TC18合金动态力学行为研究

为分析和表征TC18合金的动态力学行为与性能,采用电子万能试验机对TC18合金进行了常温准静态压缩实验,得到合金在准静态下的实验数据,根据实验数据,选用分离式Hopkinson压杆对TC18合金在温度分别为298、523、773和1 023K,应变率分别为500、1 000和1 500s~(-1)下进行动态力学性能实验,得到了合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线,分析了温度和应变率对TC18合金动态力学行为的影响。结果表明,在同一温度下,随着应变速率的增加,TC18合金的塑性应变明显增大,表现出一定的应变率增塑效应;在同一应变率下,随着温度的增加,材料的流变应力有显著的下降,表现出明显的热软化效应;在高应变率下的塑性变形过程中,应变率强化和热软化作用同时进行,当温度超过773K时,热软化作用大于应变率强化作用。     

TC18合金动态力学行为的研究与分析

采用电子万能试验机对TC18合金进行了常温准静态压缩实验,得到合金在准静态下的实验数据,根据实验数据,选用分离式Hopkinson压杆对TC18合金在温度分别为298K、523K、773K和1023K,应变率分别为500s_-1、1000s_-1和1500s_-1下进行动态力学性能实验,得到了合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线,分析了温度和应变率对TC18合金动态力学行为的影响。结果表明：在同一温度下,随着应变速率的增加,TC18合金的塑性应变明显增大,表现出一定的应变率增塑效应;在同一应变率下,随着温度的增加,材料的流变应力有显著的下降,表现出明显的热软化效应;在高应变率下的塑性变形过程中,应变率强化和热软化作用同时进行,当温度超过773K时,热软化作用大于应变率强化作用。     

Ti-6Al-2ZR-1Mo-1V合金的热压变形特性及塑性b动方程

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金铸态材料进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形试验.在试验温度700～1000℃、应变速率5×10-3～50 s-1条件下,测试了材料的稳态变形抗力,并绘制成lnσ-lnε和lnσ-1/T关系曲线,从而确定合金的变形激活能Q和应力指数n.观察热变形后的组织表明:合金在800C热变形为不完全动态再结晶组织,变形机制受动态回复与动态再结晶共同影响;900 C为完全动态再结晶组织,变形机制完全受动态再结晶影响.合金在900 C以上具有较好的工艺塑性,并且应力指数n随变形温度的升高而减小.     

高应变率下无铅锡基焊料的力学性能研究

为探究无铅锡基合金在动态荷载作用下的力学性能,基于分离式霍普金森拉杆装置开展不同应变率下Sn-58Bi和Sn-9In合金动态拉伸试验,获得峰值强度、延伸率等主要力学参数,并从能量角度分析应变率对断裂速率及合金损伤程度的影响,再辅以拉伸断口微观形貌作为依据,详细阐述了应变率对合金脆性的影响规律。结果表明：Sn-58Bi和Sn-9In峰值强度和延伸率都表现出明显的应变率相关性,其中,峰值强度随应变率增大呈上升趋势,但在不同大小的应变率区间内其增长幅度有所差异,而延伸率则是随应变率增大而减小;此外,耗散应变能占总能量比值的增大加快了裂纹生成速度,宏观上表现为合金断裂速率随应变率增大而增加;经观察发现,不同应变率条件下合金断裂行为存在不同模式与机制,在较低应变率下,合金主要以韧性断裂为主,而随着应变率的增大,断裂模式逐渐向剪切断裂和准解理断裂转变。     

Ti—6Al—2Zr—1Mo—1V合金的热压变形特性及塑性流动方程

在 Gleeble- 15 0 0热模拟机上对 Ti- 6 Al- 2 Zr- 1Mo- 1V钛合金铸态材料进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形试验 .在试验温度 70 0～ 10 0 0℃、应变速率 5× 10 -3～ 5 0 s-1条件下 ,测试了材料的稳态变形抗力 ,并绘制成 lnσ- lnε和 lnσ- 1/ T关系曲线 ,从而确定合金的变形激活能 Q和应力指数 n.观察热变形后的组织表明 :合金在 80 0℃热变形为不完全动态再结晶组织 ,变形机制受动态回复与动态再结晶共同影响 ;90 0℃为完全动态再结晶组织 ,变形机制完全受动态再结晶影响 .合金在 90 0℃以上具有较好的工艺塑性 ,并且应力指数 n随变形温度的升高而减小 .     

