TC4合金棒材成分偏析组织的分析与判定

用金相显微镜进行了高低倍组织观察，初步确定TC4合金Ф30mm锻棒的成分偏析区；再用MVK200g／30＂显微硬度计测试比较得出，该锻棒偏析区的维氏硬度比正常的维氏硬度低；用SEM进一步分析该锻棒偏析区的化学成分为钛含量偏高，钒含量偏抵，确定该批棒材的偏析组织属软偏析。实验结果表明，按照上述步骤可以准确地分析检验出TC4合金锻棒成分偏析组织以及该偏析组织属哪一种偏析组织；对于存在偏析组织的TC4合金棒材，如果化学成分和机械性能均符合订货要求，切除偏析部分可交货使用。     

快速凝固Al7075-xwt%Mn合金的特性

用快速凝固法(RS)将Al7075和Al- 75wt%Mn中间合金制成平均厚度为10μm~ 30μm的薄片，使合金中含0~2.5wt%的不同Mn含量。RS片经冷压、除气后，在350℃下挤压成直径为7mm的棒，其挤压比为25∶1。挤压棒在490℃固溶2h随后于120℃时效处理1300min。用SEM和TEM测量RS片和挤压棒的显微组织。挤压棒拉伸性能测量时加载方向平行于挤压棒纵向，差式扫描量热计(DSC)用于测定合金中沉淀相析出，温度范围0~ 600℃，升温速度10℃/min。不同Mn含量合金的DSC曲线均出现两个放热峰，第一放热峰位于50℃~100℃之间，是与GP区形成相关联。第二个峰…     

TB6钛合金等温锻后热处理工艺研究

采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。     

Sb对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织的影响

试验研究了Sb对Mg-8Zn-4Al-0·3Mn铸造镁合金显微组织的影响。结果表明,含Sb铸造镁合金Mg-8Zn-4Al-0·3Mn-xSb的显微组织由基体α(Mg)、共晶[α(Mg) τ]、三元相τ(Mg32(Al,Zn)49、二元相MgZn2和Mg3Sb2组成;随着Sb含量的增加,合金晶界上三元相的形态逐渐由半连续网状变为分散均匀的颗粒状;w(Sb)=0.3%为最佳加入量,此时的合金铸态组织被明显细化,晶粒大小由120μm~130μm减小到50μm~60μm。同时,合金的显微硬度值也随Sb含量的增加而增加。     

β斑对TB6钛合金性能及拉伸变形行为的影响

通常认为TB6钛合金中的“β斑”会降低构件的力学性能,Fe元素偏析是导致β斑的主要原因。本文利用OM、SEM、EDS、EPMA等微观表征手段,结合对β斑样品拉伸过程的扫描电镜原位观察,分析了β斑区域和正常区域的显微组织、化学成分和硬度差异,研究了β斑对TB6合金拉伸变形行为的影响。结果表明：β斑区域组织中的初生α相含量少于5%,β晶粒粗大达到0.58mm,是正常晶粒尺寸的60倍以上;β斑区域的维氏硬度较正常区域略高;β斑区域中的V和Fe元素含量在宏观上无明显差异,但微区存在波动和不均匀分布,β斑区域的Fe元素含量离散性高于正常区域。V和Fe元素微区成分偏析是导致TB6合金后续加热和变形过程中相变温度差异的主要原因,局部先转变的β晶粒由于缺少晶界α相的钉扎,迅速长大。β斑材料在拉伸变形过程中,裂纹起始于粗大β晶粒的晶界处,晶界和晶内滑移是β斑组织的主要变形方式,β斑TB6合金的断裂模式为沿晶和穿晶混合的断裂模式。     

Ti811表面TC4激光熔覆层中β相偏析行为研究

在Ti811合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪等手段分析了涂层组织和β相偏析行为。结果表明,涂层组织出现了典型的β相偏析现象,在涂层中以大块的暗色区域存在;涂层的非β相偏析区微观组织呈现出魏氏体结构,在α-Ti组成的晶界中分布着大量针状马氏体α′-Ti相和少量残留β-Ti相,纳米α_2相弥散分布在涂层中;涂层的β相偏析区域出现了大面积残留β-Ti相,晶界α-Ti相和针状马氏体α′-Ti相的特征和数量明显减少,主要是因为激光熔覆形成的熔池冷却速度极快,原始β晶粒来不及相变所导致。     

Ti-6242合金棒材偏析组织的分析和判定

采用便携式超声波探伤仪对Ti-662合金棒材进行探伤,对出现疑似偏析缺陷波的部位进行低倍组织观察,对确定的成分偏析区域再使用金相显微镜进行高倍组织观察,并使用显微硬度仪检测了正常区和偏析区的显微硬度,使用扫描电镜对正常区和偏析区进行SEM和EDS分析。结果表明,偏析区的硬度比正常区硬度偏高,偏析区Al、V、Sn元素含量正常,Cu和Fe元素含量较高,可以判定该偏析组织为由Cu和Fe元素引起的硬偏析,进而验证了超声波探伤可作为对Ti-662合金棒材偏析组织的判断方法。     

