高锆含量Cu-1%Zr-0.15%Ce合金热变形行为研究

利用Gleeble-1500D热模拟机,在温度为550,650,750,850,900℃,应变速率为0.001,0.01,0.1,1,10 s~(-1)的条件下,对Cu-1%Zr-0.15%Ce合金的高温变形过程中的流变应力进行研究,分析了动态再结晶的演变机制。结果表明:变形温度和应变速率对合金的流变应力有显著的影响,在550~750℃之间具有典型的动态回复特征,850~900℃具有动态再结晶热变形特征。通过流变应力、应变速率和变形温度之间的关系,建立高温热变形流变应力本构方程,得到合金的热激活能为430.51 k J·mol~(-1),与纯铜热压缩变形过程相比,高Zr含量Cu-1%Zr-0.15%Ce合金热激活能提高了105%。     

含稀土高镁铝合金热变形行为研究

将不同Ce含量的Al-8Mg-0.5Mn合金在Gleeble 3500热力模拟机上以50%变形量进行单道次压缩,变形温度为350,400,450℃,变形速率为0.1,1.0,5.0 s~(-1)。通过应力-应变曲线分析,得到不含Ce及含0.01%Ce,1.5%Ce的Al-8Mg-0.5Mn合金热变形本构方程。Al-8Mg-0.5Mn合金不含Ce时,热变形激活能为168.4 kJ·mol~(-1);含0.01%Ce时,激活能为154.2 kJ·mol~(-1);含1.5%Ce时,激活能为191.6 kJ·mol~(-1)。表明含0.01%Ce可以降低高镁铝合金的热激活能,使合金的热塑性增加,变形抗力降低;Ce含量较高,如达到1.5%时,合金的热激活能将增加,变形抗力增大。     

微量RE对接触线用铜合金时效析出特性和软化温度的影响

探讨了微量稀土Ce,Y及混合稀土Ce+Y等对电气化铁路接触线用Cu-Cr-Zr合金的时效析出特性和软化温度的影响。Cu-Cr-Zr合金中加入微量稀土元素并经950℃×1h固溶、480℃时效处理后,可有效地提高合金的显微硬度,而电导率略有降低。时效前冷变形能使合金产生明显的时效硬化,对固溶后的Cu-Cr-Zr合金和Cu-Cr-Zr-RE合金施以60%冷变形再进行480℃时效处理,其显微硬度和导电率较固溶后直接进行时效处理均有明显提高。微量添加的稀土元素对合金的抗软化性能均有改善作用,其中以混合稀土Ce+Y对合金抗软化性能的改善作用最为显著,可将Cu-Cr-Zr合金的软化温度提高约45℃。     

微量元素铈对Cu0.9%Cr合金组织与性能的影响

采用石墨型铸造Cu0. 9%Cr,Cu0. 9%Cr0. 05Ce两种合金,并对合金固溶后在450℃进行不同时间的时效,利用光学显微镜、扫描电镜、导电率测量仪、电子拉伸试验机以及往复摩擦磨损试验机,研究微量Ce对Cu0. 9%Cr合金微观组织、强度、导电率和摩擦磨损的影响。结果表明:在时效前期,微量Ce的加入使Cu0. 9%Cr合金组织细化、Cr析出相增且更均匀分布,经450℃时效+4 h可达到抗拉强度峰值590 MPa,导电率达到83%IACS,且具有优异的耐磨性能;在时效后期,微量Ce的添加主要起到抑制过时效的作用,抗拉强度值下降缓慢、导电率平稳变化。     

Cu-0.8Mg-0.15Ce合金热变形行为与机制研究

通过Gleeble-1500D热模拟试验机,进行了Cu-0.8Mg-0.15Ce合金的等温压缩试验,变形温度范围为500～850℃,变形速率范围为0.001～10 s~(-1)。研究了不同条件下流变应力的变化规律、合金的热加工图以及合金变形机制,分析了变形温度、变形速率和流变应力之间的关系。结果表明:合金在热变形过程中,其真应力-真应变曲线表现出明显的加工硬化、动态回复和再结晶特点,随着变形温度的升高和变形速率的降低,其流变应力和峰值应力不断降低;可用双曲正弦本构关系来描述热变形过程中的流变应力,计算出合金热变形过程中的激活能为Q=281.47 kJ·mol~(-1),在此基础上构建了该合金的本构方程;合金在热变形过程中的最优加工参数为:变形温度800～850℃,变形速率0.001～0.1 s~(-1)。     

