扩径温度对CuAlBe管接头相变滞后和扩径率的影响

用水平热型连铸工艺制备了具有轴向排列柱状晶组织的CuAlBe管接头,研究了扩径温度对合金管接头相变滞后和扩径率的影响。结果表明:在低于M_s温度,扩径率最大为9.3%,随着温度升高到M_s~A_s和高于A_s扩径率逐渐降低。随着扩径率的增加,A_s和A_f升高,M_s变化不大,M_f则稍微降低;在最大扩径率为9.3%时,相变滞后达74℃。扩径率的增加还使回弹率升高而回复率下降。管接头具有良好的气密性和耐压性,连接管的极限耐压达18.6MPa。     

热型连铸法制备CuAlBe形状记忆合金管接头

研究了用热型连铸法制备Be含量为0.4%的柱状晶组织CuAlBe形状记忆合金管及其晶状组织,将合金管切割成段,经固溶处理后扩径即成管接头。当连铸速度为80mm/min、冷却距离为10mm、压头为20mm、铸型温度为1 030℃时,记忆合金管连铸过程最平稳,管的表面质量及尺寸控制最好。管接头的最大扩径率可达10.20%,此时管接头的形状回复率仍可达到92.86%。名义扩径率为7.55%时,扩径后As、Af温度升高,Ms、Mf温度降低,合金的相变温度滞后范围从扩径前的40℃增加到了70℃。     

柱状晶Cu-Al-Be形状记忆合金横向压缩的性能研究

用热型连铸法制备直径6 mm的柱状晶Cu-Al-Be合金棒,从中制取2 mm×2 mm×4 mm的矩形试样。采用循环加载压缩实验,研究热型连铸柱状晶Cu-Al-Be合金棒横向(垂直于定向凝固方向)压缩的力学性能。结果表明:压缩前试样平均晶粒尺寸约为1 mm,晶界的取向差分布不均匀,压缩后可恢复超弹性应变为1%,应变超过1%后即产生残余变形。卸载后,经过约10 min,试样基本能完全恢复,说明试样发生应变回复滞后。     

连续柱状晶组织CuNi10Fe1Mn合金变形行为的各向异性

研究了连续柱状晶组织Cu Ni10Fe1Mn合金板试样沿平行柱状晶生长方向(SD)和垂直柱状晶生长方向(PD)拉伸时的力学性能和变形行为,讨论了连续柱状晶组织各向异性对合金力学性能和变形行为的影响.研究结果表明:试样沿SD和PD均具有[100]择优取向,但沿SD所有晶粒的取向均分布于[100]附近,平均Taylor因子m值约为2.17,而沿PD部分晶粒的取向分散于[001]-[011]之间,具有一定的取向分散性,m值约为2.93.低取向分散性、无横向晶界约束等组织特征使试样沿SD变形时应力分布均匀,各晶粒沿拉伸方向变形一致,屈服强度和抗拉强度分别为85和215 MPa,断后伸长率达到42%,具有典型韧性断口;由于存在一定的取向分散性和横向晶界,使得PD试样变形时出现明显的晶界应力集中和表面凹凸起伏,屈服强度明显增加,为115 MPa,断后伸长率下降至36%,具有混合型断口.连续柱状晶组织Cu Ni10Fe1Mn合金的晶粒取向和晶界分布的各向异性是造成变形行为各向异性的原因.     

热型连铸CuAlBe超弹性合金丝的力学性能

研究热型连铸柱状晶CuAlBe超弹性合金的性能并与单晶相比较。用热型连铸法制备了柱状晶CuAlBe超弹性合金丝,用循环拉伸试验检测其力学性能,用纯弯曲疲劳试验检测其弯曲疲劳寿命。结果表明,柱状晶CuAlBe合金丝的可恢复应变可达到15％,与单晶接近。超过这一应变量将导致马氏体稳定化,产生残余变形,导致卸载时拉伸曲线上出现锯齿状峰。柱状晶的弯曲疲劳寿命与单晶的为同一数量级,比机械加工表面的单晶高,而比电解抛光表面的单晶低。由此可见,柱状晶CuAlBe的性能与单晶的相近。     