微量元素铈对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金强化和 断裂机制的影响

采用断裂性能测试、扫描电镜(SEM)断口分析、透射电镜(TEM)观察等手段研究了微量元素Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金强化和断裂机制的影响。实验结果表明: 添加微量元素Ce并不改变合金主要强化析出相(T₁、θ')的种类, 但是能够促进T1相细小均匀弥散分布, 提高合金强度以及断裂韧性。随着Ce含量的增加, T1相析出密度越大, 分布越均匀, 强化效果越好。添加0.3%Ce的合金强度明显高于添加0.15%Ce的合金, 添加Ce的合金断裂韧性明显高于不加Ce的合金, 并且Ce能够使合金组织分层薄化, 在一定程度上改变合金的断裂行为方式, 减少了沿晶断裂的趋势。断裂韧性断口扫描分析表明, 合金的断裂方式随Ce含量的增加逐渐由沿晶脆性断裂转变为穿晶-沿晶分层断裂方式。     

Si含量对Ti-Al-Si合金显微组织和性能的影响

采用粉末冶金法在多段位真空烧结炉中制备了Ti-20Al-xSi(x=0%、1%、2%、3%、4%、5%)合金。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)表征分析了合金的组织和物相,并测试了合金的密度和布氏硬度。结果表明,烧结温度为1 400℃时,Ti-20Al-xSi合金组织均匀、细小; Si的添加使合金组织细化、分布更均匀;合金中除Ti_3Al相外,还有Ti_5Si_3和Ti_5Si_4相;当Si的含量为3%,致密度和硬度比未添加时分别提高了19. 89%和47%。     

快速凝固Al-Cr-Zr-Fe 合金的微观组织和性能

采用单辊旋淬法制备Al-4Cr-4Zr-2Fe(质量分数, %)合金薄带。利用透射电镜、X射线衍射、能谱分析技术研究了合金急冷态和退火态的显微组织, 测定了合金的显微硬度。结果表明:在快凝Al-Cr-Zr合金中添加铁元素可增加合金的室温和高温性能, 快速凝固Al-4Cr-4Zr-2Fe合金所形成的过饱和固溶体α-Al在400 ℃左右形成Ll₂-Al₃Zr和Al₄(Cr, Fe)相, 产生明显的沉淀硬化效应, 其中, Ll₂-Al₃Zr相为主要强化相。在Al-4Cr-4Zr-2Fe快凝组织中, 发现一种方形Al-Zr相, 该相作为形核核心, 位于等轴晶α-Al中央。     

NiTi形状记忆合金动态力学行为率-热效应实验测试

为准确掌握NiTi形状记忆合金在不同应变率、温度下的动态力学行为中的率-热效应,本文采用MTS809材料试验机与分离式霍普金森压杆实验装置开展了NiTi合金不同初始温度下的准静态单轴拉伸与不同应变率下的动态压缩实验。结果表明NiTi合金表现出应变率强化效应,其应力应变曲线包含双弹性阶段与双非线性变形阶段。相变起始应力、结束应力以及位错屈服应力均随着应变率增加而明显增大,母相弹性模量与马氏体弹性模量变化不明显。在准静态拉伸中其屈服应力与弹性模量随温度升高先线性增长继而线性减小,而两个温度阶段内的相变硬化率水平存在明显差异。     

