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Al对ZG45Cr28Ni48W5Si2合金组织与性能的影响

铸造FOUNDRY

Sep.2009VoI.58No.9

AI对ZG45Cr28Ni48W5Si2合金组织与性能的影响

喇培清,李玉峰,薛辉军,刘致远.

(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室培育基地。.甘肃兰州730050)

摘要:采用ws-4非自耗电弧熔炼炉熔炼制备了加(A1)为50/o!110%zG45cr28Ni48w5si2高温合金样品,用Mef3光学金相显微镜研究了其金相组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素的分布,并研究了合金宦温压缩性能和硬度。结果表明:未加入铝时,合金基体为FeCrNi固溶体^y相;当加入铝时,铝元素最初固溶于基体中,当铝含量为7.5%时,在基体中析出大量黑色金属闻化合物(Ni,Fe)Al相,基体转变为FeCr固溶体d相,当铝含量增加到10.o%时,基体转变为FeCrNiAI相;随铝含量的增加,合金屈服强度、硬度均大幅提高。

关键词:zG45cr28Ni48w5si2合金;(Fe,Ni)Al相;屈服强度:硬度

中图分类号:TGl42.33文献标识码:A文章编号:1001—4977(2009)09—0940—04

EffectOfAluminumOnMicrostructureandPropertiesof

ZG45Cr28Ni48W5Si2AIloy

LAPei—qing,LIYu—f色ng,XUEHui-jun,LIUZhi.yuan

《StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon.FerrousMetaJMaterials.LanzhouUniversityof

Technology,Lanzhou730050,Gansu,China)

Abstract:TheZG45Cr28Ni48W5Si2alloysampleswith(5.10)wt.%aluminumwerepreparedwith树S-4non—consumablearcfurnace.TheirmetallurgicalstructureswereinvestigatedbyMef3opticaImetallurgicalmicroscope.theEPMA一1600electronprobewasusedtoanalyzethedistributionoftheelements,andthenthecompressionpropertyandhardnessofthealloysampleswereinvestigatedatroomtemperature.TheresultsshowthatwithoutadditionofAI.thephaseofalloymatrixiSy.phaseFeCrNisolidsolution;whenAIiSadded,theaIuminiumiSfirstlydissolvedintothemetaImatrixandwiththe7.5wt.%Aladdition.thealloymatrixtransferstoo【.phaseofFeCrsolidsolutionandlargenumbersofblackintermetallic(Ni,Fe)AIphasesprecipateinthealloymatrix,andthenwiththel0。0wt.%aluminiumaddition.thephaseofalloymatrixchangestoFeCrNjAl。WiththeincreaseofAIcontent.theyieldstrengthandhardnessofthealloysareimprovedsignificantly.

Keywords-ZG45Cr28Ni48W5Si2alloy;(Fe,NilAIphase;yieldstrength;hardness

由于良好的耐腐蚀性能(特别是抗氧化性能、抗蒸汽腐蚀性能),抗高温蠕变断裂性能、抗热疲劳性能等,zG45cr28Ni48w5si2高温合会被广泛地用作蒸汽过热炉炉管材料[11。但随着高温炉管对材料性能要求的提高及镍资源的匮乏和高的成本影响【2.-31,进一步提高此类合金的各项性能、降低材料成本非常必要。

在此类合金中加入Al,将使合金高温环境下的表面保护膜从Cr20,向AI:O,转变,可显著提高其高温抗氧化性能Ⅲ;同时Al与Fe、Ni发生反应可形成一些性能优良的有序金属间化合物,由于较强的键结合和复杂的原子排列,与无序合金相比,具有相Ⅵ{低的自扩散系数,从而可以使合金获得好的抗高温蠕变性能,具有更高的高温强度、优异的抗氧化和抗腐蚀能力[51,可满足在更高的温度和恶劣的环境气氛下服役条件[司。

本试验以zG45Cr28Ni48w5Si2合金为基础,主要研究了Al元素对合金组织及室温力学性能的影响,为抗氧化性能得到显著提高,其他性能无下降的高铝ZG45Cr28Ni48W5Si2合金开发奠定了一定基础。

1试验方法

将纯Cr粉、Ni粉、w粉、Si粉、Fe粉、C粉、Al粉等按设计成分称取总量100g,按Ni、Al含量不同共分4组在行星球磨机中进行干磨8h,所用磨球为A120,球,球料比为l:4,球磨速度为150r?min~。把混合好的物料在模具下压成圆柱状后放入WS一4非自耗电弧熔炼炉进行熔炼。名义成分见表l。