Cu-0.4Zr-0.15Ce合金热压缩力学行为及热加工图

Cu-0.4Zr-0.15Ce合金在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验以探讨其在高温热压缩过程中的变形行为,变形温度和应变速率分别为550~900℃和0.001~10 s-1。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高而减小、随应变速率的提高而增大,在热压缩过程中发生了动态回复和再结晶。根据动态材料模型绘制该合金的热加工图并加以分析,结合微观组织演变规律,可确定该合金热变形过程的最佳工艺参数为:变形温度800~900℃,应变速率范围0.001~0.1 s-1。     

硼和铈对Cu-Fe-P合金显微组织和性能的影响

Cu-Fe-P系合金是广泛应用的制造集成电路引线框架的材料。本文通过对Cu-0．22Fe-0．06P，Cu-0．22Fe-0．06P-0．05Ce，Cu-0．22Fe-O．06P-0．02B和Cu-0．22Fe-0．06P-0．05Ce-0．02B（％，质量分数）这4种合金的杂质元素含量、显微组织、力学性能和导电率进行测试分析，研究了添加铈和硼对Cu-Fe-P合金纯净度、组织和性能的影响。结果表明，添加微量的铈和硼，一方面具有显著的脱S，Bi，Pb等杂质元素作用；另一方面显著地提高合金的再结晶温度，使合金经冷轧加工＋时效处理后可以获得加工硬化和时效强化的效果，而对导电性的影响微小，从而使合金获得高强度和高导电率的良好结合。     

铈对IF钢热变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Ce微合金化IF钢在变形温度790~950℃,应变速率0.1~5 s-1,变形量50%条件下进行了单道次压缩试验,研究了变形条件对试验钢热变形行为的影响,结合热模拟组织金相分析及双曲正弦本构方程、动态再结晶动力学方程分析了钢中Ce含量对IF钢动态再结晶行为的影响。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的增加,试验钢的变形抗力增大;添加Ce后,试验钢的热变形激活能增大,由122.92 kJ·mol-1增加到182.75 kJ·mol-1;Avrami方程指数kd由3.796减小到3.377,动态再结晶分数Xd也相应减小,动态再结晶被抑制,并随着钢中Ce含量的增加,抑制作用越显著。     

添加铈对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响

针对能够将初生γ-奥氏体保留到室温的Fe-15Mn-0.6C合金，采用扫描电镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)系统，对添加Ce的合金中的夹杂物进行形貌观察、成分分析和相鉴定，采用FactSage软件系统的Phase Diagram和Equilib模块对添加Ce的合金中的夹杂物行为进行热力学计算。结果表明，添加含Ce夹杂物的类型和数量影响取决于O, S, Ce的相对含量，在0.0006%O-0.0020%S-0.016%Ce和0.0006%O-0.0051%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成CeS夹杂，在0.0015%O-0.0045%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成Ce₂O₂S和CeS夹杂，夹杂物形状圆整，尺寸多数约1～2μm。热力学计算为添加Ce对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响提供了理论依据。研究结果能够为进一步搞清添加Ce细化初生γ-奥氏体的异质形核作用提供扎实的研究基础。     

Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金热压缩行为及热加工图

采用光学显微镜、扫描电镜研究了铸态和均匀化态的Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金的显微组织,然后用Gleeble-1500D热模拟试验机对均匀化态合金在变形温度350～500℃,应变速率0.003～1 s^-1条件下进行了热压缩实验,计算了合金的变形激活能,构建并分析了合金的本构方程和热加工图。结果表明：铸态Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金主要由α-Mg基体和Mg₅Gd,Mg₄₁Nd₅,Al₂RE相组成,经均匀化处理后(510℃×12 h),Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅相基本溶解,Al₂RE相保持稳定。均匀化态合金的流变应力曲线表现出动态再结晶的特征,其流变应力和峰值应力随温度的升高或应变速率的降低而显著降低,合金的变形激活能为185.836 kJ·mol^-1。合金在本实验的变形条件范围内存在两个失稳区：变形温度350～375℃,应变速率0.003～0.012 s     