TC18钛合金锻棒的纵向和横向力学性能研究

采用横向和纵向试样测定了直径为170 mm的TC18钛合金锻棒的力学性能,以研究该棒材不同方向的力学性能是否有差异。锻造状态的TC18合金棒材晶粒尺寸为200~500 um,沿纵向拉长。晶界上存在不连续的仅相,β基体中分布着大量棒状或球状次生α相。相比于纵向,锻棒的横向拉伸强度略高,断面收缩率和冲击韧度偏低,存在各向异性。锻棒的冲击韧度的高低主要取决于裂纹扩展面的几何因素,与材料的本征塑性和织构关系不大,受晶粒形貌的影响。锻棒的横向断面缩率低也与其晶粒形貌有关。     

多向镦拔对医用TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过实验对TC4方坯进行多向镦拔,对制备的径锻棒材进行组织和力学性能测试分析。结果表明:多向镦拔能有效细化TC4合金组织晶粒、提高力学性能。随镦拔变形量及次数的增加,α相晶粒逐渐细小、等轴化,2火次75%变形量多向镦拔可获得α相晶粒为5μm;3火次75%变形量多向镦拔变形下,准65mm径锻棒的屈服强度及抗拉强度分别高达940MPa和1015MPa,伸长率为17%。     

Mg-Ce-Zn合金微观组织与腐蚀产物研究

研究了Mg-Ce-Zn合金微观组织及其在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明,铸态Mg-Ce-Zn合金晶粒尺寸波动较大,在10μm~100μm之间;Mg-Ce-Zn合金由含有Zn元素和Ce元素的α-Mg固溶体和Mg-Ce-Zn三元共晶组织组成,共晶组织呈网状分布于α-Mg晶界处,共晶组织中Ce元素和Zn元素的含量远高于α-Mg中的Ce和Zn元素含量;Mg-Ce-Zn合金在模拟体液中浸泡72 h后,表面沉积了腐蚀产物层,其中含有Mg、O、Na、Ca、P等元素,经XRD衍射分析得知合金基体为α-Mg相,腐蚀产物中含有Mg(OH)2相。     

无机材料吸热棒对钢铸锭凝固组织及宏观偏析的影响

针对铸锭在凝固过程中的元素偏析及组织缺陷等问题,制备了一种可均匀铸锭凝固过程温度场的无机材料吸热棒。将该吸热棒置于铸模中,浇注时吸收钢液热量,加速钢液冷却,使铸锭内外同时凝固,缩短铸锭的完全凝固时间。结果表明:(1)施加吸热棒后,铸锭的完全凝固时间从340 s缩短为300 s;(2)铸锭心部形成了大量细小的等轴晶,其比例由20%提高至73%;(3)铸锭1/2半径处二次枝晶间距从490μm减小至176μm,心部二次枝晶间距从528μm减小至163μm;(4)铸锭碳偏析指数范围从0. 94～1. 1变为0. 97～1. 05,硫偏析指数范围从0. 72～1. 45变为0. 76～1. 21;(5)铸锭心部的夹杂物指数从1. 757%降至0. 458%。     

真空铜模吸铸TiAl基合金凝固行为

采用真空铜模吸铸技术成功制备了Ti-45Al-2Cr-2Nb合金铸件。借助扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析铸态和吸铸条件下显微组织形貌特征、各相成分以及相组成,并且和铸态组织进行了比较研究。结果表明:铸态和吸铸凝固组织的主要相组成均为α_2相和γ相。铸态显微组织观察与Al当量计算结果一致,铸态Ti-45Al-2Cr-2Nb合金是以β为初生相的单一β相凝固合金;吸铸糊状区凝固组织明显细化,晶粒尺寸由244μm细化至96μm,同时降低了凝固偏析,呈现胞状枝晶形貌,枝晶干上存在白色脉络状的β型偏析和残余的条状α相,在表面急冷区观察到块状γ相(γ_m)和羽毛组织(γ_f),块状γm相区域的厚度约为62μm。     

ZL205A合金大型铸件带状偏析组织对力学性能的影响

介绍了ZL205A合金大型铸件中的一种宏观带状偏析缺陷的形貌,分析了带状偏析最严重区域的组织对力学性能的影响,观察了试棒断口形貌,并分析了断口处偏析组织的化学成分。研究发现,ZL205A合金带状偏析组织使该区域力学性能降低,造成力学性能低的原因是带状偏析组织中Cu量偏高且聚集在晶界位置,形成了晶间脆性相。     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。     

