循环热处理改善BT9钛合金铸态组织的机理

一、引言钛合金铸态组织由魏氏α与粗大的晶界α所组成,室温塑性低,疲劳强度差。使铸造钛合金获得细小等轴晶粒的传统方法是进行大变形量加工以及相应的热处理。近年来,出现一种用单纯的热处理细化粗大魏氏组织的方法,即循环热处理;并对其实用性进行探索,取得了一定的进展。本文主要研究BT9合金的原始铸态组织及其相成分在循环热处理过程中的变化情况,探讨用热处理方法细化粗大魏氏组织的机理。     

Zr对Mg-Ce合金的晶粒大小及铸态组织性能的影响

采用普通的熔炼铸造方法，就Zr对Mg—Ce合金的晶粒大小及铸态组织、性能的影响进行了试验研究，并分析了其细化机理，对获得的细晶材料，测试了铸态下的力学性能并与未加细化剂的材料进行比较。结果证明Mg-Ce合金中添加Zr后，其晶粒明显细化，抗压强度明显提高，断口金相及扫描分析证明材料压缩时为穿晶断裂。     

Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%;随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。     

强化均匀化对7B04铝合金铸态组织与性能的影响

研究了强化均匀化 (大幅度延长均匀化时间 ,略高于传统均匀化温度 )对 7B0 4铝合金铸态组织和性能的影响。结果表明 :在 4 6 8℃× 4 8h的均匀化制度下 ,材料的铸态组织得到明显的改善 ,非平衡凝固形成的多相组织基本上转变成均匀化组织 ,材料的伸长率较传统均匀化提高 14 % ,为后续压力加工和热处理奠定了基础。     

残留铸态组织对铸钢性能的影响

通过对宏观断口、微观断口和金相组织的比较分析,研究了残留铸态组织对铸钢性能的影响.结果表明,正火不充分而残留铸态组织的铸钢试样,抗拉强度、伸长率均能达标,断面收缩率稍低.但冲击功却比正常组织试样低很多.     

正挤压对铸态AZ31镁合金组织与性能的影响

为了研究塑性变形对铸态镁合金组织和性能的改善作用,用铸态AZ31镁合金进行了正挤压试验,并测试了原始试样和变形后试样的组织和性能.结果表明,正挤压可使铸态AZ31合金晶粒显著细化;挤压后抗拉强度和伸长率比挤压前分别提高22%和100%;随挤压温度升高,挤压所得试样的抗拉强度明显下降,但伸长率变化幅度较小;随挤压比的升高,挤压所得试样的伸长率和抗拉强度均明显升高.     

稀土元素La对7055铝合金铸态组织与力学性能的影响

研究了添加不同含量的稀土元素La对7055高强度铝合金的铸态组织和力学性能的影响。实验结果表明,稀土元素La对铝合金组织有明显的细化作用,添加适量的稀土元素能够细化铸造铝合金的组织,改善合金的力学性能。但添加过量的稀土元素不仅使合金的晶粒变得粗大,而且使合金的力学性能恶化。     

锰含量对铸态球墨铸铁组织及性能的影响

通过强化孕育处理,细化石墨球,增加共晶团数目,以减轻锰在铸态组织中共晶团晶界处的偏析程度,可将锰量提高至超出常规的限度.如锰高达1.16%时,铸态可得到45~70%铁素体,使δ>10%.试验表明,可将锰视为强化合金元素,得到铸态混合型基体组织,从而显著提高球铁的强度.     

Al-35La铸态合金的显微组织和力学性能

采用真空熔炼方法,在不同铸型(金属型、石墨型和砂型)中制备了Al-35La合金试样,研究了其组织形貌和力学性能及组织的形成原因。结果表明,Al-35La合金在不同铸型中的凝固组织均是周期性双相枝晶组织;不同铸型中试样的硬度和相对压缩率相差不大;合金的抗压强度较高且具有10%左右的相对压缩率,这与合金组织中Al11La3枝晶不连续分布,从而使组织细化的特征相一致。     

铜和硅对铸态球铁力学性能的影响规律

研究了铜和硅对铸态球铁井圈基体组织和力学性能的影响,并对铜和硅在铸态球铁中的作用机理进行了分析。制备了铸态球铁试块,测试了试样的力学性能,并观察了材料的金相组织结构。研究表明,在试验范围内,随着铜含量增加和硅含量减少,球铁基体中的珠光体数量增多。当球铁中的铜含量为0.40%~0.60%,硅含量为2.30%~2.70%,基体组织中的珠光体数量达到40%~60%时,可批量生产抗拉强度bσ≥620 MPa、伸长率δ≥10%的铸态球铁井圈铸件。     

不同铸型对钛合金微观组织及力学性能的影响

为了研究陶瓷和石墨铸型对ZTC4钛合金微观组织机理的影响,采用数值模拟与实验分析相结合的方法,研究了2种铸型的试样在凝固传热过程中的冷却速度、凝固速度、凝固时间对微观组织和力学性能影响。结果表明:与陶瓷型试样相比,石墨型的散热效果好、冷却速度快、凝固速度高,且石墨型的冷却速度提高了52.04%,使得微观组织为急冷生成的细小板条马氏体α,晶粒较小、取向较多、凝固厚度大,导致力学性能中的屈服强度、抗拉强度、硬度分别提高了6.7%、2.6%和4.2%,但伸长率和断面收缩率分别降低了11.62%和34.5%。同时同种铸型的不同位置对冷却速度快慢的影响依次为:中间底部顶部。     