含铈压铸AZ91D镁合金高周疲劳行为

研究了不同Ce添加量对压铸AZ91D合金高周疲劳性能的影响。在应力比R=0.1条件下对不同Ce含量的镁合金进行高周疲劳试验,利用升降法计算合金的疲劳强度。结果表明:随着Ce的添加,AZ91D合金的组织细化,合金中孔隙的数量降低,分布趋于均匀;在循环基数Nf=1×107条件下,合金的室温疲劳强度从96.7 MPa分别提高到106.3 MPa(1%Ce)和105.5 MPa(2%Ce);疲劳裂纹萌生于合金内部的孔隙和夹杂位置,并沿着晶粒边界扩展;合金中添加Ce后,疲劳裂纹扩展区出现疲劳条纹,疲劳断口呈现出准解理和韧窝断裂的混合特征。     

预压缩变形Mg-Zn-Y-Zr合金的微观组织及时效硬化效应

对铸造Mg-8.14Zn-1.44Y-0.47Zr (%,质量分数)合金进行了0%～5%预压缩变形后,再经160℃进行等温时效处理。利用电子背散射衍射、高分辨率的透射电镜等分析手段研究了预变形镁合金的形变组织特征及其对后续时效组织、时效硬化效应的影响。结果表明:经预变形在镁合金基体中预置■拉伸孪晶和小角度晶界(位错),其小角度晶界所占百分比由1%预变形的2.6%增加到5%预变形的■拉伸孪晶变体数量随预变形量增加呈先增大后减少的趋势。160℃时效进程中,孪晶界成为准晶I-Mg_3Zn_6Y择优析出的有效衬底;而基体中存在的位错,提高了杆状或盘状β_1′-MgZn_2相析出密度,进而提高了镁合金时效初期析出速率及近峰值时效硬度; 5%预变形下达到近峰值时效硬度所需时间由未预变形的12 h缩短到6 h,近峰值时效硬度由未预变形的HV 81.5提高到HV 104.8。     

Mg-10Gd-2Y-0.6Zr合金热压缩变形与其微观组织

采用热压缩模拟试验,对Mg-10Gd-2Y-0.6Zr镁合金在350～450℃,变形程度为40%,变形速率在0.001～0.5s-1条件下的热压缩变形规律进行了研究,对变形后的微观组织进行了金相分析,对显微组织中的第二相进行了扫描能谱成分分析,对变形后试样的硬度进行了测试,根据热加工动态回复再结晶的特点和稀土合金相的作用,分析了该合金的微观组织结构和变形行为.结果表明:热压缩变形温度和速率对合金硬度值总的影响不大,但在相同温度下,有速率越大硬度越大的趋势;该合金在350℃,400℃时变形速率为0.1 s-1时晶粒异常粗大,在400℃变形速率大于0.5 s-1或变形温度450℃,变形速率为O.1 s -1下进行热压缩,该合金可以得到组织结构均匀和热塑性成型良好的匹配.     

微量铈对ZT3铸造钛合金热稳定性的影响

通过力学性能检验及微观组织分析,认为含0.02％Ce的ZT3铸造钛合金具有优良的热稳定性能。在500℃经2000h热暴露实验,其塑性略微降低,且基体α相无明显组织变化。经4000小时热暴露后,才发现在α相中有Ti_3Al相析出。添加过量的铈将导致原始β晶界上析出锡与铈的化合物,而使合金变脆和热稳定性下降。     

Al-Zn-Mg-Cu合金双级时效析出行为的TEM研究

Al-Zn-Mg-Cu合金是一种时效强化高强变形铝合金,长期以来广泛应用于航空航天等工业领域[1,2].其性能主要由时效过程中的时效析出相决定.研究不同时效状态下合金时效析出相的显微组织结构,对明确组织与性能的关系、确定合理的热处理工艺、改善合金的综合性能具有重要的理论意义和工程实用价值.     

