AZ31B镁合金铸轧板材组织及力学性能研究

运用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等检测分析手段对AZ31B镁合金铸轧板材组织和力学性能进行了研究。结果表明,该合金由等轴枝晶和变形枝晶组成,共晶体组织主要由β-Mg17Al12和少量β-Mg17(AlZn)12相组成,晶内弥散分布着细小圆状Al8Mn5析出相。AZ31B镁合金铸轧板材在轧向(RD)和横向(TD)的抗拉强度分别达到250MPa和200 MPa,伸长率分别为5.5%和6.0%,断裂类型分别为脆性解理断裂和准解理断裂。     

轻质高锰钢的组织及力学性能

摘要：高锰钢作为耐磨材料,被广泛应用于高载荷或冲击磨损的工况下。轻量化是钢铁材料发展的趋势之一,也是满足工业节能降耗需求的重要途径。为了明确轻质化元素铝对此类钢种的影响,以高锰钢ZGMn18Cr2为基础,通过控制铝含量,得到成分不同的轻质高锰钢。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及电子探针（EPMA）等手段对其微观组织进行表征,并采用硬度测试、室温冲击和拉伸实验测试了其力学性能。结果表明,随着铝的质量分数在0~11%范围内不断增大,高锰钢的密度得到明显降低,铁素体相逐渐稳定,晶粒得到细化。同时,材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率和室温断裂冲击功先升高后下降;硬度则先下降后升高。这些性能的改变与铝含量的变化、第二相铁素体的出现以及含铝碳化物的数量有重要关系。     

Fe含量对等原子比NiTi形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和显微硬度计等测试手段,研究了Fe含量对Ni_(50-x/2)Ti_(50-x/2)Fe_x(x=0.5%～3.5%)形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响规律.结果表明:NiTiFe三元形状记忆合金组织主要由Ni_(4.8)Ti_5Fe_(0.2)相、Ni_3Ti相和基体组成,随着Fe含量的增加,合金组织中等轴晶粒尺寸逐渐增大;合金的相变温度,随Fe含量的增加迅速下降;合金的显微硬度随Fe含量的增加而急剧增加,与Fe含量呈正相关关系,当x=3.5%时达到最大值469.91 HV.     

锰替代中铬合金铸钢中镍和钼的研究

以锰作为主要添加元素,替代中铬合金铸钢中贵重合金元素镍和部分钼,并研究了材料的组织、性能及其作用机理.结果表明,替代后材料组织细化,冲击韧度和动态冲击抗磨料磨损性能提高,且生产成本大幅下降.     

高铬铸铁磨辊断裂分析

通过光学显微镜和扫描电子显微镜等手段,对断裂的高铬铸铁试样进行金相显微组织和断口形貌分析。结果表明,铸件中组织不均匀,存在空洞、疏松等内部缺陷。断口形貌呈现解理、准解理特征。裂纹主要是沿着碳化物与基体的界面扩展。在使用过程中奥氏体发生转变,体积膨胀,产生拉应力,结果使碳化物和基体的界面成为组织中强度较薄弱的区域。断裂区的碳化物比非断裂区的粗大且呈板条状,马氏体分布不均匀,存在较多的夹杂物,尖锐的端部容易造成应力集中,从而降低了材料的韧性。     

La对ZK60合金铸态组织与力学性能的影响

镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域正得到日益广泛的应用,但其室温和高温力学性能仍有待于提高。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和差示扫描量热仪分析了铸态ZK60-xLa(x=0～3)合金的组织和相组成,测试了其硬度和拉伸力学性能。结果表明,随着La含量的增加,铸态组织逐渐细化,低熔点MgZn2相逐渐减少直至消失,而生成的高熔点τ1-Mg42Zn53La5新相逐渐增多,且第二相趋于连续网状分布于晶界处。硬度HV分别在低和高La含量时出现峰值。随着La含量的增加,室温抗拉强度σb和延伸率δ分别由ZK60合金的225 MPa和9%逐渐降至ZK60-3.04La合金的137 MPa和1.5%,拉伸断口由韧性断裂和脆性断裂的复合方式向单一的脆性断裂转变。但La的添加能有效提高合金的高温拉伸力学性能:室温时,ZK60-1.03La合金的σb要低于ZK60合金约25 MPa;423 K时,ZK60-1.03La和ZK60合金的σb分别降至181和174 MPa,前者已高于后者7 MPa;448 K时,两合金分别进一步降至168和150 MPa,两者差距进一步拉大至18MPa。这是由于ZK60-1.03La合金组织中只存在高热稳定性的τ1-Mg42Zn53La5相,可有效地钉扎晶界和阻碍高温晶界滑移。     

