Cu-0.67Cr-0.27Zr合金时效析出动力学研究

对固溶态Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金进行时效处理,研究了时效温度及时效时间对合金性能的影响.研究结果表明:在460℃时效8 h,合金的电导率为71%IACS.根据Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金在时效过程中电导率与新相转化率之间的关系,用Avrami相变动力学方程描述Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金的时效过程,进而推导出该合金在不同时效温度下的相变动力学方程及电导率方程,并绘制出等温转变动力学S曲线.     

时效与冷变形对Cu-Ni-Si合金微观组织和性能的影响

应用新型生产线固溶处理工艺对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金进行处理,研究了时效温度、时效时间和时效前不同变形量对Cu-2.8Ni-0.7Si-0.1Mg合金微观组织和性能的影响.结果表明,合金在450℃时效时,第二相呈细小弥散状态分布在基体上,能获得较好的综合性能,在450℃时效4 h时,其导电率和显微硬度分别可达38.13%IACS和212.6HV.经过对选区电子衍射花样的标定,析出相为Ni<,2>Si.合金经冷轧变形后内部出现大量的晶体缺陷,能在时效初期促进第二相的析出,使合金具有更好的综合性能,合金经60%变形后在450℃时效1 h后其导电率和显微硬度分别可达38.78%IACS和232.1 HV.继续升高时效温度或延长时效时间会引起第二相长大而导致显微硬度的升降.通过对生产线固溶和常规实验室固溶处理的合金进行性能比较,生产线固溶态合金的显微硬度时效后低于常规固溶处理合金,这可能是由生产线固溶时的不彻底性所导致.     

Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金的析出与再结晶的交互行为

通过对施加30%~70%的冷变形量的Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金时效过程中的显微硬度及导电率规律分析和透射电镜观察,发现固溶合金时效前冷变形可加速时效初期第二相析出,导电率得以快速上升。如合金经过30%形变400℃时效1 h后导电率可达43%IACS,而固溶后直接时效为40.7%IACS。经过冷轧-时效后,沿位错分布着许多细小的析出相,使位错在时效过程中运动困难,同时合金内形成了高密度的位错,析出相弥散细小分布在基体中,故可以获得较高的显微硬度,如经30%形变于400℃时效2 h其显微硬度可达HV223,而未加形变直接时效合金的显微硬度为HV202。形变析出与再结晶过程中再结晶时间tR和时效析出时间tP取决于形变量和时效制度,在一定的形变量和较高的时效温度的条件下,合金内晶粒易发生再结晶。合金70%变形500℃时效2 h,由于基体中产生高密度的位错,会降低再结晶激活能QR,故在显微组织中发现了亚晶粒,从而降低了合金的强化效果,此时其显微硬度为HV206。该合金在450℃时效处理时组织转变主要有两种:一是第二相弥散分布在铜基体中;另一种是析出与再结晶交互作用而产生的不连续析出。     

高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag(2139)合金时效析出行为研究

利用差示扫描量热法(DSC)研究了2139铝合金在时效过程中的相变行为和析出序列,并测试了合金不同状态下的硬度及电导率,利用透射电镜(TEM)研究了合金的微观组织特征.结果表明:2139合金在时效过程中,随着温度的升高,DSC曲线上出现3个放热峰,其峰值温度分别为171,230和276℃,分别对应着合金中的3个析出过程,即Cu原子的偏聚形成GP,Ω相在{111}<,Al>面上的析出和θ/θ相在{001}<,Al>的析出过程.合金的时效析出序列为:α<,sss>→GPzone,Mg-Ag cluster→Ω相→θ'相→θ相.在时效初期,由于固溶原子脱溶而降低了晶格畸变程度,从而使得电导率略有降低,而后随着时效温度的升高,析出相的数量和种类也越来越多,电导率逐渐升高;合金的硬度随着时效温度的升高而升高,但当温度达到330℃时,由于析出相发生粗化和长大而导致硬度降低.     