铈对Ti-V-Cr-Fe储氢合金显微组织的影响

使用V-Fe合金为原料制备了Ti24.93V31.17Cr37.40Fe6.50Cex固溶体储氢合金, 采用EPMA和XRD对合金显微组织和相结构进行了分析. 结果表明, 不含Ce的Ti24.93V31.17Cr37.40Fe6.50合金由BCC主相和分布于晶界的Ti9.7Fe3.3O3和TiO0.325相组成. 当Ce添加于合金后, 随着合金中Ce含量的增加, Ti9.7Fe3.3O3和TiO0.325相含量明显减少. Ce的添加抑制了富Ti相的析出, 促进了合金元素尤其是Ti的均匀分布. 此外, 随Ce含量增加, 合金BCC主相平均原子半径和晶格常数随之增大, 有利于增大合金的储氢容量.     

热处理对铜模铸造Mg-Yb-Zn-Zr合金结构性能研究

通过差热扫描量热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和力学性能测试等方法,研究了热处理对铜模铸造Mg-Yb-Zn-Zr合金结构性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg和Mg₂Yb相组成,固溶处理之后,Mg₂Yb相完全溶入到基体中且晶粒并未发生明显长大,晶内仅存有少量的Zn-Zr相。200℃峰时效合金中主要析出均匀分布于晶界附近连续链状和离散的Mg₂Yb相,同时还发现了一种在尺度和分布密度上存在差异的超细小针状析出相,基于高分辨透射电镜分析为γ’相(Mg Zn RE,六方结构,a=0.55 nm和c=0.52 nm)。峰时效合金展现了最好的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为258,136MPa和10.7%。峰时效合金的强化机制为沉淀析出强化,其主要的强化效果来自于弥散分布细小的Mg₂Yb相和γ’相。     

Mg-Gd-Sc-Mn耐热镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-10．2Gd-0．8Se-1．7Mn合金在温度为573～773K、应变速率为0．001～1s^-1、最大变形程度为60％的条件下,进行高温压缩模拟实验研究。分析了合金流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了高温变形时的变形激活能和应力指数,为选择这种合金的热变形加工条件提供实验依据。采用金相显微镜分析了合金在不同温度下压缩变形的组织演变。结果表明：合金的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,在恒定应变速率的条件下,合金的真应力随温度的升高而降低;合金的变形激活能随着变形温度的升高而增大,特别是在723K时迅速增大。合金在变形过程中发生了不同程度的动态再结晶,变形温度和变形速率对合金再结晶组织有明显的影响。根据实验分析,合金的热加工宜在673～723K范围内进行。     

钙对Mg-Gd-Nd-Zr-xCa合金组织和力学性能的影响

镁合金的轻量化优势使其有广阔的应用前景,然而普通镁合金低强度限制了它的应用。镁稀土合金拥有良好的力学性能,在Mg-GdNd-Zr合金的基础上,添加不同量的Ca元素,通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸性能测试等方法,对Mg-9Gd-2Nd-x Ca-0.5Zr (x=0,0.5,1.0,1.5(%,质量分数))合金热处理前后的组织和性能的变化进行了探究。结果表明：合金组织由α-Mg,Mg₅Gd相和Mg₄₁Nd₅相组织,添加Ca元素后,组织中形成了Mg₂Ca相。铸态合金经过热处理后,晶界上的第二相大部分溶入基体,时效态组织中析出了大量细小的板条状析出相,使合金的力学性能得到提高。时效态Mg-9Gd-2Nd-1Ca-0.5Zr合金有最高的抗拉强度,达到了256 MPa。     

微量铈对7085铝合金组织和性能影响

将微量Ce添加到7085铝合金中,采用金相分析、硬度测试、力学性能拉伸、断口扫描、能谱分析等手段,研究了添加Ce后对7085铝合金铸态组织及力学性能的影响。结果表明:添加Ce后,Ce元素在固液界面前沿富集,出现成分过冷,使二次枝晶间距缩小,细化铸态结晶组织;Ce的添加,Zn和Mg元素在晶界偏聚情况不再明显,由晶界向基体转移,使基体中合金元素增多,造成畸变能和应变能增加,为弥散相析出提供了能量条件;添加Ce后,合金抗拉强度变化不大,塑性明显提高,提高了7085铝合金的综合性能。