选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al₁₁Ce₃相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_11...     

铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能

对具有重要工程应用价值的Cu?5%Sn合金进行激光选区熔化（SLM）成形,在激光功率160 W、扫描速度300 mm·s?1、扫描间距0.07 mm条件下,合金样品相对密度可达99.2%,熔池层与层堆积密实,表面质量良好。研究发现所获合金具有非平衡凝固组织特征,其中以α-Cu(Sn)固溶体相为主,且涉及具有超结构的γ相、δ相。显微形貌主要由柱状晶与富锡网状组织构成,伴随有不同尺度界面Sn元素偏析及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒析出。所获合金的力学性能与同成分铸态合金或较低Sn含量SLM合金相比得到显著强化,表面硬度可达HV 133.83,屈服强度326 MPa,抗拉强度387 MPa及断裂总延伸率22.7%。      

激光选区熔化GH3536镍基高温合金组织与性能研究

研究了激光选区熔化（SLM）GH3536合金扫描面与建造面的组织与性能。采用光学显微镜（OM）、 X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）对激光选区熔化GH3536合金金相、物相、微观组织和晶粒特征进行研究。结果表明，通过优化成形参数可以减少合金中孔隙与微裂纹，但是无法消除。半椭圆形熔池广泛分布于建造面，其宽深比约为1.5。激光选区熔化GH3536合金由单一的面心立方γ奥氏体组成。扫描面与建造面都分布着大量胞状与柱状亚晶，建造面熔池交界处存在沿建造方向的微裂纹。建造面的平均晶粒尺寸（145.1μm）约为扫描面晶粒尺寸的4.5倍，织构强度约为扫描面的2倍。横向与纵向试样的拉伸性能存在明显差异，横向试样的屈服强度和极限抗拉强度分别为645 MPa和781 MPa，分别比纵向试样高4.1%和7.0%。激光选区熔化GH3536合金断口呈明显韧性断裂，存在大量韧窝。本研究有望为激光选区熔化GH3536合金扫描面与建造面组织与性能差异提供有效的参考。     

选区激光熔化ZL116组织与力学性能研究

ZL116合金广泛应用于航空航天领域高强度、高耐蚀性复杂零件的制备，伴随着装备向着整体化和多功能化发展，传统铸造等工艺难以满足该类零件的制备需求，以选区激光熔化成形技术(SLM)为代表的增材制造工艺基于离散-堆积的成形原理，在复杂零件的制备上具有显著的优势，目前关于SLM成形ZL116合金组织性能的研究较少。实验开展了SLM成形ZL116组织与力学性能研究，为SLM成形ZL116复杂零件提供理论支撑。采用SLM成形了ZL116试样，通过OM、SEM等表征手段分析了成形试样组织形貌，测试了成形试样的室温拉伸性能和疲劳性能。结果表明（：1）SLM成形ZL116铝合金组织为底部向顶部外延生长的柱状晶，晶界上弥散分布细小硅颗粒（；2）合金力学性能存在各向异性，平行于成形方向拉伸性能较差（；3）合金的抗拉强度可达340 MPa，伸长率超过10%，硬度达110 HB，疲劳极限强度为185 MPa。     

热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明：沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al₃Sc和Al₆Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al₃Sc和Al₆Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3) MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证...     

热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能材料试验机研究热处理制度对选择性激光熔化成形技术(SLM)成形TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:激光成形样品的组织主要由呈外延生长的粗大柱状晶组成,原始柱状β晶粒的显微组织由大量的针状α′相组成;随退火温度升高,条状α相的宽度先增加后降低,强度降低,塑性增加;在(α+β)两相区固溶时,随固溶温度升高,α相的长宽比增加,α相的间距减小,α束集变大,强度升高,塑性降低;对比该7种热处理制度,800℃保温2 h炉冷为最佳热处理工艺,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