将熔好的不同Al含量的合金样品经线切割为金相试样,抛光后,用FeCI。盐酸溶液腐蚀液腐蚀金相试

收稿日期:2009—04一13收列初稿,2009—05—141段至'lJ修订稿。

作者简介:喇培清(1971一),男.甘肃临夏人,博士,教授,牛滓大学材料系访问学者,研究方向为纳米金属材料,高铝不锈钢、纳米陶瓷等。

E—mail:pqla@lut.cn

万方数据

热处理对7075铝合金组织和性能的影响

热处理对7075铝合金组织和性能的影响 摘要:对7075铝合金进行了固溶和单级时效处理,研究了单级时效对铝合金组织和性能的影响,结果表明铝合金经单级时效后纤维组织消失,在晶界处生成第二相粒子。铝合金显微硬度的峰值时效温度为120℃,时间为16h,硬度为220HV。120℃/24h时效后合金的峰值强度为680.5MPa。本研究中主要阐述热处理对7075铝合金组织和性能的影响。 关键词:热处理;7075铝合金;组织性能 引言 近些年来,铝合金的发展历程先后经历了由单一的追求高强度到追求高强耐腐蚀,再到追求高强高韧耐腐蚀性能,又到高强高韧耐腐蚀抗疲劳,最终到现在的追求高淬透性高综合性能五个发展阶段。然后发展方向却集中在以满足高强高韧铝合金的航空航天领域以及适用于各种使用条件的民用铝合金领域。当前对于铝合金强韧化以及耐蚀性的研究已经成为了重中之重,相信随着综合性能的提高,铝合金在国民经济发展中的运用将更加广泛。 1、7xxx系铝合金概述 7xxx铝合金是以Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu合金为主的一种超高强度铝合金,它是超高系列铝合金的最主要代表,Fe和Si是7xxx铝合金的主要有害杂质。较2xxx高强度铝合金在强度和硬度方面高出许多。属于热处理可强化的合金。该系铝合金具有强度高、密度小、易加工、焊接性能良好等优良特点,并且一般耐蚀性较好,因此在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备及大型压力容器方面得到了广泛的应用。现阶段7xxx铝合金的研究主要集中在通过调节合金化元素和优化热处理工艺来得到高强高韧耐腐蚀的综合性能[1]。这也是本文的研究方向的出发点。该系代表合金如7005、7050、7075等。 2、试验材料与方法 试验材料为7075铝合金,将铝合金(尺寸为20mmX20mmX160mm)在盐浴中进行固溶处理,处理工艺为480℃/2h铝合金固溶处理后在试验箱中进行单级时效处理,时效温度分别为100,120,150℃,时效时间为0-48h。 将试样按国标GB/T228-2010用线切割加工成拉伸试样,用酒精超声清洗去除表面油污,在MT810万能试验机上进行拉伸强度测试,取5个试样的平均值;采用

均匀化退火对6056铝合金组织与性能的影响

均匀化退火对6056铝合金组织与性能的影响 宁波科诺铝业有限责任公司,董培纯邱建平李博 摘要:采用热分析技术、扫描电子显微镜、拉伸试验研究均匀化退火处理对于6056铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:6056铝合金铸态组织存在严重的枝晶偏析及明显的非平衡共晶组织,经过540℃×12 h 均匀化退火处理后,枝晶偏析和非平衡共晶组织明显消除,其强度降低、塑性大幅度提高。 关键词:均匀化退火;微观组织;力学性能 The effect of homogenizing annealing on microstructure and properties of 6056 aluminum alloy (Ningbo KENO Aluminum Co.,Ltd,Ningbo 315033,China) Abstract:The influence of homogenizing annealing on microstructure and properties of 6056 aluminum alloy is investigated by heat analysis technology,scan electrical microscope and tensile test. The results show that severe dendritic-segregation and unequilibrium phases exist in its as-cast structure,After 540℃×12h homogenizing annealing treatment,dendrite segregation and unequilibrium eutectic phases eliminate . The strength decrease and the ductility increase obviously. Keywords:Homogenization annealing;Microstructure;Mechanical properties 引言 6056铝合金是广泛应用于汽车和航空领域的一种Al-Mg-Si-Cu合金,其强度比6061铝合金高15%,可焊性、耐腐蚀性能和切削加工性能均优于7075和2024铝合金[1,2]。6056铝合金成分复杂,在半连续铸造过程中,铸锭组织会不同程度地偏离平衡状态,产生严重的枝晶偏析,形成大量的非平衡凝固共晶组织,因此,6056铝合金铸锭必须进行均匀化退火处理,以消除枝晶偏析,同时使合金中非平衡凝固共晶组织溶入基体,最大限度地减少基体中残留的结晶相,提高合金的塑性[3,4]。 均匀化退火处理是6056铝合金获得理想工艺性能和力学性能的关键环节之一。目前国内对于6065铝合金的均匀化退火处理的研究还不充分,本文通过研究均匀化退火对6065铝合金微观组织和性能的影响,为6056铝合金的生产提供试验指导。 试验材料与试验方法 按照表1所示的6056铝合金成分进行配料,使用中频感应炉熔炼,精炼后采用半连续铸造的方法铸成Φ85 mm的铸棒。在铸棒上取样,采用DSC进行热分析试验,得到铸棒中低熔点共晶组织的熔化温度,以确定均匀化退火温度,DSC试验的升温速率5 ℃/min,从室温加热到600 ℃。截取Φ85×100 mm的铸棒进行均匀化退火,均匀化退火温度为540 ℃,保温时间分别是6 h、12 h。从铸态和均匀化退火后的铸棒上切取金相试样,经机械研磨和抛光后,在2 ml HF、3 ml HCl、5 mlHNO3、250 mlH2O 腐蚀液中腐蚀10 s,用清水冲洗干净,然后用酒精擦净吹干,制得的试样采用扫描电子显微镜观察微观组织形貌。将铸态及均