快速凝固Ni61Al24Mn15高温形状记忆合金薄带的相变和结构

快速凝固工艺制备的Ni61Al24Mn15合金薄带具有细晶粒组织。明显改善了合金的变形性能,合金薄带在拉伸和弯曲两种状态下形状记忆回复率都达到了 70％以上,且热弹性马氏体相变温度都高于150℃,高温区形状记忆效应的产生与合金薄带中面心立言和密排六方结构志氏体体心立方结构母相之间热弹性马氏体相变有关。     

柱状晶Cu-Al-Be形状记忆合金低温压缩性能研究

利用竖直下拉式热型连铸技术制备柱状晶Cu-Al-Be形状记忆合金,其马氏体相变结束温度(Mf)在-50℃以下,柱状晶生长方向为轴向。在温度低于Mf时,对普通多晶、平行于柱状晶方向和垂直于柱状晶方向的试样分别进行单向压缩试验,并进行金相组织观察与断口形貌分析。结果发现,柱状晶Cu-Al-Be合金杆件组织结构为类似于贝壳的仿生结构且断裂形式相似,垂直于柱状晶方向的试样塑性最好,断裂前吸收能量最高,综合性能最好。     

J55钢连铸板坯凝固与固态相变调控热力学分析

对J55微合金钢凝固相变包晶点和连续冷却过程的CCT曲线进行了热力学计算分析,并利用高温共聚焦显微镜原位观察了试样凝固过程的晶粒度和组织。考虑各种合金成分的贡献,计算表明,J55钢属于微合金临界过包晶钢,凝固相变过程中δ相的比例可达69.8%。J55钢CCT曲线随晶粒增大向右移动。基于原位观察的晶粒度对其CCT曲线进行热力学计算和相变组织的对比分析,结果表明,在相同冷却速率下两者所获得的组织基本一致。研究结果有助于指导通过成分和组织调控,降低J55钢连铸和热装热送过程中表面横裂纹敏感性。     

铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金的室温力学性能

对具有柱状晶组织的铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金纵向和横向试样进行了室温拉伸、室温压缩和三点弯曲试验,并对拉伸试样断口进行了分析。结果表明:铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金力学性能存在强烈的各向异性。横向试样的拉伸性能和弯曲性能远远优于纵向试样,但压缩屈服强度低。合金的力学性能取决于加载轴与片层界面的角度,而不是柱状晶轴的方向。横向拉伸试样的拉应力与片层界面平行,α2/γ片层相界面对裂纹的阻碍作用对提高拉伸性能起到了重要作用。纵向压缩试样的压应力与片层界面垂直,使片层间的微裂纹闭合不扩展,压缩屈服强度较横向试样高。     

Nb合金化对电弧增材制造NiTi基形状记忆合金的影响

NiTi合金是一种应用广泛的形状记忆合金,其中Ti₄₇Ni₄₄Nb₉成分的合金是一种可靠的航空管接头材料. 采用双丝电弧增材制造(WAAM)的方法制备了Ni₅₂Ti₄₈合金,并以Nb元素进行了原位合金化得到了Ti₄₇Ni₄₄Nb₉合金,研究了其典型组织、压缩性能、相变温度与形状记忆效应,分析了Nb元素的添加对WAAM镍钛合金组织及性能的影响. 结果表明,加入Nb元素后,合金的组织除B2相晶粒外,还在晶界处有细小的β-Nb相析出,使得合金的压缩强度在横向与纵向上分别增加了7.9%与3.1%,形状记忆回复率则下降了4.0%,相变温度滞后从?6.4 ℃提升至40.9 ℃,使得该材料作为记忆合金管接头时更加利于储存与装配.     

