GH3625合金管材短流程制备过程中的晶界特征分布和织构演变

采用EBSD和OIM技术研究了GH3625合金管材短流程制备过程中(热挤压、固溶处理、冷轧及退火处理)的晶界特征分布和织构演变规律,进一步通过分析Schmid因子和Taylor因子研究合金管材的冷热塑性变形能力。结果表明,GH3625合金管材的晶界特征分布主要是以与Σ3~n晶界相关的退火孪晶优化的,而不是形变孪晶;GH3625合金管材在热挤压/冷轧变形过程中主要形成Brass织构{110}112和Fiber织构111//RD,而在固溶/退火处理过程中主要形成{110}110织构和Brass-R织构{111}112;GH3625合金管材在热挤压变形时优先在挤压方向(RD)发生塑性变形,而在冷轧变形时优先在垂直于轧向的方向发生塑性变形;同时,对比热挤压和冷轧变形过程中GH3625合金管材平均的Schmid因子值ms和Taylor因子值M_T发现,冷轧变形比热挤压变形的塑性变形能力差,需要更高的形变功。     

过温服役条件下GH3625合金的组织稳定性

采用SEM、EDS、XRD、万能拉伸试验机等手段,研究了750℃时效不同时间对GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明:固溶态的GH3625合金在750℃时效1000h后主要析出MC、M_6C、M_(23)C_6、γ"、δ相。GH3625合金时效过程中的晶粒长大与晶界处相变行为以及Nb原子的溶质拖曳作用有密切的关系。固溶态的GH3625合金在750℃时效(0～1000h范围内)后晶界宽度呈现出先增后减的趋势。GH3625合金时效前后,抗拉强度变化并不明显,屈服强度呈现出持续升高的趋势,但是合金的伸长率损失了62.55%,断裂模式从延性断裂转变为脆性断裂。     

过温服役条件下GH3625合金组织稳定性研究

采用SEM、EDS、XRD、万能拉伸试验机等手段,研究了750 ℃时效不同时间对GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明：固溶态的GH3625合金在750 ℃时效1000 h后主要析出MC、M6C、M23C6、??、?相。GH3625合金时效过程中的晶粒长大和晶界处相变行为以及Nb原子的溶质拖曳作用有密切的关系。固溶态的GH3625合金在750 ℃时效(0~1000 h范围内)后晶界宽度呈现出先增后减的趋势。GH3625合金时效前后,抗拉强度变化并不明显,屈服强度呈现出持续升高的趋势,但是合金的伸长率损失了62.55%,断裂模式从延性断裂转变为脆性断裂。     

Ni-20Cr-18W基高温合金热轧组织演变和力学性能

采用力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)研究了热轧态固溶强化型Ni-20Cr-18W基变形高温合金的室温拉伸行为、微观组织演变及断口形貌,结合X射线衍射(XRD)确定了合金的相结构。结果表明,合金热轧态组织由再结晶后的细小等轴晶粒构成,晶粒尺寸为20~30μm,可达ASTM 7级,组织中可见大量退火孪晶,M6C型碳化物颗粒主要弥散分布在晶界上。热轧态合金由于组织细化使抗拉强度升高,断裂方式以穿晶断裂为主,碳化物颗粒成为导致拉伸断裂的裂纹源,使合金塑性下降。合金的室温拉伸断口呈韧性等轴韧窝,韧窝中心为M6C型碳化物颗粒。     

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。     

GH3625合金冷变形硬化、退火软化行为及其组织特征

采用SEM、OM及XRD和压缩试验等手段,研究GH3625合金管材在冷塑性变形和退火热处理过程中位错密度和硬度的变化规律,探讨合金中孪晶的形态及其形成机制。结果表明:冷变形量是影响GH3625合金管材塑性变形机制的主要因素,ε0.05时,塑性变形以滑移变形为主,其主要硬化机制是位错强化;随着冷变形量的增加,合金的位错密度和硬度显著增加,组织中产生大量的形变孪晶,塑性变形方式由滑移主导的变形转变为以孪生为主导的变形,其主要的硬化机制是孪晶强化;随着退火温度的增加,GH3625合金管材的位错密度和硬度逐渐降低,退火孪晶的形态从中止型逐渐转变为穿晶型。GH3625合金管材在冷变形和退火过程中出现不同形态的孪晶,可分为中止型孪晶和穿晶型孪晶,前者的形成机理是不全位错按极轴运动的结果,后者形成的本质是层错。     

时效处理对GH3625合金管材组织及性能的影响

采用OM、SEM、EDS能谱分析、万能拉伸试验机等手段,研究不同温度的时效处理对退火态GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,晶界逐渐发生宽化,晶界碳化物的长大较为明显;800℃时效时,随时效时间的延长,晶界处析出的碳化物颗粒越来越密集,但是碳化物颗粒的尺寸并未发生明显变化,同时晶界和孪晶界还析出了少量由晶界向晶内延伸的针状δ相;时效处理后GH3625合金管材的晶粒组织仍为等轴晶粒,而时效过程中晶界析出相(碳化物、针状δ相)将会显著影响晶粒生长速率;800℃时效初期碳化物的形成减弱了固溶强化效应,时效后期δ相的析出起到一定的弥散强化作用,从而使合金的强度先降低后升高。     