3.2 铁碳合金的基本组织与性能

《金属材料与热处理》导学案主备人:栾义审核人:栾义编号:008 §3-2 铁碳合金的基本组织与性能 【使用说明】 1、依据学习目标,全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完 成导学案,小组长做好监督与检查,确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。 2、结合导学案中的问题提示,认真研读教材,回答相关问题。 3、要求每位同学认真预习、研读课本,找出不明白的问题,用红笔 做好标记。 【学习目标】 1、知识与技能:掌握铁碳合金的基本组织、性能及符号。 2、学习与方法:积极讨论、踊跃展示、大胆质疑,抓住“成分决定组 织,组织决定性能”这一主线,能分析出这五种基本组织的性能特点。 3、情感态度价值观:激情投入,大胆质疑,快乐学习。 【重点难点】 铁碳合金的基本组织 铁碳合金基本组织的性能特点 【自主学习】

班级:姓名:使用时间:年月日铁素体重要级别:★★★★★ 奥氏体重要级别:★★★★★ 渗碳体重要级别:★★★★★ 珠光体重要级别:★★★★★ 莱氏体重要级别:★★★★★ 【合作探究】 1、解释下列名词,并注明符号。 (1)铁素体 (2)奥氏体 (3)渗碳体 (4)珠光体 (5)莱氏体 2、简述铁碳合金五种基本组织的成分(含碳量)、组织特点(单相组织看晶格特点)、性能特点。

《金属材料与热处理》导学案主备人:栾义审核人:栾义编号:008 3、指出下列显微组织是那种铁碳合金基本组织(如果是多相组织,在图中分别指出各相)。 (a)(b)(c) (d)(e) 【课后作业】(自己默写,组长监督) 1、理解掌握本导学案内容,并完成习题册第三章第二节相关题目。【学后反思】

合金元素对镁合金性能影响

合金元素对镁合金性能影响 【摘要】镁合金具有优异的性能,随着关键应用技术的不断发展,其应用潜力巨大。本文简要说明了镁合金的分类,介绍了一些常用合金化元素,如Al、Zn、Mn、Si、Ca、Zr和RE等元素对镁合金性能的影响及机理。这些合金元素单独或共同影响着镁合金组织和性能。 【关键词】镁合金;分类;合金元素 0 前言 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。加入Al、Zn、Li、Mn、Zr和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度。镁合金具有以下特点:1)重量轻;2)比强度、比刚度高;3)耐冲击,阻尼吸震性能优良;4)散热性好;5)防电磁波干扰,屏蔽性能良好;6)铸造成型性优良;7)良好的电化学作用,主要用于牺牲阳极。所以,镁合金主要应用于航空航天工业、汽车工业、摩托车和自行车、船舶工业、通讯电子工业、国防工业、牺牲阳极和其他方面。[1] 目前,镁合金在各领域的应用不断拓宽,市场对镁的需求大幅增长。作为21世纪令人瞩目的绿色工程材料,汽车轻量化将成为镁应用的主要领域,镁取代铝是汽车材料应用发展的必然趋势,关键应用技术的突破是唯一的短期障碍。 [2]全球镁资源量巨大,而且可完全回收再利用,随着其他金属矿产资源的日渐枯竭,金属镁必将成为继铁、铝之后的第三大金属材料。 1 镁合金分类与各成分影响 1.1 镁合金的分类 镁合金分类通常采用三种方式:化学成分、是否含Al和Zr和成形工艺。 根据化学成分,以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和RE为基础,组成基本合金系:Mg-Mn,Mg-Al-Mn,Mg-Al-Zn-Mn,Mg-Zr,Mg-Zn-Zr,Mg-RE-Zr,Mg-Ag-RE-Zr,Mg-Y-RE-Zr。 按有无Al,分为含Al镁合金和不含Al镁合金。按有无Zr,可分含Zr合金和不含Zr合金。 根据加工工艺划分,镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类(图1)。两者没有严格的区分,铸造镁合金如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为锻造镁合金。[3] 1.2 镁合金各成分对性能的影响