热处理对选区激光熔化GH3230显微组织及高温拉伸力学性能的影响

为有效提高GH3230高温合金的综合高温力学性能,本文利用选区激光熔化技术成形了GH3230试样,按照优化的热处理制度做了固溶处理。分析了固溶处理前后合金的显微组织结构,测试了合金的高温拉伸力学性能,研究了析出碳化物的形态和分布对高温拉伸力学性能的影响规律,探讨了高温拉伸断裂机制。结果表明：选区激光熔化GH3230合金显微组织由生长方向与材料堆积方向一致的单一γ固溶体柱状晶构成。固溶处理后,沿γ固溶体柱状晶晶界析出了呈链状分布的M₆C型碳化物颗粒,在柱状晶内部析出了弥散分布的M₆C型超细碳化物颗粒,柱状晶变粗,晶粒取向差异减小,出现向等轴晶转变的趋势;高温拉伸力学性能各向异性程度减弱,由于显微组织仍为具有定向凝固特征的柱状晶组织,不同方向的高温拉伸力学性能仍在差异;纵向及横向高温拉伸断裂机制均为沿晶韧性断裂。     

微合金化钢热送热装过程组织演变研究

通过实验室模拟微合金化含Ti钢连铸坯热送热装过程,并利用光学显微镜观察了室温条件下不同热履历试样的显微组织,分析了热送热装连铸坯组织演变的规律和特点。结果表明,700℃左右是不同热送温度的一个分界线,700℃以下热送试样均会发生奥氏体分解相变;700℃以上试样的高温组织为奥氏体,且奥氏体晶粒的大小基本相同;700℃以上热送热装试样的晶粒度较700℃以下粗大;不同的热送温度导致热处理室温显微组织有极大的差别,热送温度越高,二次奥氏体化过程越容易;热送温度越低,相变过程比较复杂;在700℃热送是较为合理的,可以尝试在750℃进行热送实践。     

电子束快速成形制备TC4合金的组织和拉伸性能分析

针对电子束快速成形(EBRM)钛合金的组织特点,采用OM、SEM、XRD和TEM等实验手段,分析了EBRM制备TC4合金的微观组织和织构对其拉伸性能的影响规律。结果表明:TC4合金存在着平行于沉积方向的β柱状晶,且柱状晶的宽度随着沉积高度的增加,初始时迅速增加,之后增加的趋势变缓。由于沉积过程中循环的热作用,柱状晶内α片尺寸随着沉积高度的增加而减小。合金存在典型的转变α相织构。微观结构的梯度变化也导致了合金在不同位置的拉伸性能差异。随着X方向拉伸试样位置的升高,合金的屈服强度没有明显的变化,但抗拉强度有所提升;合金的塑性呈现上升的趋势。在合金底部,距离基板10和20 mm处的拉伸试样具有相近的加工硬化指数,低于合金中间的拉伸试样,而合金顶端拉伸试样的加工硬化指数较高。此外,合金还具有拉伸性能的各向异性,45°方向拉伸试样的强度高于X方向和Z方向的拉伸试样,同时Z方向拉伸试样的强度最低,这种强度各向异性主要归因于合金的转变α相织构。     

热型连铸Cu-10AI合金温度场及晶粒结构的数值模拟

在三维造型软件Pro／E中建立热型连铸模型，利用ProCAST软件对热型连铸过程中的温度场和晶粒结构进行了模拟计算。结果表明，采用稳态算法能够有效地预测连铸过程中温度场的变化和固液界面的形貌；采用CAFE模块能够准确地再现连铸过程中等轴晶到柱状晶的转变以及柱状晶区晶粒的竞争生长过程。     

热型连铸Cu-10Al合金温度场及晶粒结构的数值模拟

在三维造型软件Pro/E中建立热型连铸模型,利用ProCAST软件对热型连铸过程中的温度场和晶粒结构进行了模拟计算.结果表明,采用稳态算法能够有效地预测连铸过程中温度场的变化和固液界面的形貌;采用CAFE模块能够准确地再现连铸过程中等轴晶到柱状晶的转变以及柱状晶区晶粒的竞争生长过程.     