Ni-20Cr-18W基合金的锻态组织及拉伸性能

采用拉伸试验机研究了固溶强化Ni-20Cr-18W基热变形高温合金锻造后的室温拉伸行为,用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了锻造前后的微观组织及拉伸断口形貌。利用X射线衍射(XRD)确定了合金中碳化物的类型。结果表明,合金铸态组织为典型的枝晶结构;锻态组织晶粒尺寸为60~70μm,晶粒度为ASTM 5级,M6C型碳化物半连续分布在晶界上。M6C型碳化物钉扎晶界,提高了合金的强度;拉伸变形使晶界上的M6C型碳化物进一步破碎,造成外载荷分布均匀性下降,影响合金的塑性。合金的室温拉伸断口为韧性等轴韧窝断裂。     

固溶处理对Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金组织和性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等方法,研究了不同固溶处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金铸态组织主要由α-Mg基体和共晶Mg24 Y5相组成,共晶相区域存在少量的方块相;固溶处理后,合金中方块相明显增多,且主要分布在晶界处;525℃×8 h为合金的最佳固溶工艺;铸态与固溶态合金的室温拉伸断裂方式有所不同,铸态合金总体呈准解理断裂,而525℃×8 h固溶处理后则为典型的穿晶解理断裂方式。     

多晶Be室温拉伸变形和断裂行为

通过SEM原位拉伸实验观察室温下多晶Be的变形、裂纹萌生和扩展过程,利用电子背散射衍射(EBSD)标定断裂解理面,结合OM分析孪晶变形,研究多晶Be室温拉伸变形和断裂行为及其机理.结果表明,室温拉伸应力条件下,多晶Be的滑移和孪晶变形均难以发生.滑移带仅在少数取向有利的晶粒中出现,最终孪晶变形晶粒约占晶粒总数的5%.变形过程中存在(0001)基面和{1010}柱面之间的交滑移.多晶Be的微裂纹起源于晶界一侧,发生穿晶扩展后,在另一侧晶界终止,裂纹萌生符合Stroh位错塞积生裂纹理论.因晶界对裂纹强烈的阻碍作用,多晶Be的裂纹长大依靠不同微裂纹之间的汇合,汇合路径有解理台阶和撕裂2种.多晶Be断裂基本解理面为(0001)基面和{1010}柱面,两者均是多晶Be解理萌生和扩展的主要路径.未观察到因孪晶变形诱发的微裂纹.     

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。     

温度对核电用GH690合金力学行为的影响

以国产蒸汽发生器传热管用GH690合金为研究对象,通过评价其断裂韧性及拉伸特性,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究了合金由室温～623K的力学性能。研究结果表明,室温下GH690合金低的层错能,易生成形变孪晶,使得合金在孪生的协调下塑性变形能力提高,同时孪晶促进裂纹扩展转向,使合金在断裂过程中吸收更多的能量,维持合金高的断裂韧性。随着温度的升高,合金的层错能增加,导致形变孪晶生成困难,合金应力集中程度加剧,裂纹从而平直扩展,合金的断裂韧性降低。由于合金的室温层错能较低,合金在拉伸时能够通过孪生协调变形,同时生成的孪晶阻碍了位错的滑移而提高了合金的强度和塑性。随着形变温度的升高,合金通过孪生协调变形的能力降低,导至合金的变形机制由孪生转变为滑移,滑移产生的加工硬化效应小于孪生,故合金的强度和延伸率随之降低。     

冷拉伸预变形及热处理对Hastelloy C-276合金晶界特征的影响

对Hastelloy C-276合金分别进行2%、6%、14%、22%、30%和54%冷拉伸预形变后经1100 ℃×15 min等温退火并水冷,采用EBSD技术分析变形量对其合金晶界特征分布和晶粒尺寸的影响。结果表明,随着变形量的增加,总的特殊晶界比例呈先下降后上升最后下降的趋势。当变形量为14%时,总的特殊晶界比例出现峰值点,达到了64.8%,同时Σ1晶界比例出现拐点,呈下降趋势,变形储存能得以释放,有利于特殊晶界的产生。此时,晶粒组织处于再结晶初始阶段。但大变形条件下的退火并不利于特殊晶界比例的提高。随着晶粒尺寸的增加,退火孪晶密度降低,选择适当的晶粒尺寸有利于晶界特征分布优化。     

Structure and properties of aluminum alloy 1421 after equal-channel angular pressing and isothermal rolling

Sheets from the aluminum alloy 1421 with an ultrafine-grained (UFG) structure and a weak crystallographic texture were prepared by the method of equal-channel angular pressing (ECAP) through a die with channels of a rectangular cross section and by subsequent isothermal rolling. Both operations were carried out at a temperature of 325°C. It is shown that severe plastic deformation (SPD) leads to the formation of a completely recrystallized uniform microstructure with an average grain size of 1.6 µm in the alloy. At room temperature the alloy 1421 demonstrates high static strength (σ_u = 545 MPa, σ_0.2 = 370 MPa) in the absence of a significant anisotropy. At temperatures of hot deformation, the alloy showed ultrahigh elongations under superplasticity (SP) conditions. At a temperature of 450°C and initial deformation rate of 1.4 × 10^?2 s^?1 the maximum elongation at fracture was ～2700%. At static annealing at a temperature of SP deformation, the UFG structure formed in the process of SPD remains stable. The SP deformation is accompanied by an insignificant grain growth and pore formation.     