铁碳合金成分组织性能之间的关系

相图分析——典型合金结晶——铁碳合金成分与性能关系、应用 三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系 从对Fe-Fe3C相图的分析可知,在一定的温度下,合金的成分决定了组织,而组织又决定了合金的性能。任何铁碳合金室温组织都是由铁素体和渗碳体两相组成,但成分(含碳量)不同,组织中两个相的相对数量,相对分布及形态也不同,因而不同成分的铁碳合金具有不同的组织和性能。 1、碳的质量分数对组织的影响 铁碳合金的室温组织随碳的质量分数的增加,组织的变化规律如下: F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ldˊ→Ldˊ+Fe3CⅠ 从以上变化可以看出,铁碳合金室温组织随碳的质量分数的增加,铁素体的相对量减少,而渗碳体的相对量增加。具体来说,对钢部分而言,随着含碳量的增加,亚共析钢中的铁素体量随着减少,过共析钢中的二次渗碳体量随着增加;对铸铁部分而言,随着碳的质量分数的增加,亚共晶白口铸铁中的珠光体和二次渗碳体量减少;过共晶白口铸铁中一次渗碳体和共晶渗碳体量随着增加。铁碳合金室温组织的相组成相对量、组织组成物相对量如图所示。 2、碳的质量分数对力学性能的影响 铁碳合金的力学性能决定于铁素体与渗碳体的相对量及它们的相对分布状况。当碳的质量分数Wc<%时,随碳的质量分数的增加,钢的强度,硬度呈直线上升,而塑性、韧性随之降低。原因是钢组织中渗碳体的相对量增多,铁素体的相对量减少;当碳的质量分数Wc>%时,随碳的质量分数的继续增加,硬度仍然增加,而强度开始明显下降,塑性、韧性继续降低。原因是钢中的二次渗碳体沿晶界析出并形成完整的网络。导致了钢脆性的增加。为保证钢有足够的强度和一定的塑性及韧性,机械工程中使用的钢其碳质量分数一般不大于%。Wc>%的白口铸铁,由于组织中渗碳体量太多,性能硬而脆,难以切削加工,在机械工程中很少直接应用。

相图在镁合金研究中的作用

相图在镁合金研究中的应用 1. 相图概述 相图被形象地称为材料科学工作者的地图,它表示在以温度、压力、成分等参量为坐标的相空间中,物质的相组成变化图。目前,相图通过实验和计算两种途径获得。 2. 相图应用 材料性能与微观组织密切相关,如何设计材料得到所需的相及微观组织,这可以从相图上获得指导。相图可以提供合金的诸多信息,例如,对于某三元 体系来说,等温截面不仅可以直观的告诉我们某一温度下某合金的平衡相组成,也可以告诉我们该合金在该温度下各种可能的亚稳相组成。从变温截面可以获知该合金的平衡凝固过程,结合相图计算,还可以了解在不同凝固条件下的各种可能的凝固路线以及最有可能发生的凝固行为。相图计算可以很方便的给出各种热力学为坐标的稳定及亚稳相图,有效地应用于合金成分和工艺的设计;还可以为动力学、组织结构演化等方面分析和计算模拟提供热力学信息。相图在材料科学中主要有以下几方面的应用[1]: (1)选择合金成分及设计制备工艺 相图信息能极大地减少材料设计过程中的盲目性。在材料的生产和处理过中,熔炼和浇注温度,热变形温度范围,烧结温度,热处理类型及工艺参数均可由相图作为依据来确定。 (2)凝固和相变过程 通过相图计算可以分析与模拟合金的凝固及相变过程。 (3)界面反应及扩散通道 柳春雷等[2]通过计算亚稳相图、比较界面处局部平衡时各相形成驱动力大小,预测了Sn-3.5%Ag/Cu、Sn-2.5%Ag/Cu 和Sn-3.5%Ag/Ni 扩散偶界面反过 程中的中间相形成序列,并利用Scheil-Gulliver 凝固模型模拟了Sn-2.5%Ag/Cu 体系中过剩焊料的非平衡凝固过程,预测了焊料在之后冷却过程中的相变化。根据微观组织与性能关系来评估焊接接头的可靠性,从而选择合理的焊料成分、优化焊接工艺。

镁合金热处理简介

镁合金热处理 各位领导、同事们: 很荣幸能在这里和大家共同学习。感谢公司领导给予我的机会! 我进入公司的这两年多时间,从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。今天,仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得,与各位进行讨论。由于水平有限,错误与不当处在所难免,请各位不吝赐教。 固态金属(包括纯金属及合金)在温度和压力改变时,组织和结构会发生变化,统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多,有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。掌握金属固态相变规律及影响因素,采取措施控制相变过程,以获得预期组织,从而使其具有预期的性能。常用的措施包括特定的加热和冷却工艺,也就是热处理。钢铁的淬火,为的是快速冷却以保持其高温相,从而达到所需要的性能。 对于镁合金,常采用的热处理方式包括:均匀化退火(扩散退火)、固溶(淬火)(T4)、时效(T5)、固溶+时效(T6)、热水淬火+时效(T61)、去应力退火、完全退火等。这里做以下方面简要介绍: 1.均质化退火,其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。那么,晶内偏析是如何形成的呢?这个,我们就需要了解结晶凝固过程,下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图: 以AZ61为例,从相图中我们可以看到,从液相线开始,熔体开始凝固,形核随着温度下降开始长大,在每一个温度点,液相和固相

图1 Mg-Al相图 成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀,也就是晶内偏析。均质化退火,主要作用就是将铸件加热到一定温度,使物质迁移作用明显,消除晶粒内浓度梯度。 对于固溶、时效等热处理手段,更确切的来说,是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。 2.固溶处理。基体不发生多型转变的合金系,室温平衡组织为α+β,α为基体固溶体,β为第二相。当合金加热到一定温度是,β相将溶于基体而得到单相α相固溶体,这就是固溶化。如果合金从该温度以足够大的速度冷却下来,合金元素的扩散和重新分配来不及进行,β相就不能形核和长大,α固溶体中就不可能析出β相,而且由于基体固溶体在冷却过程中不发生多型性转变,因此这时合金的室温