柱状晶Cu-Al-Ni形状记忆合金的性能

用具有定向凝固特点的热型连铸工艺制备了Cu-Al-Ni形状记忆(SMA)合金丝.金相检验显示合金丝具有轴向排列的柱状晶组织.XRD分析表明,其基体β1相的生长方向为(100),分散度为10°～12°.合金丝经约20次的弯曲训练后形状恢复率非常稳定,最高可达100%;最大可恢复应变为10%,显示了优良的记忆功能.拉伸试验显示其抗拉强度最高达910 MPa,伸长率18.76%,与单晶组织相近而远优于多晶组织;拉伸断口出现缩颈,表明晶体发生了滑移.连铸工艺的稳定性对合金丝的力学性能有很大影响.     

退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响

采用扫描电镜、准原位电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射和室温拉伸实验,研究了冷轧Fe20Mn0.3C钢在700~1000℃范围内退火1 h后的微观组织及其拉伸变形行为。结果表明,随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低,而抗拉强度及伸长率则先升高后降低,当退火温度为800℃时,抗拉强度和伸长率达到峰值。800℃退火试样形成了均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织,其拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性(TWIP效应);当退火温度进一步升高,奥氏体晶粒长大,其稳定性降低,空冷及拉伸过程中均发生马氏体相变,形变机理由TWIP效应转为相变诱导塑性(TRIP效应)。准原位拉伸EBSD研究表明:在拉伸变形过程中,退火试样中的淬火ε马氏体一方面通过γ→ε形式的TRIP效应增厚,另一方面通过ε→α'形式的TRIP效应转变成α'马氏体,而裂纹容易在α'马氏体界面形核扩展,因此,淬火ε马氏体越多,材料的伸长率越低。     

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。     

退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响北大核心CSCD

采用扫描电镜、准原位电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射和室温拉伸实验,研究了冷轧Fe20Mn0.3C钢在700~1000℃范围内退火1 h后的微观组织及其拉伸变形行为。结果表明,随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低,而抗拉强度及伸长率则先升高后降低,当退火温度为800℃时,抗拉强度和伸长率达到峰值。800℃退火试样形成了均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织,其拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性(TWIP效应);当退火温度进一步升高,奥氏体晶粒长大,其稳定性降低,空冷及拉伸过程中均发生马氏体相变,形变机理由TWIP效应转为相变诱导塑性(TRIP效应)。准原位拉伸EBSD研究表明:在拉伸变形过程中,退火试样中的淬火ε马氏体一方面通过γ→ε形式的TRIP效应增厚,另一方面通过ε→α'形式的TRIP效应转变成α'马氏体,而裂纹容易在α'马氏体界面形核扩展,因此,淬火ε马氏体越多,材料的伸长率越低。     

激冷Ti-47Ni合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

为了开发微机电系统用快响应微执行器材料,采用熔体快淬法制备了激冷Ti-47Ni(原子分数,%)形状记忆合金薄带,利用CLSM、XRD、DSC和弯曲实验研究了铜辊速率和退火工艺对Ti-47Ni合金薄带显微组织、相组成、相变行为和形状记忆行为的影响。结果表明,不同辊速制备的铸态和300~800℃退火态Ti-47Ni合金薄带的显微组织均呈纵横排列的柱状,辊速越高合金薄带的晶粒越细,退火工艺对合金薄带显微组织影响不大。Ti-47Ni合金薄带的组成相为马氏体(B19'相,单斜结构)+母相(B2相,Cs Cl型结构),冷却/加热时发生B2→B19'/B19'→B2一阶段马氏体相变,正、逆马氏体相变温度分别约为54和81℃,相变热滞约为27℃。随辊速增加,合金薄带马氏体相变温度降低,形状记忆恢复率提高。随退火温度升高,合金薄带相变行为变化不大,形状记忆恢复率在93%~98%之间变化。铸态和退火态Ti-47Ni合金薄带皆具有优异的形状记忆效应。