固溶时效温度和冷变形对低含量Cu-Ni-Si合金组织性能的影响

以低含量Cu-Ni-Si合金为研究对象,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、硬度测试、导电率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,系统研究固溶时效温度及冷变形量对Cu-Ni-Si合金固溶时效组织及性能的影响规律。研究结果表明:低含量Cu-Ni-Si合金经固溶+时效和固溶+冷变形+时效处理后,合金的抗拉强度与时效温度的关系曲线均呈单峰型,合金的导电率随时效温度的关系曲线均呈先快速上升后缓慢增加最后趋于稳定的趋势;对低含量Cu-Ni-Si合金施加冷变形和时效处理,可获得形变强化与时效强化的双重效果,显著提高合金的强度和导电率;随着冷变形程度不断增大,析出相析出越完全,合金的强度越高,但当低含量Cu-Ni-Si合金的冷变形程度提高至50%时,此时具有足够高的畸变能,相应的开始再结晶温度降低,此时时效强化与再结晶软化并存,导致合金的综合性能降低;合金经760℃×0.5 h固溶处理后,再经40%变形+480℃时效2 h后,可获得优异的综合性能,即抗拉强度为607 MPa,导电率为53%IACS。     

Ti-5Al-10Cr合金棒材的时效响应研究

对固溶处理的近β型Ti-5Al-10Cr合金进行了不同温度和时间的时效处理,观察了时效处理后合金的显微组织,分析了合金的相组成,并对硬度及拉伸性能进行了测试分析。结果表明,随着时效温度的提高,析出α相的体积分数先增多后减少,合金的抗拉强度与α相体积分数有着同样的变化趋势;合金在低温长时间时效或高温时效时,会析出Ti Cr2相,时效温度较低时该相对合金硬度有一定贡献,随着时效温度升高,该析出相长大,对硬度的贡献下降。     

压应力下Ti-1300合金时效过程中相变与组织演化

通过膨胀法、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法和技术手段研究了压应力下Ti-1300合金在等温时效过程中β_m→α+β相变动力学和组织演化规律。结果表明:压应力作用下Ti-1300合金在等温时效过程中β_m→α+β相变动力学方程可用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程表示,并拟合出来Avrami指数,用于表征相变机制;Ti-1300合金在40 MPa压应力的β_m→α+β相变机制与无应力状态下的相似;当合金在600℃时效时的相变机制为开始是在位错线上进行形核,随后形核率迅速衰减为零,随着次生α相的析出,转而在α/β界面上形核,并且形核位置很迅速又饱和,形核率再次衰减为零;而当合金在700℃时效时的相变机制主要为界面形核。但Ti-1300合金在40 MPa压应力下进行等温时效时,组织演变表现出明显的α相择优取向效应。通过分析Ti-1300合金进行双级时效的显微组织发现, Ti-1300合金在等温时效过程中引入外加压应力后,外加压应力对合金中α相应力取向效应的影响主要在α相的形核阶段,对α相的长大阶段影响不明显。     

含Zr,Ce稀土元素铝合金导线的微结构与导电性能研究

Al-Mg-Si铝合金作为常用架空导线,既要有较高的强度也要保证其较高的导电率。在固溶状态下,Al-Mg-Si-Ce合金有较多无法回溶基体的含Ce粗大第二相,这些黑色的第二相主要分布在晶界处,降低合金的塑韧性和强度。而Al-Mg-Si-Zr合金中几乎没有第二相。固溶处理能够使含Zr的第二相断裂、溶解,非平衡组织消失。时效温度为180℃,时效时间为2～24 h时,Al-Mg-Si-Zr合金导线导电性优于Al-Mg-Si-Ce合金。在时效时间内,Al-Mg-Si-Zr合金的导电率从53.07%IACS提升至60.63%IACS,而Al-Mg-Si-Ce合金的导电率仅从53.23%IACS提升至58%IACS。通过透射电子显微镜(TEM)分析观察,发现Zr元素会促进β"(Mg_5Si_6)沉淀相的析出,并且生成了Al3Zr沉淀相。这两种相的析出极大的减小了合金内部电子散射,增加了电子平均自由程,从而提高了Al-Mg-Si-Zr的导电率。     

