汽车用6005A-T6铝合金动态性能研究

通过对6005A-T6铝合金进行准静态拉伸试验和动态拉伸试验,研究了应变速率对6005A-T6铝合金准静态和动态力学性能及断裂行为的影响。6005A-T6铝合金的强度随着应变速率提高而增大,应变速率200/s拉伸的抗拉强度、屈服强度分别较准静态拉伸提升30MPa、25MPa,其中以准静态到应变速率10/s的过程中,材料的抗拉强度、屈服强度上升最为明显;6005A-T6铝合金塑性随着应变速率的增大而逐渐增大,当应变速率达到200/s时塑性反而下降。在高速拉伸变形状态下,位错密度的增加和滑移带的增多是导致高速状态下强度及延伸率提高的主要原因;当应变速率达到200/s时由于拉伸速率过快,晶粒来不及进行大量变形是断后延伸率反而降低的主要原因。     

热处理对选区激光熔化GH3536合金晶界与拉伸行为的影响

采用选区激光熔化制备了GH3536合金,并分别进行固溶处理和热等静压处理,研究不同热处理手段对GH3536合金的组织形貌、晶界形态及室温拉伸行为的影响。结果表明:沉积态试样的组织由超细柱状亚晶粒与熔池界组成,存在气孔与微裂纹等缺陷;选区激光熔化试样分别经固溶处理和热等静压处理后,二者致密度均上升,组织转变为由交替分布的大小不等等轴晶粒组成,但热等静压的沿晶界析出M_(23)C_6相,形成锯齿状的弯曲晶界;沉积态试样的拉伸性能表现出各向异性的特点,固溶处理可消除拉伸性能的各向异性,但抗拉强度和屈服强度均有下降,延伸率明显上升。热等静压态试样与固溶态试样相类似,但其抗拉强度、屈服强度和延伸率均有进一步的提高;3种形态合金的断裂机制均为微孔聚集型的韧性断裂。     

多次重复固溶时效处理对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机和扫描电镜等手段研究了多次重复固溶时效处理对TB15钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶时效处理重复次数的增加,TB15钛合金的显微组织发生了较为明显的变化,次生α相合并长大,原始β晶粒晶界增厚;1次固溶时效处理后合金的综合力学性能达到最优,随着固溶时效处理重复次数的增加,合金的强度和断裂韧度均降低,伸长率和断面收缩率也急剧降低,断裂类型从韧性断裂向脆性断裂转变;相同工艺参数的重复固溶时效处理不能实现在不大幅降低强度和断裂韧度的前提下改善该合金的室温塑性。     

固溶冷却方式对TB15钛合金组织和力学性能的影响

采用扫描电镜观察、拉伸和断裂韧性测试研究了不同固溶冷却方式下TB15钛合金经900 ℃×2 h固溶+530 ℃×8 h时效后的力学性能、断口形貌和显微组织。结果表明,固溶冷却方式对TB15钛合金强度和塑性的影响较大,对断裂韧性的影响较小。固溶后回充0.1 MPa氩气真空气冷时,合金的综合力学性能最好,抗拉强度为1391 MPa,伸长率为7.0%,断面收缩率为13.6%,断裂韧度为70.3 MPa·m^1/2。随着固溶冷却速率的增加,TB15钛合金的断裂韧度逐渐减小,但变化幅度不大。不同固溶冷却方式下,TB15钛合金经固溶时效后的次生α相数量、厚度及片层间距有所不同。与空冷相比,回充0.1 MPa氩气真空气冷的片层状次生α相数量增多,厚度略有增加,片层间距有所增大。     

触变挤压铜合金力学性能研究

采用触变挤压工艺成形ZCuSn10P1铜合金轴套零件,通过单向拉伸实验和硬度实验研究了触变挤压铜合金的抗拉强度、延伸率、布氏硬度和显微硬度,利用扫描电镜观测了断口形貌并分析了断裂方式,分析了成形比压对触变挤压铜合金力学性能的影响规律。结果表明,抗拉强度随成形比压增加而先增加后降低。延伸率随成形比压增加而不断减小。成形比压与抗拉强度和延伸率的函数关系分别为抛物线和幂指数。触变挤压铜合金拉伸断裂方式为沿晶断裂和韧性断裂的混合型断裂。布氏硬度随成形比压增加而先增加后降低。相同工艺条件时,液相显微硬度值最高,固液界面次之,固相最低。固相、固液界面和液相的显微硬度均随成形比压增加而先增加后降低。触变挤压铜合金综合力学性能要高于常规铸造,较佳工艺参数为成形比压250 MPa、挤压速率15 mm/s,其抗拉强度、延伸率和布氏硬度分别为387 MPa、2.8%、128 HBW。     