工艺参数对3003铝合金组织与 性能的影响

Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 603-608 Published Online May 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/b016059398.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/b016059398.html,/10.12677/ms.2018.85071 Effect of Process Parameters on Microstructure and Properties of 3003 Aluminum Alloy Yitan Wang1, Qingsong Dai1,2, Ping Fu1, Mingwei Zhao1 1Guangxi Liuzhou Yinhai Aluminum Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 2School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha Hunan Received: May 4th, 2018; accepted: May 20th, 2018; published: May 29th, 2018 Abstract Taking 3003 aluminum alloy as the research object, the effects of cold rolling rate and annealing temperature on the microstructure and properties of the sheet were studied. The results show that the work hardening of 3003 alloy sheet is significant. With the increasing of cold rolling de-formation, the tensile strength and yield strength of alloy plates increase gradually, while the elongation decreases. And during the annealing of the finished product, recovery and recrystalli-zation occur within the alloy. As the annealing temperature increases, the tensile strength and yield strength gradually decrease, and the elongation gradually increases. Keywords 3003 Aluminum Alloy, Cold Rolling Deformation, Annealing Temperature, Microstructure and Properties 工艺参数对3003铝合金组织与 性能的影响 王绎潭1,戴青松1,2,付平1,赵明伟1 1广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州 2中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙 收稿日期:2018年5月4日;录用日期:2018年5月20日;发布日期:2018年5月29日

合金及组织类型

A 、课题:合金及组织类型 B 、课型:新授课 C 、教具: D 、备课时间:10.17 E 、使用时间:10.26 F 、教学目标: ???种类、组成及性能。、掌握合金组织类型的 等概念。、掌握合金、组元、相21 G 、重难点:合金的认识、组织类型。 突破方法:通过列举生活中的例子,帮助理解合金的知识。 H 、教学方法:讲授法 学法指导:认真听好生活中的例子,积极理解,加深记忆。 I 、自主探究:认真学习合金的各概念,在理解中区分它们的区别,找出联系。 教学过程及内容: <一>组织教学:安顿秩序、查点人数 <二>复习提问及导入: ?? ???。、简述纯铁的冷却过程、同素异晶体? 、同素异构转变? 321 <三>讲授新课: 1、合金: 一种金属元素与其它金属元素或非金属元素,通过熔炼或其它方法结合成的具有金属特性的物质。

2、组元: 组成合金的最基本的独立物质。 3、相: 合金中具有相同的成分、结构及性能的组成部分。 4、合金的组织类型?? ???、混合物、金属化合物、固溶体 321 1)固溶体:合金中的一组元的原子溶入另一组元的晶格中形成的均匀固相。 ①晶格:与溶剂的晶格相同 ②性能:取决于溶质的含量 ③分类:???置换固溶体间隙固溶体 ④固溶强化:通过溶入溶质元素形成固溶体,使金属材料的强度、硬度升高的现象。 2)金属化合物:合金组元之间发生相互作用而形成的一种具有金属特性的物质。 ①晶格:不同于任一组元 ②性能:熔点高、硬度高、脆性大。 3)混合物:两种或两种以上的相,按一定的质量百分数组成的物质。 ①晶格:各组元仍保持自己原来的晶格。 ②性能:取决于各组成相的性能,是各组成相性能的平均值。 <四>学生看书、练习:

稀土镁合金的研究进展及应用

稀土镁合金的研究现状及应用 张晓 (中北大学材料科学与工程学院,山西太原030051) 摘要:镁合金具有许多优异的性能,如高比强度、高比刚度等。但它强度不高,高温抗蠕变性能差。稀土的加入对改善其组织和提高耐腐蚀性,特别是高温性能具有重要作用。本文介绍了国内外稀土镁合金的研究现状,并展望了稀土镁合金的应用前景。 关键词:镁合金;稀土;现状 Study Situation And Application Of Rare-earth Magnesium Alloys Zhang Xiao (North University Of China School Of Material Science And Engineering, Taiyuan Shanxi 030051) Abstract: Magnesium Alloy has many inherent advantages of Magnesium Alloy, such as high specific strength,high specific stiffness and so on. But it is not high strength and high temperature creep resistance is poor.the rare earth to improve their organization and improve corrosion resistance, especially high temperature performance has an important role,Study situation of Rare-earth Magnesium Alloys were introduced at home and abroad in the paper and the prospect of application in Rare-earth alloys Magnesium Alloy was looked. Key words: Magnesium Alloy; Rare-earth; situation

