃,最佳时效时间为1 h;960℃固溶处理2 h能提高时效强化效果。经过固溶处理后冷变形80%,再在400℃时效1 h后合金综合性能最佳,硬度为194 HV2,电导率为42%IACS。时效过程中Cr以纳米级的第二相粒子形式从过饱和固溶体中析出,产生沉淀强化效果,同时净化了基体,提高了电导率。     

Ti-15-3合金热机械处理的显微结构

强化Ti-15-3合金的机械处理方法有两类。一类方法以细化β基体晶粒为目的，先对合金进行深冷加工，然后进行β相区再结晶退火。另一类方法是在β基体组织获得具有细小均匀弥散分布的沉淀相。固溶时效工艺是获得细α沉淀相的最基本方法。为进一步改善α沉淀相结构，需要向β基体内引入高密度的形核质点。 固溶时效态的显微组织与晶体结构。在673K~Tβ(1023K)高温时效时，α相优先在β晶界析出，随后在晶内析出。晶内析出的α相呈板条状，它与β基体满足柏格斯位向关系：(0001)α∥(110)β，[1120]∥[111]β, [1100]α∥(112)β。板条状α的…     

固溶温度对2A97合金组织与性能的影响

研究了固溶温度对一种新型Al-Cu-Li系合金(2A97铝合金)组织性能的影响。在460～540℃,合金经不同温度固溶处理,水淬后进行相同的时效(165℃×48h)处理。分析了在不同温度固溶处理的淬火态和时效态合金的显微组织、时效态合金的断口形貌。结果表明:在520℃固溶处理能够使合金充分固溶,时效后有较细小均匀分布的析出相和较多的析出量,时效强化效果最好。     

合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用

运用高温合金强化机理,在FGH97合金标准成分的基础上,调整Co、Cr、Mo、W 4种合金化元素的含量,设计制备了3种合金,以研究合金元素对合金的强化作用。结果表明:调整合金元素含量后,FGH97合金中γ晶格常数获得提高,起到了固溶强化的效果,同时γ/γ′相错配度绝对值的提高增强了共格应变强化的效果;调整合金元素含量对显微组织、γ′相和碳化物等相的析出没有明显影响,没有增强晶界强化和沉淀强化的效果;固溶强化对强度增量的贡献值最高。     

高温合金强化工艺

正1.固溶强化加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素(如钴)和加入能减缓基体元素扩散速率的元素(钨、钼等),以强化基体。2.沉淀强化通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(γ'、γ″、碳化物等),以强化合金。γ'相与基体相同,均为面心立方结构,点     

Al-Mg-Zn-Cu合金时效过程中的显微组织、力学性能及其强化机制EI北大核心CSCD

新型T-Mg_(32)(Al,Zn,Cu)_(49)相强化的Al-Mg-Zn-Cu合金表现出优异的力学性能,本文以Al-4.39Mg-2.78Zn-0.42Cu合金为研究对象,对合金时效过程中的显微组织和力学性能进行研究,并揭示Al-Mg-Zn-Cu合金的强化机制。结果表明:随着第二阶段140℃时效时间的增加,合金的显微组织由尺寸细小的Guinier-Preston(GP)区逐渐析出T相,析出相的尺寸不断增大,数量密度逐渐降低。拉伸测试结果表明:时效过程中合金的强度先升高后降低;在峰时效(90℃,48 h)+(140℃,16 h)状态下,合金的屈服强度为338 MPa。强化机制分析表明:T相析出强化以及Mg溶质原子的固溶强化和细晶强化分别对合金屈服强度贡献了284.8 MPa、55.6 MPa、12.2 MPa,说明了Al-Mg-Zn-Cu合金的主要强化机制为析出强化。