热处理工艺对SLM成形汽车用Fe-35Mn铁基高锰合金组织与力学性能的影响

采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术制备汽车用Fe-35Mn铁基高锰合金,并分别采用固溶、时效以及固溶–时效3种不同的工艺进行热处理,分析和测试合金的显微组织与力学性能。结果表明:SLM成形态Fe-35Mn高锰合金经过固溶或固溶–时效处理后,晶粒细化,并生成许多孪晶。与固溶态合金相比,固溶-时效态合金的晶粒更大,晶粒中存在均匀分布的孪晶组织,并且孪晶尺寸更大。SLM成形态Fe-35Mn合金经过不同的热处理后,均生成α-Mn相。随拉伸应变提高,固溶态合金最早发生塑性变形,塑性最好;经过时效处理后,合金的抗拉强度与屈服强度提高,但冲击韧性与伸长率降低;经过固溶-时效处理后,合金的孔隙数量最少,冲击韧性与伸长率达到最大(分别为22.8 kV/J和21.6%),具有良好的塑性。SLM成形态及热处理态Fe-35Mn合金的拉伸断口均呈现韧窝断裂特征。固溶-时效态合金的拉伸断口孔隙数量最少,塑性最好。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱(580 MPa)。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

选区激光熔化成形工艺参数对Fe20Cr5Al合金致密度和力学性能的影响

采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形技术进行3D打印,制备用于汽车尾气净化器载体的Fe20Cr5Al合金材料,采用响应曲面实验设计,系统研究打印参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)与打印件致密度的关系,获得SLM成形参数与致密度的关系模型以及成形参数与力学性能的关系模型,并获得最佳的SLM成形工艺参数。结果表明,SLM工艺参数对打印件致密度的影响程度按从大到小依次为激光功率、扫描速度、扫描间距;最佳的SLM成形工艺参数为:激光功率314.8 W、扫描速度1 700 mm/s、扫描间距0.06 mm,在此工艺参数下相对密度的预测值为99.74%,这与SLM成形实验结果的平均误差仅为0.16%,模型具有较高的可靠性,在优化工艺参数下的平均实际相对密度达到99.58%,抗拉强度为616.44 MPa,伸长率为1.513%。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

Sc对7056铝合金组织和性能的影响

对铸态合金进行了均匀化处理、挤压、固溶处理和时效处理，通过分析合金的化学成分，观察合金在不同状态的显微组织及析出相透射电镜(TEM)形貌，测试合金在热处理后的硬度和拉伸性能，研究了向7056铝合金中加入质量分数0.2%的Sc对合金组织和性能的影响.实验结果表明，Sc元素的加入可以明显细化组织晶粒，铸态晶粒由100~500 μm下降到50 μm左右；Sc元素的加入对合金的塑性有大幅度提高，时效处理后，合金的断后伸长率从10.82%增加到了13.60%；但屈服强度却由668 MPa下降到657 MPa.通过综合计算晶粒大小、析出相强化等因素，详细分析了Sc元素加入引起7056铝合金峰时效态屈服强度下降的原因.理论计算显示，向合金中加入质量分数0.2%的Sc元素时，峰时效处理后，合金的强度值会下降12.005 MPa，与试验值11 MPa接近.研究得到7056铝合金最佳的单级时效制度为120℃+16 h，峰值硬度和强度为195.2 HV和714 MPa，此时合金中主要强化相为圆盘状和短棒状的MgZn₂相，大小约为4~6 nm，同时存在球状的Al₃Zr相，大小约为20 nm.      

Mechanical Properties and Fracture Behavior of Cu-Co-Be Alloy after Plastic Deformation and Heat Treatment

Mechanical properties and fracture behavior of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment were comparatively investigated.Severe plastic deformation by hot extrusion and cold drawing was adopted to induce large plastic strain of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy.The tensile strength and elongation are up to 476.6 MPa and 18%,respectively.The fractured surface consists of deep dimples and micro-voids.Due to the formation of supersaturated solid solution on the Cu matrix by solution treatment at 950℃for 1h,the tensile strength decreased to271.9 MPa,while the elongation increased to 42%.The fracture morphology is parabolic dimple.Furthermore,the tensile strength increased significantly to 580.2 MPa after aging at 480℃ for 4h.During the aging process,a large number of precipitates formed and distributed on the Cu matrix.The fracture feature of aged specimens with low elongation(4.6%) exhibits an obvious brittle intergranular fracture.It is confirmed that the mechanical properties and fracture behavior are dominated by the microstructure characteristics of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment.In addition,the fracture behavior at 450 ℃ of aged Cu-0.84Co-0.23 Be alloy was also studied.The tensile strength and elongation are 383.6 MPa and 11.2%,respectively.The fractured morphologies are mainly candy-shaped with partial parabolic dimples and equiaxed dimples.The fracture mode is multi-mixed mechanism that brittle intergranular fracture plays a dominant role and ductile fracture is secondary.     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.      