铁碳合金的基本组织

第一节铁碳合金的基本组织 一、固溶体: 定义:溶质原子进入溶剂中,依然保持晶格类型的金属晶体。 铁素体:碳溶于α-Fe的间隙固溶体;F;体心立方晶格,溶碳量很少,显微组织与纯铁相似,呈明亮的多边形晶粒;性能与纯铁相似,即强度、硬度低,塑性、韧性好。 奥氏体:碳溶于γ-Fe的间隙固溶体;A;面心立方晶格,晶粒呈多边形,晶界较铁素体平直;强度和硬度比铁素体高,塑性、韧性也好,钢材多数加热到臭氏体状态进行锻造。二、金属化合物(中间相)(强化相) 渗碳体:铁与碳形成的金属化合物;Fe3C;具有复杂的晶体结构,w C=6.69%;它是钢中的主要强化相,它的形态、大小、数量和分布对钢及铸铁的性能有很大影响,渗碳体硬度很高,塑性、韧性很差,δ、Ak接近于零,脆性很大。 三、机械混合物: 珠光体:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物;P;由铁素体与渗碳体片层状交替排列的共转变组织,碳合量平均为w C=0.77%;性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬度适中,有一定的塑性。 莱氏体:由臭氏体和渗碳体组成的机械混合物;Ld(高温莱氏体),Ld’(变态莱氏体);变态莱氏体由渗碳体与珠光体相近,硬度很高,塑性很差。 总结:硬度最高的是渗碳体,强度最好的是珠光体,高温下奥氏体塑性最好,常温下铁素体塑性最好,莱氏体硬度较高。 第二节铁碳合金状态图 一、铁碳合金状态图的建立 (1)配制不同成分的铁碳合金,用热分析法测定各合金的冷却曲线。 (2)从各冷却曲线上找出临界点,并将各临界点分别画到成分-温度坐标中。 (3)将意义相同的临界点连接起来。 二、Fe-Fe3C合金状态图的分析: 1.点(特性点): A 1538℃100%Fe的熔点; D 1227℃100%Fe3C的熔点; G 912℃100%Fe的同素异晶转变点(重结晶温度点); C 1148℃ 4.3%C 共晶点L→Ld(A+C)共晶反应; F 1148℃ 6.69%C 虚点;P 727℃100%Fe虚点; K 727℃ 6.69%C虚点、E 1148℃ 2.11%C 碳在γ-Fe中的最大固溶量; S 727℃0.77%C 碳在γ-Fe中的最小固溶量,共析点A→P 共析反应。

快速凝固铝合金的组织与性能

快速凝固铝合金的组织与性能摘要:速凝固技术;过去对凝固过程的模拟只考虑在熔融状态下的热传导和凝固过程中潜热的释放,很少考虑金属熔体在型腔内必然存在的流动以及金属熔 体在凝固过程中存在的流动,目前,快速凝固技术作为一种研制新型合金材料的 技术一开始研究合金在凝固时的各种组织形态的变化以及如何控制才能到符合 实际生活,生产要求的合金着重研究高的温度梯度和快的凝固速度的快速凝固技术正在走向逐步完善阶段。 快速凝固原理及凝固组织:快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却(≥104-106k/s)或非均质形核备遏制,是合金在很大过冷度下,发生高生长速率(≥1-100cm/s)凝固。由于凝固过程的快冷,起始形核过冷度大,生长速率高是古冶界面偏离平衡,因而呈现出一系列于常规合金不同的组织和结构特征,加快冷却速度和凝固速率所应起的组织及结构特征可以近似用表来表示。 本实验利用真空系统下的金属熔液快速凝固装置,获得高真空后,充入一定压力的惰性气体,熔炼铝合金在熔融状态下以细直径金属液柱方式喷射到铜模具中,液流发生横向铺展并在纯铜模具中快速凝固。由于整个过程的浇注时间在很大程度上被分散、延迟,热耗散可以快速、充分进行,从而可获得层状铝合金。关键词:铜模具;射流沉积;亚稳块体材料;层状复合材料 The Study on the Aluminum Alloy by Rapid Solidification Based on Reciprocate Motion Cooling Model Abstract:Rapid solidification is the way to get the non-steady state metal by the rapid cooling much more fast than the cooling rate for the equilibrium materials, and amorphous, nano-crystalline and some limiting structural or functional materials can be obtained. In this work, jet solidification in the cooling model with the computer controlled reciprocating motion protected under vacuum or inert gas was used to obtain the layer Al alloys. After the Al alloy was molten in a quartz tube, the alloy liquid was jet out of