采用正交试验优化Cu-Ni-Sn合金的热处理工艺

采用正交试验研究了预变形量和时效处理对新配比Cu-Ni-Sn合金(固溶态Cu-Ni-Sn合金)的力学性能的影响,并使用正交极差分析法得出最佳工艺参数。结果表明,影响Cu-Ni-Sn合金硬度的变化因素为时效温度＞预变形量＞时效时间;影响合金抗拉强度的变化因素为预变形量＞时效时间＞时效温度;影响合金断后伸长率的变化因素为时效温度>冷变形量>时效时间。由此确定最佳的工艺为时效温度360 ℃,时效时间5 h,预变形量40%。随着时效温度和预变形量的增加,合金拉伸断口形貌由大量韧窝的韧性断裂转变为河流状形貌准解理断裂,再到冰糖状沿晶脆性断裂,表明合金塑性逐渐下降。     

喷射成形6061铝合金的热处理工艺

对喷射成形6061铝合金的热处理工艺进行研究,采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等研究固溶温度、时效温度和时效保温时间对合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随固溶温度的升高,合金硬度也随之升高,而其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率则先增大后减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度随时效温度的升高先增大后减小,断后伸长率却一直减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度曲线随时效温保温时间的延长呈驼峰状变化,断后伸长率则变化不大,只在17 h时有所增大;喷射成形6061铝合金的最佳热处理工艺为530℃固溶1 h+175℃时效8 h。     

退火工艺对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金组织及室温力学性能的影响

以Ti6Al4V球形粉末为原料,利用激光选区熔化成形方法制备了Ti6Al4V合金试样,采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能测试等手段,研究了退火工艺对Ti6Al4V合金室温力学性能及组织的影响规律。结果表明: SLM成形沉积态Ti6Al4V合金室温抗拉强度超过1200 MPa,而平均断后伸长率仅为4.0%;在650 ℃下进行真空退火处理,合金的抗拉强度仍保持在1200 MPa左右,规定塑性延伸强度R_p0.2高于1150 MPa,但试样的断后伸长率<10%;而在750及800 ℃下进行真空退火处理,合金试样的抗拉强度降至1100 MPa左右,规定塑性延伸强度高于1050 MPa,伸长率达到甚至超过10%,材料的综合强韧性得到明显提升。随着真空退火加热温度和保温时间的增加,SLM成形Ti6Al4V合金原始β晶界逐渐变模糊,晶粒趋向于等轴化。与此同时,快速冷却转变的α′针状马氏体未出现明显地粗化。     

热处理工艺对Mg-6Zn-2.5Cu镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学试验机等研究了铸造Mg-6Zn-2.5Cu合金在铸态、固溶和时效处理下的显微组织和力学性能。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg和(α-Mg+MgZn2+Mg2Cu+CuZnMg)共晶相组成。在455℃固溶12~36 h时,随着时间增加,固溶效果逐渐增强,且在20 h时合金获得了较理想的显微组织及218 MPa的抗拉强度和8.68%的伸长率。随后在180℃时效6~72 h后,合金的拉伸性能随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时后,合金的抗拉强度和硬度达到峰值,分别为249.5 MPa和64.6 HV0.1,比铸态的分别提高了66.5 MPa和26.29%,伸长率在时效12 h时后达到了峰值6.72%。铸态合金的断裂方式以沿晶断裂为主,时效处理后合金的断裂方式为准解理断裂。     

时效处理对5A06铝合金压铸件组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了时效处理对5A06铝合金压铸件组织与性能的影响。结果表明:随着时效温度升高,合金压铸件的抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,伸长率先降低后升高,最佳时效温度为240℃;在240℃时效过程中,合金压铸件的综合力学性能随着时效时间的延长呈现先上升后趋于平稳的趋势,最佳时效工艺为240℃×4 h,此时合金力学性能得到明显改善,抗拉强度提高了10.43%,伸长率略微降低,其强化机理主要为时效过程中进一步析出的β(Al₈Mg₅)相的第二相强化。时效处理后合金压铸件的断裂方式依旧为准解理断裂。     

固相合成道次对ZM6-Ce镁合金组织和性能的影响

采用固相合成法合成ZM6镁合金废屑和Mg-Ce中间合金屑,研究挤压合成次数对合成镁合金棒组织和性能的影响,并讨论其断裂行为。结果表明:一次挤压后,Mg-Ce中间合金屑没有被破碎,合金的力学性能较差。经5次挤压后,Mg-Ce中间合金屑的均匀分布使合金的力学性能有较大的改善。随着挤压次数的增加,合金的抗拉强度和延伸率增大,增大的幅度随着挤压次数的增加而变小。5次挤压后,合金的抗拉强度为300 MPa,延伸率为14.8%,试样的断裂方式为穿晶韧窝断裂。     