TiNi合金动态力学行为应变率-温度效应实验测试

为准确掌握NiTi形状记忆合金在不同应变率、温度下的动态力学行为中的应变率-温度,采用MTS809材料试验机与分离式霍普金森压杆实验装置开展了NiTi合金在不同初始温度下的准静态单轴拉伸与不同应变率下的动态压缩实验。结果表明,NiTi合金表现出应变率强化效应,其应力-应变曲线包含双弹性阶段与双非线性变形阶段。相变起始应力、结束应力以及位错屈服应力均随着应变率增加而明显增大,母相弹性模量与马氏体弹性模量变化不明显。在准静态拉伸中其屈服应力与弹性模量随温度升高先线性增长继而线性减小,而两个温度阶段内的相变硬化率水平存在明显差异。     

动态加载时β钛合金马氏体相变研究

为了研究应变速率对β钛合金马氏体相变的影响, 采用分离式霍普金森压杆对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe β钛合金进行了不同应变速率下(400~1 600 s^-1)的动态变形, 采用光学显微镜、电子背散射衍射和透射电镜研究了动态变形后的微观组织。结果表明, 提高冲击功和应变速率可以提高Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe β钛合金的屈服强度, 当应变速率为1 600 s^-1时, 屈服强度可达1 250 MPa。在动态冲击过程中, β晶粒中出现大量板条状α'马氏体, 马氏体的面积分数随应变速率的增加而增大, 说明应变速率对β钛合金的马氏体相变起着重要作用。应变速率会加速马氏体相变, 是因为随着应变速率增加, 马氏体的形核位置更多, 马氏体形成的吉布斯自由能降低。     

混合熵对定向凝固锰铜基阻尼合金组织与性能的影响北大核心

使用动态热机械分析仪、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同成分梯度的定向凝固锰铜基合金的微观组织、阻尼行为以及力学性能特征。结果表明,在定向凝固过程中,随着合金元素的添加,枝晶间距逐渐减小,成分偏析程度增加,物相组成变为单一的母相,熵增引起的成分过冷使得枝晶易于断裂。添加镍与铁元素可以提高低温端孪晶的内耗值,而在加入锌元素后,MnCuNiFeZn合金在673 K下的内耗升高至0.023。随着混合熵的增加,三种不同成分梯度的定向凝固锰铜基合金的抗拉强度与伸长率均线性增加,合金应变硬化率的平稳保持段的斜率与混合熵呈正相关。     

添加元素对铝基牺牲阳极的影响

用电化学测试系统和XJP-6A金相显微镜、扫描电镜和能谱分析，研究添加元素RE．Cd，Sn，Mg等在Al-Zn-In系铝基牺牲阳极溶解过程中的作用以及合金微观组织结构对牺牲阳极性能的影响。研究结果表明，Al-Zn-In系牺牲阳极在人造海水中电化学性能良好。镁对舍RE铝基牺牲阳极性能有较大改善。随RE含最增加，铝台金晶粒变小，偏析相数量先增加后减少。偏析相主要为晶界析出物和弥散相。RE含量不同时，晶界析出物量不同，细化阳极晶粒最佳RE含量为0．5％．0．3％RE时阳极偏析相数量最多。     

制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉体特性的影响

以等离子旋转电极雾化法(PREP)、无坩埚电极感应熔化气体雾化法(EIGA)、等离子体火炬雾化法(PA)三种方法制备的Ti-6Al-4V粉末为原料,采用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪(LPS)、X射线衍射分析仪(XRD)等方法,对粉末的形貌、微观组织结构、粒度及分布及物相组成进行了表征分析,同时对制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉末粉体特性的影响进行了研究.研究结果表明:PREP制备的粉末表面最为光洁,呈规则球形;EIGA制备的粉末多呈近球形,表面粘附卫星球较多;PA制备的粉末形貌为近规则球形,表面粘附少量小颗粒卫星球.三种Ti-6Al-4V粉末的粒度均呈单峰正态分布,其中EIGA粉末粒度分布较宽,而PREP和PA两种粉末呈窄粒径分布.三种粉末内部组织结构一致,主要由针状马氏体α′相构成.     