合金的概念和详细解读

合金的概念和详细解读 合金是一种金属元素和一种或几种其它元素(金属或者非金属均可)熔合后而组成的具有进速特性的物质。组成合金最基本的、能独立存在的物质称为组元,简称元。绝大多数情况下,组元即是构成合金的元素。但也有将化合物作为组元的,其条件是化合物在所研究的范围内,既不分解也不发生任何化学反应。根据组元的数量,可分为二元合金、三元合金或多元合金、如简单黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金;硬铝是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金。 ◆铜合金分类铜合金分为黄铜、青铜和白铜。白铜是铜镍合金,主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。 机械制作中,主要使用的是黄铜和青铜。 ●铸造黄铜铜和锌着称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。 铸造黄铜具有较高的力学性能,铸造性能较好,且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。 ●铸造青铜可分为普通青铜(锡青铜)和特殊青铜(铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等)两大类。 ◆铜合金铸造工艺各种成分的铜合金的结晶特征不同,铸造性能不同,铸造工艺特点也不同。 1、锡青铜:结晶特征是结晶温度范围大,凝固区域宽。铸造性能方面流动性差,易产生缩松,不易氧化。工艺特点是壁厚件采取定向凝固(顺序凝固),复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。 2、铝青铜和铝黄铜:结晶特征是结晶温度范围小,为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较好,易形成集中缩孔,极易氧化。工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式,铝黄铜浇注系统为敞开式。 3、硅黄铜:结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。铸造性能最好(在特殊黄铜中)。工艺特点是顺序凝固工艺,中注式浇注系统,暗冒口尺寸较小。 ◆铝合金铸件分类铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金等。 ●铝合金的铸造工艺铝合金的铸造性能和化学成分密切相关,其中Al-Si合金处于共晶成分附近,铸造性能最好,和灰铸铁相似。Al-Cu合金远离共晶成分,凝固温度范围大,铸造性能最差。在实际生产中,铝铸件都有冒口补缩,Al-Si类合金的凝固温度范围小,冒口补缩效率高,易获得组织致密的铸件。其它类铸铝合金的凝固温度范围大,冒口补缩效率低,铸件致密性差。 铝合金极易吸气和氧化,因此浇注系统必须保证铝液较快而平稳地流入,避免搅动。 各种铸造方法都适用于铝合金铸件。当生产量较少时,可用砂型铸造,应选用细砂来造型;大量生产的重要铸件,则采用特种铸造。金属型铸造效率高,铸件质量好。低压铸造适用于要求致密性高的耐水压铸件。压力铸造可用于薄壁复杂小件。

A356铝合金的组织与性能研究

A356铝合金的组织与性能研究 目录 摘要 (2) Abstract (2) 1 绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 铝及其合金概述 (1) 1.3 热处理工艺 (2) 1.4 A356铝合金研究现状 (3) 1.5 主要内容 (4) 2 实验方法及过程 (4) 2.1 合金成分 (4) 2.2 试样制备和热处理方法 (4) 2.2.1 试样切割 (4) 2.2.2 热处理 (5) 2.3 金相观察 (6) 2.3.1 金相试样的制备 (6) 2.3.2 金相观察 (7) 2.4 力学性能的测试 (7) 2.4.1 硬度测试 (7) 2.4.2 拉伸性能测试 (7) 3 实验结果及分析 (8) 3.1 金相组织观察结果 (8) 3.1.1 热处理前的微观组织 (8) 3.1.2 热处理后的微观组织 (10) 3.2 力学性能分析 (11) 3.2.1 表面硬度 (11) 3.2.2 拉伸性能 (14) 4 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 百色学院本科毕业论文(设计)诚信保证书 (19)

{TC “摘要”l 1 }摘要:对A356铝合金分别进行金相观察和力学试验,研究其微观组织及性能,同时探讨热处理方式对A356铝合金组织与性能的影响,结果发现枝状晶比较粗大,分布松散,表面硬度、抗拉强度和屈服强度都较低,塑性较好。经一定热处理后,粗大共晶硅熔断形成分布均匀、趋于球化的细小颗粒,除了塑性有所降低外,其他力学性能都有了显著提高。最佳热处理工艺为(560℃+6h)固溶+(180℃+4h)人工时效。 关键词:A356铝合金;固溶处理;时效处理;力学性能;微观组织 Research on Microstructure and Properties of A356 Aluminum Alloy {TC “Abstract”l 1 }Abstract:The microstructures and properties of A356 aluminum alloy were investigated by means of optical metallography and tensile test. Meanwhile, the effects of heat treatment on microstructure were analyzed. The results show that the more coarse dendrites are evenly distributed, the lower hardness, tensile strength, yield strength and the greater plastic are obtained. The coarse dendrites are broken off, uniform distribution and granular after heat treatment. The mechanical properties have significantly improved except for ductility. The optimized solution treatment for 6 hours at 560℃ and aging treatment for 4 hours at 180℃ are recommended. Key words:A356 aluminum alloy; Solid solution treatment; Aging treatment; Mechanical properties; microstructure

合金元素在钢中的作用及对组织和性能的影响

合金元素在合金钢中的作用 1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。 4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。 10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。 14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。