时效态高强高导Cu-Ag-Cr合金的组织与性能

采用真空熔炼的方法制备了Cu-4Ag-0.8Cr合金,经时效处理后,可获得抗拉强度为585 MPa,电导率为85%IACS的高强高导铜合金。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、涡流导电仪、万能材料试验机研究了合金的组织与性能。结果表明,Cu-4Ag-0.8Cr合金在不同工艺下时效时,析出相存在两种形态,球状和三叉状。随着时效温度的升高,析出相逐步长大,且分布不均匀。随时效时间的延长,Cu-4Ag-0.8Cr合金的导电率不断增加,最后趋于恒值,而合金的抗拉强度先增加,达到峰值后急剧降低。合金在直流阻性负载条件下的电弧侵蚀表面显示出大量的浆糊状凝固物和喷发坑。     

时效处理对Cu-Cr-Ti合金组织与性能的影响

由于高强、高导Cu-Cr-Zr合金在工业化生产熔炼时不易控制Zr的收得率,通过采用Ti替代Zr,以期获得易熔炼以及性能与Cu-Cr-Zr合金相当的时效强化型Cu-Cr-Ti合金。采用真空感应熔炼技术,经过热锻、固溶、冷轧、时效共4道工序,制备了Cu-Cr-Ti合金板材;对时效后的Cu-Cr-Ti合金的组织状态、析出相形态、析出相与基体的界面关系进行了分析;对合金的抗拉强度和导电率进行了测试。结果表明:450℃时效60 min后,Cu-0.45Cr-0.14Ti合金的综合性能最佳,抗拉强度和导电率分别达到620 MPa和64.9%IACS;Cu-0.45Cr-0.14Ti合金中纳米尺寸的Cr强化相呈现椭圆形和双花瓣形,2种形状的析出相粒子均为面心立方结构,且均与基体保持完全共格关系。     

微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效性能的影响

研究了微量稀土钇对Cu-Cr-Zr合金时效后导电率和显微硬度的影响。结果表明:Cu-0.41Cr-0.10Zr合金在950℃固溶1 h后,在480℃时效2h能获得较高的显微硬度和导电率;时效前冷变形可加快第二相的析出,使其性能得到显著提高。固溶后经60%变形后于480℃时效1 h其显微硬度和导电率分别高达154.3HV和81.5%IACS,而固溶后直接时效时仅为110.2HV和65.2%IACS。微量稀土元素Y的加入,使Cu-0.39Cr-0.11Zr-0.041Y合金的显微硬度较Cu-0.41Cr-0.10Zr合金高9HV,而导电率略有降低。     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

形变时效对Cu-1.3Ni-0.3Si合金力学性能及导电率的影响

采用OM、SEM和EDS等分别研究了400~550℃、1~8h时效工艺对冷轧变形程度为0~70%的Cu-1.3Ni-0.3Si合金显微组织及性能的影响。结果表明,经不同冷变形量的合金在450℃时效1h后,硬度均到达峰值,当温度升高到500℃时,合金导电率达到最大值,此时基体组织中分布有大量细小弥散的第二相颗粒;合金的导电率随保温时间的延长不断增大,且变形程度越大,导电率提升越明显。预冷变形量为70%的合金在450℃×3h时效后,其硬度达到180HB,导电率可达52%IACS,相比未经变形合金时效后最高硬度提高了约21%,导电率提高了约11%。     

时效处理对近β型钛合金TLM组织与性能的影响

研究了不同时效温度和保温时间对近β型钛合金TLM微观组织和力学性能的影响。结果表明,经β单相区固溶+时效处理后合金微观组织特征为:沉淀α相在晶界两侧沿一定的晶体学位向呈集束状析出,晶内也有大量沉淀α相产生。随着时效温度升高,沉淀α相尺寸逐渐增大且趋于均匀,合金强度降低,塑性增强。当时效温度从480℃升高至510℃时,强化效果最为明显,合金的抗拉强度增量达到最大值184 MPa;当时效温度从510℃升高至540℃时,抗拉强度增量最小,仅63 MPa。随着保温时间的延长,晶界附近析出的集束状α相尺寸明显增大,且在原来未析出区域也有α相产生,分布逐渐趋于均匀。在480℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度增大,塑性降低;在510℃下进行时效时,合金强度和塑性随保温时间延长变化不明显;在540℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度减小,塑性增强。     