铸态和热处理态ZK60-xCa镁合金的组织与力学性能

利用光镜、扫描电镜、XRD和DSC,分析了铸态和热处理态ZK60-xCa合金的组织和相组成,测试了其硬度和室温拉伸性能.结果表明,随着Ca含量的增加,铸态组织逐渐细化,生成Mg6Zn3 Ca2新相,晶界相逐渐增多,且趋于连续网状分布;硬度逐渐提高,而抗拉强度和伸长率逐渐降低.MgZn2相绝大多数固溶于α-Mg基体中,而Mg6 Zn3 Ca2相少量固溶.ZK60和ZK60-1.25Ca合金拉伸性能经648 K固溶后均显著提高,随固溶温度的提高而逐渐降低;经448 K时效后,前者的抗拉和屈服强度有所提高,后者的抗拉强度不变,两者的伸长率均降低.     

热速处理对AZ70镁合金显微组织和力学性能的影响

研究了热速处理对AZ70镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:热速处理能使合金的铸态组织和晶粒尺寸得到显著细化,AZ70合金的优化热速处理工艺为:过热温度(Ts)=850℃,激冷速度(Vc)=2.0℃/s,此时,合金的平均晶粒尺寸从140μm细化到45 μm,铸态合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比未热速处理合金提高10.4%、18.1%和38.9%,冲击吸收功为未热速处理合金的2.16倍,具有良好的综合力学性能.经过热速处理的合金在固溶温度下,原子扩散速度加快,β-Mg17Al12(Tm=437℃)相易于固溶.     

Al-Mg合金的组织及力学性能

测试了不同成分的Al-Mg的力学性能,并分析了其显微组织。结果表明,增加Mg含量可以提高合金的强度及塑性,对合金的显微组织影响不大。     

Mn含量对Mg-Zn-Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响

通过对3种不同Mn含量的Mg-6Zn-XMn变形镁合金的微观组织的观察及力学性能的测定,研究了Mn含量对Mg-Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：Mn元素以单质形式弥散地分布于Mg-Zn-Mn合金中,起到阻碍晶粒长大的作用,即随着Mn含量的增加,晶粒尺寸减小;Mn含量的变化对合金的屈服强度有一定的影响,即随着Mn含量的增加,屈服强度增加,其中挤压态增幅最大,双级时效次之,增幅分别是14%和5%;而Mn含量的变化对T6、T4+双级时效后合金的抗拉强度和延伸率的影响规律不明显,其中含0.68%Mn(质量分数, 下同)的合金整体性能较优,经双级时效后具有最高抗拉强度,达到360 MPa,伸长率为5.2%     

微合金化元素La对亚共晶Al-Si合金凝固组织与力学性能的影响

利用DTA、OM、SEM、TEM、EPMA以及拉伸实验等方法研究了在添加α-Al晶粒细化剂Al-Ti-B中间合金和共晶Si变质剂Sr条件下,微合金化元素La对亚共晶Al-Si合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明:添加微量稀土La能进一步细化α-Al,变质共晶Si,显著提高合金的塑性。分析表明:微量La能降低α-Al晶核与TiB2的润湿角,减小α-Al的形核过冷度,促进α-Al的进一步细化;La能诱发交错孪晶的形成,增大共晶Si的孪晶密度,改变Si相的长大行为,进一步改变共晶Si的形貌。当La的添加量达到0.10%时,LaAlSi金属间化合物在凝固过程的共晶反应阶段形成,该化合物的形成将降低合金的塑性。     

镁-稀土合金的显微组织和力学性能研究

通过光学显微镜、扫描电子显微镜及x射线衍射和拉伸试验对Mg-RE（Ce,Nd,Y）-zn—zr合金的显微组织和力学性能进行了分析研究,揭示了试验合金在不同稀土元素作用下的结构特点及断裂行为。试验结果表明,铸态时镁铈、镁钕中间相（Mg-Ce、Mg-Nd相）主要以共晶形式分布在合金的晶界,稀土钇（Y）则部分固溶于晶内;经固溶处理及时效后,中间相以细小颗粒状分布在整个Mg基体中,明显提高了合金的室温综合力学性能及高温抗蠕变性能。     

SiC含量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响

通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同SiCp添加量(0wt.%、0.1wt.%、0.4wt.%、1.wt.%)的近β钛合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏显微硬度计和万能材料试验机,系统研究了SiCp添加量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,不同SiCp添加量的近β钛合金主要由α-Ti、β-Ti和TiC所组成。近β钛合金的初生β晶粒尺寸取决于SiCp的添加量,SiCp添加量由0%增加到1wt.%时,近β钛合金初生β晶粒尺寸由639μm降低至323μm。由于受细晶强化、TiC承载强化以及Si的固溶强化的影响,随着SiCp添加量的增加,近β钛合金的显微硬度、压缩强度有显著提高,而压缩率却明显降低。