7第七章合金与相图

第七章二元合金的相结构与结晶 (一)填空题 1 合金的定义是 2.合金中的组元是指。 3.固溶体的定义是 4.Cr、V在γ-Fe中将形成固溶体。C、N则形成固溶体。 5.和间隙原子相比,置换原子的固溶强化效果要些。 6.当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时,先结晶出的树枝主轴含有较多的组元。 7.共晶反应的特征是,其反应式为 8.匀晶反应的特征是,其反应式为 9.共析反应的特征是,其反应式为 10.合金固溶体按溶质原子溶入方式可以分为,按原子溶入量可以分为和11.合金的相结构有和两种,前者具有较高的性能,适合于做相;后者有较高的性能,适合于做相 12.看图4—1,请写出反应式和相区: ABC ;DEF ;GHI ; ①;②;③;④;⑤;⑥; 13.相的定义是,组织的定义是 14.间隙固溶体的晶体结构与相同,而间隙相的晶体结构与不同。 15.根据图4—2填出: 水平线反应式;有限固溶体、无限固溶体。 液相线,固相线,固溶线、 16.接近共晶成分的合金,其性能较好;但要进行压力加工的合金常选用的合金。17.共晶组织的一般形态是。 18.固溶体合金,在铸造条件下,容易产生_______ 偏析,用__________ 方法处理可以消除。 19.AL-CuAL2共晶属于_ _ 型共晶,AL-Si共晶属于__型共晶,Pb-Sn共晶属于_ _型共晶。 20.固溶体合金凝固时有效分配系数ke的定义 是_ _。当凝固速率无限缓慢时,ke趋于_ _;当凝固速率很大时,则ke趋于__ 。 21.K0<1的固溶体合金非平衡凝固的过程中,K0越小,成分偏析越____ , 提纯效果越_____;而K0>1的固溶体合金非平衡凝固的过程中,K0越大,成分偏析越____ , 提纯效果越_____。 22.固溶体合金_____ 凝固时成分最均匀,液相完全混合时固溶体成分偏析(宏观偏析)最___ ,液相完全无混合时固溶体成分偏析最____ ,液相部分混合时固溶体成分偏析_________。 (二)判断题 1.共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的。( ) 2.铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金,要进行塑性变形的合金常选用具有单相( ) 固溶体成分的合金。( ) 3.合金的强度与硬度不仅取决于相图类型,还与组织的细密程度有较密切的关。( ) 4.置换固溶体可能形成无限固溶体,间隙固溶体只可能是有限固溶体。( ) 5.合金中的固溶体一般说塑性较好,而金属化合物的硬度较高。( ) 6.共晶反应和共析反应都是在一定浓度和温度下进行的。( )

合金中常见的组织总结

合金中常见的组织总结: 1铁素体(F):碳溶于a-Fe所形成的固溶体,具有体立方结构,也称a固溶体。由于aFe 的晶格间隙较小,故溶C能力较差,727度时,wc=0.021%(最大),温度降低溶碳量较小,室温时,C溶量几乎为0.性能几乎和fe一样。 特点:铁素体的含C量不同,性质和微观组织几乎与Fe相同。强度和硬度不高,但具有良好的塑性和韧性。F在770度以下具有Fe磁性,在770度以上则失去铁磁性 2渗碳体(Fe3C)铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。Fe 和C形成的金属化合物。 特点:含碳量很高6.69%。熔点1227度。无同素异晶转变,230度以下有弱铁磁性。230度以上无铁磁性。硬度很高,而塑性和冲击韧性几乎等于0,脆性极大,不易受腐蚀,属于钢的强化相。起硬化和强化作用。Fe3C---3Fe+C(石墨),铸铁和石墨钢分类,:1一次Fe3C:从液相中直接析出2二次Fe3C:从奥氏体中析出,沿奥氏体晶界网状分布当奥氏体转变成珠光体后,Fe3C便呈连续网状分布在珠光体边界上。3三次Fe3C:从F中析出,分布在F 晶界上,最少分散一般看不到 3莱氏体(Ld):液相的铁碳合金在1147度时共晶转变,转变成1:1的奥氏体和渗碳体(Fe3C)的两相共晶混合物 注意:温度降至727度时。Ld中的A发生共析转变,生成F种Fe3C层状分布的珠光体,所以727充以下时Ld是P和Fe3C的机械混合物 特点:纯莱氏体中含有的Fe3C较多,故性能与Fe3C相近,即极为硬脆 4马氏体(M)是C溶于a Fe的过饱和的固溶体,是A通过无扩散型相变转变成的亚稳定相,比容大于AP是产生淬火应力导致变形开裂的主要原因 形成:将中高碳钢加热到一定温度,形成奥氏体后迅速冷却,即淬火,得到M(使钢变硬,增强的一各占淬火组织) 注意:M是体立方结构,故A(面六方)转变成M公需很少能量,仅仅是迅速和微小的原子重排,即无扩散位移型相恋。 1M的密度小于A,故转变后的体积膨胀,产生应力 2M在Fe-C相图中没有出现,因为它不是一种平衡组织非平衡结晶,在很快速度下形成(淬火) 3马氏体太多使马氏体钢变脆,太少使钢变软,常用回火调整 5奥氏体:C溶解在a-Fe中形成的一种间隙固溶体,面主立方结构,无磁性,一般为固体钢在高温下的组织,有一定的温度和成分范围 特点:导热性差,无磁性,具有较高的塑性,低的屈服强度,容易塑性变形加工成型,含C 量可以介于F与Fe3C之间,1148度时,a-Fe最大溶碳量为2.11%温度下降,溶碳能力逐渐减小,727度时,wc=0.77% 注意:1某些钢淬火之后,在室温时也含残留奥氏体 2奥氏体钢:在Fe-C合金中加入Mn和Ni能将A临界转变温度降至室温以下,使钢在室温下低保持奥氏体组织 6珠光体(P)奥氏体发生共析转变所形成的铁素体(F)和渗碳体Fe3C的共析体,其形态,为F薄层和Fe3C薄层交替重复的层状复相物,也称片状珠光体,wc=0.77%(wf=8.8% wFe3C=12%) 性能:珠光体性能介于F于Fe3C之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好 粒状珠光体:在球化退火条件下,珠光体中的Fe3C也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体

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