双级形变时效对铝合金电工圆杆组织及性能的影响

采用抗拉强度、导电率性能测试和X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析方法研究双级形变时效对Al-B电工圆杆组织和性能的影响。结果表明:经双级形变时效处理后,合金的导电率和抗拉强度随预时效温度的升高呈先升后降趋势,且预变形量越小,材料的抗拉强度峰值出现越缓慢,预变形量过大时材料的导电率和抗拉强度指标下降;析出相与基体保持共格关系,呈弥散分布,在STEM模式下结合傅里叶交换(FFT)衍射花样可确定为强化相θ'相。通过预变形32%+预时效110℃×2 h+终变形83%+终时效190℃×6 h处理,合金的抗拉强度达到181 MPa,导电率为58. 5%IACS,延伸率为8%,与单级形变时效(变形量83%+时效190℃×6 h)对比,其导电率和抗拉强度都有较大提升,综合性能较佳。     

时效处理对7075铝合金组织和性能的影响

对7075铝合金进行了单级时效处理和双级时效处理，表征了微观组织，测试了显微硬度。利用电化学工作站测试了腐蚀性能。实验结果表明：7075铝合金经120℃时效24h后，平均硬度为196HV；二级时效温度为160℃时，随时效时间的延长，硬度值基本呈现逐渐降低的趋势。7075铝合金经一级时效处理后，第二相析出产生时效硬化效果；在较高温度下进行二级时效，随保温时间的延长，时效析出相发生聚集、粗化和长大，降低了合金的硬度。随着二级时效时间的增长，合金的腐蚀电流先升高后降低，在二级时效16h、24h时合金的腐蚀电流最小，腐蚀性能最优。     

2219铝合金的TTT曲线与微观组织

采用分级淬火方法测定2219铝合金的时间-温度-电导率(TTT)曲线。利用EDS和TEM等分析手段并结合Avrami方程,研究2219铝合金在等温过程中的组织变化和相变动力学。结果表明:合金TTT曲线的鼻尖温度为440℃,淬火敏感温度区间为300~480℃;等温保温时,过饱和固溶体分解析出第二相粒子,在440℃附近,第二相(主要为θ平衡相)的析出速率达到最高;鼻尖温度的高相变驱动力和较快的扩散速率是θ相析出和长大的主要原因,建议在淬火敏感区间应加快淬火冷却速率避免粗大平衡相的析出,而高于淬火敏感区间温度时可适当降低冷却速率减小热应力的影响。     

长期时效温度对一种单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后分别在980 ℃,1 070 ℃,1 100 ℃和1 140 ℃长期时效处理500 h,研究了不同温度长期时效后合金的显微组织和1 100 ℃的拉伸性能.结果表明合金在不同温度长期时效后,γ′相发生粗化或筏排化.随着时效温度增加,γ′相粗化或筏排化程度增加,γ′相体积分数减少,γ相基体通道变宽.在980 ℃长期时效500 h后,无TCP相析出;1 070 ℃,1 100 ℃,1 140 ℃长期时效500 h后,有针状TCP相析出.随着长期时效温度增加,TCP相含量增加.随着时效温度升高,合金拉伸强度降低,拉伸延伸率先增加后在1 140 ℃时效时又降低.长期时效后γ′相粗化或筏排化、γ′相含量减少和TCP相析出是合金拉伸强度降低的主要原因.      

时效制度对6063合金导热性能和硬度的影响

研究了时效时间、时效温度对6063合金导热性能和硬度的影响。发现随着时效时间的延长，导热率上升．但由于时效初期析出β“相具有大量的空位，使得导热率在时效开始阶段有所下降。而硬度在随着粒子的析出逐渐升高达到峰值后的过时效过程中，细小针状的β‘相向粗大球状的β相转变，使得硬度开始下降。而时效温度的不同将影响这两种性能峰值出现的早晚，且时效温度越高，硬度峰值越低。     

油井管用镍基耐蚀合金的研究与发展

介绍了油井管用镍基耐蚀合金G-3的国内外研究现状,并进一步研究了该合金在750℃长期时效后的组织变化.结果表明,长期时效后G-3合金晶内会析出第二相,从而降低合金的耐腐蚀性能.采用数值模拟技术对G-3合金管材的热挤压成形过程进行了模拟分析.结果表明,最大挤压力随着挤压速度的增加先升后降、随着坯料预热温度的升高而逐渐降低;坯料最大温升随着挤压速度的增加而增加,随着坯料预热温度的升高而降低.