超声微锻Ti3Al熔覆层组织与性能的实验研究

目的 采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术,在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti3Al熔覆层。方法 搭建超声微锻装置,采用单因素实验研究超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度的影响规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的宏观形貌、微观组织及显微硬度进行分析和测试。结果 在超声微锻处理下,熔覆层组织与性能得到显著改善。熔覆层表面平整度与超声振幅呈正相关,随着超声振幅、锻打力的增大,粗大的树枝状α2相逐渐锻碎细化为大量的短棒状α2相和针状α2相以及少量的片层状α2相和等轴α2相,等轴晶的含量与分布范围增大,晶粒细化效果越来越明显。熔覆层各区域的显微硬度值均随着超声振幅、锻打时间的增加而有不同程度的提高。当超声振幅为7 μm时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了18.4%、22.8%、51.5%。当锻打时间为5 s时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了15.5%、15.8%、37.8%。熔覆层顶部显微硬度值随着锻打力的增大呈现出逐渐升高的趋势,显微硬度最高可达55.1HRC,其他区域的硬度呈现逐渐降低的趋势。结论 超声微锻能够有效改善熔覆层的宏观形貌以及内部组织,细化晶粒,选择合适的工艺参数可进一步提高其显微硬度值。因此,超声微锻可作为一种有效的熔覆层改性技术。     

保持时间对半固态铸-锻6061合金成分偏析的影响

采用手工搅拌法制备了半固态6061合金,利用压力机及杯形试验模具,进行6061半固态铸-锻成形,研究了保持时间对6061半固态铸-锻成分偏析的影响。结果表明,保持时间越长,试样上部、中部、底部Si、Cu、Mg元素的含量越接近原始含量。保持时间在0、1、2s时,试样上部、中部的Si、Cu、Mg元素含量都比试样原始Si、Cu、Mg元素含量高,属于正偏析,而试样底部Si、Cu、Mg元素含量始终比试样原始Si、Cu、Mg元素含量低,为负偏析。保持时间≥3s后,试样上部、中部、底部Si、Cu、Mg元素偏析程度显著降低。     

定向凝固高Nb含量TiAl合金微观组织演化与溶质偏析规律

在Bridγman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8,9,10)Nb合金进行定向凝固实验,研究了生长速率和Nb含量对Ti Al-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响,获得了定向凝固Ti Al-Nb合金相变过程与微观组织选择图.结果表明,生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变,并促进完全b相凝固转变为具有L+β→α包晶反应凝固过程,最终组织由α2/γ层片组织转变为具有a2/γ层片和B2相的多相组织.溶质Nb的添加对b相具有稳定作用,促进了完全b相凝固过程的发生以及α2/γ层片和B2相多相组织的形成.生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析,β型偏析)过程密切相关.其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生,从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布.bβ型偏析中溶质Nb在残余β相中的富集是形成B2相的主要来源,Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸.根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知,选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全β相凝固过程,可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.     

耦合热力学相变路径预测Fe-C包晶合金宏观偏析

针对Fe-0.1％C(质量分数)包晶合金冷却过程中多固相共存及界面分配系数实时变化的情况,由杠杆定律结合热力学平衡计算(LR-TEC)获得合金由液相冷却至室温的相变路径,制成相变路径数据表,由成分与热焓线性插值获得相应温度、相质量分数、相成分和相焓,以及凝固潜热释放量和比热容随多固相析出以及成分和温度的变化关系,与连续介质宏观传输模型相结合,预测了铸锭宏观偏析形成过程.模型采用经典的Sn-5％Pb合金凝固基准实验进行了验证.在随温度和溶质成分即时变化的分配系数及多固相的影响下,预测的Fe-0.1％C合金截面偏析变得更为严重.计算结束时,采用LR-TEC耦合宏观传输预测的最大负偏析在距铸锭左侧x=16 mm、距底面y=45 mm处,偏析率为-2.22％;而杠杆定律解析式(LR Analytical)预测的最大负偏析位于y=55 mm左侧壁面处,偏析率为-1.78％.2者预测的最大正偏析都位于铸锭右侧贴壁区域,合金冷却过程中的相变路径采用LR-TEC比LR Analytical预测的偏析率大1.13％.凝固计算结束时区域内仍多固相共存,其中α、γ两固相,α、渗碳体(CEM)两固相及α、γ、CEM三固相分别共存于铸锭左侧x<0.0342 m的低温区域,δ、γ两固相共存于区域右侧x>0.0858 m的高温区域.     

铸造Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)合金组织均匀化处理

采用水冷铜坩埚感应熔炼制备了Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)(at%)合金铸锭,研究了铸造合金组织特点及均匀化处理温度对显微组织的影响规律。结果表明,铸锭组织呈全层片,有大量β相网,富Al相等成分偏析;调整热处理温度使合金偏析区域处于α单相区,充分保温后缓慢冷却可消除偏析形成全层片组织;经过1420℃×12 h炉冷,β相与富Al相偏析均得以消除,获得平均尺寸约为320μm,层片间距约为0.8μm的均匀全层片组织。     

Homogenization of as-cast Ti-45AI-8.5Nb-0.5 （ W, B, Y） alloy

采用水冷铜坩埚感应熔炼制备了Ti-45Al-8.5Nb-0.5（W,B,Y）（at%）合金铸锭,研究了铸造合金组织特点及均匀化处理温度对显微组织的影响规律。结果表明,铸锭组织呈全层片,有大量β相网,富Al相等成分偏析;调整热处理温度使合金偏析区域处于α单相区,充分保温后缓慢冷却可消除偏析形成全层片组织;经过1420℃×12 h炉冷,β相与富Al相偏析均得以消除,获得平均尺寸约为320μm,层片间距约为0.8μm的均匀全层片组织。