热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。     

Precipitation Behavior of delta Phase of Deformation Induced GH3625 Superalloy Hot-Extruded TubeEI北大核心CSCD

GH3625 alloy is a wrought nickel-based superalloy mainly used in aeronautical, aerospace, chemical, nuclear, petrochemical, and marine applications industry due to its good mechanical properties, processability, weldability and resistance to high-temperature corrosion on prolonged exposure to aggressive environments. However, in medium and high temperature environment during long-term service, the gamma" is a metastable phase, easily transformed into stable delta phase, or d phase directly formed in the gamma matrix so that alloy performance was deteriorated, leading to the result of alloy failure. At the present work, mass fraction of d phase in GH3625 superalloy hot-extruded tube cold deformed to different reductions and then aged at 800 degrees C for different times, were measured by XRD. The effect of cold deformation on the law and kinetics of d phase precipitation was investigated by SEM, EDS and Image-Pro Plus metallographic analysis. The results show that d phase first precipitates at the deformation twin and grain boundaries as well as deformation bands, and then precipitates in the grains. The amount of delta phase at the deformation bands increases with the increase of cold deformation. The morphologies of delta phase change gradually from needles to spheroids or rodlike with increasing cold deformation. With the extend of ageing time, the average size of delta phase increases which grows according to LSW theory. At 800 degrees C, the relationship between the precipitation content of delta phase and ageing time follows Avrami equation. As cold deformation increases, the content of delta phase increases, the time index n decreases, whereas the d phase precipitation rate increases. Cold deformation promotes the precipitation of delta phase. The solute drags of Nb in soild solution and pinning of delta phase inhibits the grain growth during ageing process of cold deformed GH3625 superalloy hot-extruded tube. The hardness of the alloy increases with the extension of the holding time at epsilon = 35% but no obvious change at epsilon >= 50%.     

The Formation of Twins in Al-10Zn-3Mg-1.8Cu Alloy by Cryomilling

Aluminum alloys with high stacking fault energies have difficulty forming deformation twins at room temperature and at a low strain rate. In this study, several deformation twins were found in Al-10.0Zn-3.0Mg-1.8Cu alloy powders after being cryomilled for a certain period of time. Annealing twins were also found in the same powders after they had been cryomilled first and then placed at an ambient temperature for a longer period of time, up to 2 years. It is suggested that the Venables model on deformation twins is plausible to explain the twin propensity formed in these powders. The study of the formation mechanism of both deformation and annealing twins concludes that twinning deformation can reduce the grain boundary energy of the alloy powders when the powders are cryomilled first and then placed at the ambient temperature for a longer period of time, up to 2 years.     

GH3625镍基合金的铸态组织及均匀化处理工艺研究

利用光学显微镜、扫描电镜和电子能谱仪研究了700℃超超临界发电机组缸体用GH3625镍基合金真空感应熔炼电极锭的铸态组织及均匀化处理工艺,得出GH3625真空感应熔炼电极锭的均匀化热处理工艺应为1200~1220℃保温32 h。     

退火处理及沉积方向对激光沉积TA15钛合金性能和组织的影响

以TA15钛合金粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TA15钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究退火温度及沉积方向对TA15钛合金组织、拉伸性能的影响,以及α相变形机制。结果表明：随着退火温度升高,显微组织中α相长宽比呈上升趋势;激光沉积成形TA15钛合金厚壁件在沉积和垂直沉积方向上的力学性能存在差异,沉积方向上的抗拉强度明显均低于垂直沉积方向上的抗拉强度;柱状晶晶界对α片层的受力变形有一定的阻碍作用;α片层通过挤压变形和滑移变形两种机制发生变形或断裂;两种方向上拉伸断裂方式不同,沿沉积方向上断裂为韧性断裂,沿垂直沉积方向上断裂为半解理半韧性断裂。     

硫含量对Cu-Ni合金拉伸性能影响的机理分析

对6种不同硫含量的Cu-Ni合金进行了室温拉伸试验。系统地研究了拉伸速率和硫含量对材料屈服强度、拉伸强度、伸长率和断面收缩率的影响。通过扫描电镜、能谱分析和金相组织分析，研究了硫含量对金相组织的影响。分析了Cu-Ni合金中硫析出物的分布、变形及对塑性的影响规律。分析了材料发生断裂的起源和过程及硫含量对塑性影响的根本原因，为后续冷变形过程提供理论依据。