固体冷料占比对双零铝箔用铸轧板组织性能的影响

为了优化电解铝液中固体冷料占比,稳定获得高品质铝合金熔体,以8079铝合金为研究对象,利用ABB测氢仪检测了铸轧生产时不同固体冷料占比(0%、20%、30%、40%、60%、70%)铝合金熔体含氢量,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等分析方法对双零铝箔用铸轧板微观组织进行了表征,利用电子万能拉伸试验机测试了其力学性能。结果表明,电解铝液中未添加固体冷料时,铝合金熔体含氢量高,约为0.162 ml/(100 g Al),铸轧板局部晶粒粗大,并且产生局部严重偏析现象,力学性能差;随着固体冷料占比增加,铝合金熔体含氢量逐渐降低,铸轧板偏析逐渐减弱,铸轧板晶粒尺寸减小,分布趋于更均匀,力学性能逐渐改善;当固体冷料占比为30%~70%时,铝合金熔体平均含氢量低于0.108 ml/(100 g Al),铸轧板晶粒细小均匀,未发现明显偏析现象,其抗拉强度不低于128.3 MPa,断后伸长率不低于38.0%,铝合金铸轧板组织性能达到较佳匹配。     

LZ61镁锂合金热变形行为研究

采用热压缩变形的方法对锻态LZ61镁锂合金的热变形行为进行研究,分析了应变速率对其热变形行为的影响及其微观组织演变规律。结果表明,合金的流变曲线呈现动态再结晶特征,流变应力随应变速率降低而减少; 研究范围内合金的应变速率敏感指数为0.283,接近准超塑性。锻态合金组织由α-Mg相基体及其晶界上的弥散分布的β-Li相组成,经热压缩后,显微组织的变化证明了动态回复和动态再结晶的发生; 热压缩过程中该合金的主要塑性变形机制为晶界滑移。     

CMT堆焊巴氏合金堆焊层组织及力学性能

采用冷金属过渡(CMT)技术在20钢表面制备了巴氏合金堆焊层，利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计和摩擦磨损试验机分别对堆焊层的金相形貌、物相组成、显微组织、元素分布、硬度和摩擦因数进行测试。结果表明，巴氏合金堆焊层的相结构并未发生变化，由硬质点SnSb相、Cu₆Sn₅相和软基体α-Sn相组成；由于热输入的降低，巴氏合金堆焊层的冷却速率提高，堆焊层晶粒明显细化，硬度约为40HV_0.1,远高于铸造巴氏合金；由于显微硬度升高，巴氏合金堆焊层的摩擦因数和比磨损率均降低，分别为0.31和1.38×10^-5 mm³/(N·m);巴氏合金堆焊层的磨损机理为磨粒磨损。CMT堆焊技术可有效提升巴氏合金的硬度和耐磨性。     

莫来石晶须对2A12铝合金性能和组织的影响

以2A12铝合金为基础材料,研究莫来石晶须对2A12铝合金组织和性能的影响。采用井式电阻炉加热,在石墨坩埚中熔炼合金,向液态金属中加入莫来石晶须,获得新合金铸态试样。用万能试验机、硬度仪测试其力学性能,用OM、SEM、EDS、XRD表征分析了显微组织。结果表明：莫来石晶须能有效改善铸态2A12铝合金的机械性能,随着其添加量的增加,合金的抗拉强度、硬度等出现先增加后降低的变化趋势,当莫来石晶须添加量为2%时,合金的抗拉强度和硬度最佳,其抗拉强度和硬度较原始合金分别增加了8.77%、7.41%;晶须的添加使合金的断裂形式发生了改变,原始合金以脆性断裂为主,随着莫来石晶须的添加,合金的断裂形式由脆性断裂向塑性断裂转变;XRD及SEM结果表明,添加的莫来石晶须以陶瓷相聚集在晶界附近。添加晶须一方面细化了晶粒,另一方面硬质点相（陶瓷）阻碍位错滑移从而提高合金的强度和硬度。