V含量对高铬合金钢组织与力学性能的影响

研究了V元素的添加对高铬合金钢的组织形貌、析出碳化物、洛氏硬度、抗冲击能力和拉伸性能的影响。结果表明,合金钢组织中包含板条马氏体和少量碳化物,V的加入有利于细化合金钢的有效晶粒尺寸并增加大角度晶界密度。随着V的增加,组织中MC碳化物不断增加,同时C的消耗使M₇C₃碳化物细化、数量明显减少。细小MC碳化物的析出有利于阻碍位错的运动,使得合金钢的洛氏硬度有所提升。在抗冲击能力方面,V的加入极大提升了合金钢的室温冲击吸收功。在拉伸性能方面,随着V的加入,合金钢的屈服强度和抗强度都有明显提升。研究结果表明,V元素可以综合改善高铬合金钢的力学性能。     

V含量对等原子比NiTi形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和显微硬度计等测试手段,研究了V含量对等原子比NiTi形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响规律。结果表明：当V含量为0.5at%时,具有等轴晶组织的NiTiV形状记忆合金包含B19'' 和 Ti₂Ni相;当V 含量大于0.5at%时,NiTiV形状记忆合金形成B19''相、Ti₂Ni相和V的富集相,并且随着V含量增加,V的富集相越来越多聚集于晶界。进一步分析表明,Ni_49.75Ti_49.75V_0.5和Ni_49.25Ti_49.25V_1.5 形状记忆合金发生了B2?B19''的一级相变,而Ni_48.75Ti_48.75V_2.5和Ni_48.25Ti_48.25V_3.5形状记忆合金发生了B2?R?B19''的二级相变,尽管降温过程中同时发生了部分的R相变与B19''马氏体相变。随着V含量增加,相变温度随着V含量增加逐渐降低,其主要原因是Ni/Ti比例的增加。此外,随着V含量增加,合金的显微硬度值呈现先降低然后几乎保持不变的变化规律。     

铸造WE43镁合金低温至高温准静态拉伸力学行为的研究

采用光学显微镜、扫描和透射电子显微镜对铸造WE43镁合金在-196～300℃准静态拉伸力学行为及断裂行为进行研究.结果表明:标准热处理态(T6)WE43镁合金组织具有等轴晶粒,平均晶粒尺寸约104μm,晶内主要由细小弥散分布的β′和β1相组成,晶界具有较粗大的第二相,并且在晶界附近形成约300 nm宽度的无析出相区域;变形温度降低至-196℃时,合金的断裂延伸率仍具有3.2,,表明合金不存在完全的低温脆性断裂,原因可能是晶界附近存在的无析出相区域可以协调一定量的塑性变形;当变形温度从室温升高至250℃时,合金的断裂延伸率从2.4,显著增加至13.5,,表明合金发生韧脆转变现象,原因可能是合金在250℃变形时非基面滑移的大量启动和晶界滑动能力的大幅增加.     

Ti变质处理对高硼铁基合金组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等手段,研究了Ti变质处理对高硼铁基合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,高硼铁基合金组织由铁素体、珠光体和沿晶界呈网状分布的硼化物组成。经Ti变质处理后,基体组织得到了细化,硼化物变细变短,出现缩颈和断网现象,部分硼化物呈粒状分布。随着Ti含量的增加,硼化物细化和断网现象更加明显,合金的硬度提高不大,但冲击韧度显著提高,当Ti含量为0.4%时,合金硬度为45.0 HRC,冲击韧度为6.2 J/cm~2。