压铸A380合金力学性能及热处理工艺性能研究

以A380压铸铝合金为研究对象,设计了压铸工艺参数,并对压铸件进行了热处理试验。通过密度测定、力学性能测试和金相观察,分析了压铸工艺参数对铸件性能的影响规律,探求了热处理对压铸件性能的影响。研究表明:压力增加,铸件的密度和强度增加;压力一定时,低速速度对铸件力学性能的影响大于高速速度;压铸工艺改进可进一步提高材料的性能,抗拉强度接近365 MPa,伸长率可达4.2%;合理的固溶+低温时效处理后,材料具有更高的综合力学性能,屈服强度达205 MPa,抗拉强度394 MPa,伸长率可达7.8%。     

Dynamic tensile behaviors of AZ31B magnesium alloy processed by twin-roll casting and sequential hot rolling

The dynamic tensile behavior of twin-roll cast-rolled and hot-rolled AZ31B magnesium alloy was characterized over strain rates ranging from 0.001 to 375 s⁻¹ at room temperature using an elaborate dynamic tensile testing method, and the relationship between its mechanical properties and microstructures. It is observed that the sheet has a strong initial basal fiber texture and mechanical twinning becomes prevalent to accommodate the high-rate deformation. The yield strength and ultimate tensile strength monotonically increase with increasing the strain rate, while the strain hardening exponent proportionally decreases with increasing the strain rate due to twinning-induced softening. The total elongation at fracture distinctly decreases as the strain rate increases under quasi-static tension, while the effect of strain rate on the total elongation is not distinct under dynamic tension. Fractographic analysis using a scanning electron microscope reveals that the fracture is a mixed mode of ductile and brittle fracture.     

Effects of Ce and Sb on the microstructure and properties of AZ91D magnesium alloy prepared by the EPC process

The effects of small amounts of cerium and antimony additions on the microstructure and the mechanical properties of AZ91D（Mg-9Al-Zn） based alloy were researched via the expendable pattern casting（EPC） process.The results show that the microstructure is obviously refined and the tensile strength of the AZ91D based alloy at ambient temperature is significantly improved.When compared to AZ91D,the AZ91D-1.0?-0.4%Sb alloy has higher ultimate tensile strength and elongation.Its ultimate tensile strength and elongation are enhanced by 39% and 47%,respectively.The morphology of the tensile fracture of the AZ91D-1.0?-0.4%Sb alloy has more characteristics of quasi-cleavage.This indicates that it has had a larger plastic deformation before failure.The tensile strength and elongation decrease with the increase of Ce and Sb contents because of the coarsening and volume increase of CeSb and Al11Ce3 phases.     

热轧温度对低密度Nb-Ti-Al-V-Zr-C合金性能的影响

对经挤压开坯的一种低密度铌合金分别在1000,1100,1200℃下进行了热轧,并利用光学显微镜、扫描电镜和场发射透射显微镜对试样的组织形貌进行了表征;对合金的室温和高温拉伸强度、延伸率进行了测试。结果表明:在1200和1100℃温度下热轧时,合金均具有优良的室温和高温性能,室温强度在600MPa以上,室温塑性大于12%,高温下的强度在80MPa以上,高温塑性大于30%,且随轧制温度升高,抗拉强度降低,塑性增大;而在1000℃下热轧时,室温和高温力学性能均较低,且室温拉伸断口表现为脆性断裂。     

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。     

铸造Mg-RE-Zn-Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护 ,在大气环境下制备了Mg RE中间合金 ,并制备了Mg MM Zn Zr ,Mg Nd Zn Zr和Mg Nd Y Zr 3种稀土镁合金 ,对合金分别进行了热处理 ,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能 ,观察了合金的显微组织。结果发现 :含稀土元素Nd ,Y的试验合金有良好的热处理强化效果 ,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg MM Zn Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度 ,又可以提高镁合金的塑性 ,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂     

铸造Mg—RE—Zn—Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护顺大气环境下制备了Mg-RE中间合金,并制备了Mg-MM-Zn-Zr,Mg-Nd-Zn-Zr和Mg-Nd-Y-Zr3种稀土镁合,对合金分别进行了热处理,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能,观察了合金的显微组织。结果发现：含稀土元素Nd,Y的试验合金有良好的热处理强化效果,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg-MM-Zn-Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度,又可以提高镁合金的塑性,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂。     

ZrO2对钼铼合金微观组织与性能的影响

钼铼合金具有优良的力学性能和机加工性能,是电子、核工业等领域关键的结构材料。在钼铼合金中加入氧化锆,形成弥散强化作用,并结合形变强化来提高材料的力学性能。研究发现,合金粉粒度随着ZrO₂含量的增加而减小,在含量为0.7%时晶粒尺寸最细小均匀;ZrO₂颗粒在合金的变形和断裂过程中表现出钉扎效应,显著提升合金的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率等力学性能;ZrO₂强化钼铼合金的抗拉强度和断后延伸率在ZrO₂含量为0.7%时达到最高值,随后减少;ZrO₂基本弥散分布在晶界处并与钼基体形成良好结合界面,可以抑制晶界的迁移,提高钼合金的变形抗力。     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。