后处理对ZTi60合金材料组织及性能的影响

研究了ZTi60铸造钛合金材料在铸造状态和不同后处理状态下的性能和微观组织。实验结果表明:合金在铸造状态下,存在一定的铸造残余拉应力;经650℃退火处理后,合金的强度和塑性略有提高,硬度HB达到最高,为2 410～2 550 MPa;经热等静压处理后,强度降低,但综合性能有所提高,尤其是冲击吸收功达到最高,为85～94 J;经热等静压+650℃退火后,合金的组织粗化,冲击吸收功显著降低,仅为60～73 J。     

铌微合金化极低屈服点钢的组织与性能

 通过超低碳加铌的成分设计和轧后软化热处理工艺成功制备出100 MPa级极低屈服点钢，研究了其组织与性能，并阐述了其软化机理。结果表明，软化热处理前后，试验钢组织均为单一的多边形铁素体，铁素体晶粒和Nb（C，N）析出相随软化热处理温度升高而粗化。特别地，950 ℃软化热处理时重新奥氏体化后的相变铁素体晶粒尺寸超过90 μm。固溶和沉淀强化增量之和与屈服强度随软化热处理温度的变化曲线有很好的对应关系，屈服强度随软化热处理温度升高整体呈降低趋势，主要原因是沉淀强化和细晶强化增量减小，但碳、氮原子重新回溶引起屈服强度回升。试验钢经850 ℃软化热处理获得最佳综合力学性能，950 ℃软化热处理后的强塑性很好，但因晶粒粗大导致韧性极低。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

两种典型热处理工艺对TC18钛合金组织性能的影响

采用两阶段退火和固溶强化两种典型的热处理制度,通过力学性能检测、显微组织分析和XRD物相分析,系统研究了整体热处理工艺对TC18钛合金大型锻件组织和性能的影响。结果表明：两阶段退火态的组织不仅满足强度和塑性匹配,而且断裂韧性墨。值可达75MPa·m^1/2;固溶强化热处理后的组织虽具有比前者更高的强度,但塑性损失较大,断裂韧性Kk值较低。     

热处理对TC18钛合金丝显微组织与力学性能的影响

研究了热处理对TC18钛合金丝材显微组织与力学性能的影响。研究结果表明,对于多道次热拉2.0 mm丝材,随着退火温度由760℃升高至820℃,显微组织明显发生了再结晶和晶粒长大过程,并且α相含量显著减少,β相含量显著增多。随着温度的升高,抗拉强度呈明显下降趋势,由760℃时的1 110 MPa下降到820℃时的970MPa。在760℃退火时,保温时间由0.5 h延长到1.5 h,丝材的显微组织晶粒略有长大,力学性能略有降低。     

MHC合金粉末冶金制备及其锻造棒材力学性能研究

针对MHC合金粉末的冶金制备工艺及其烧结坯性能、锻造态和经热处理后的MHC合金棒组织与力学性能开展研究。结果表明:所研究的粉末冶金工艺参数可制备出适宜于锻造加工的MHC烧结棒坯;相比于烧结坯,经88.6%锻造比锻造后MHC合金棒材的硬度、强度显著提高;经88.6%锻造比锻造后的MHC合金棒材的完全再结晶温度高于1500℃,经1200℃保温1 h热处理后,MHC合金棒材的室温强度Rp 0.2>770 MPa,硬度达到HRA 66.5;真空气氛下800℃高温拉伸强度Rp 0.2>450 MPa,延伸率大于18.5%。表明本研究制备的MHC合金棒材具备显著的室温高强高硬特性和良好的高温综合力学性能。