62Be-38Al合金高、低温力学性能及断裂机制

发布时间：2021-01-24 11:53

　　采用万能拉伸试验机、金相显微镜及扫描电镜对62Be-38Al铍铝合金在-100～500℃下的高、低温力学性能及断裂机制进行探究。结果表明,铍铝合金的抗拉强度与屈服强度随温度的升高而降低,延伸率则呈现先升再降的变化趋势,在300℃时达到最大值。同时,随着测试温度的上升,铍铝两相的界面结合强度逐渐低于铍颗粒的解理断裂强度,断口组织中相界面断裂增加,铍解理面减少。当温度升至500℃时,铝相软化,铍铝相界面的结合强度大幅降低,伴随着合金强度塑性的急剧下降,其断口呈沿晶断裂。另外,随温度的升高,合金的形变强化指数单调下降,-150℃时为0.22,400℃时为0.08。 

【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

温度对62Be-38Al合金抗拉、屈服强度和延伸率的影响

在温度为300 ℃及以下时,铍铝合金断口形貌仍以铍颗粒的解理与铝的韧性断裂组成。但在温度为300 ℃时出现了少量相间断裂,说明在此温度下铍铝合金的结合面强度开始逐渐等于或小于铍颗粒解理强度。而铍相在此温度区间,更多的滑移系开启,与铝相的变形协同能力增加,因此合金在此温度区间塑性增强。在温度为500 ℃时,铍颗粒基本无穿晶解理断裂产生,同时铝相韧窝也急剧减少,基本为全是铍铝相界截面断裂,图中可看到完整的铍颗粒及呈现胶熔状的铝相基体。在此温度下,由于接近铝相熔点,导致铍铝相界面结合强度进一步恶化,使其强度、塑性均显著下降。2.3 高温断裂机制

纯铍的塑性-脆性转变温度在300～400 ℃之间[12-14],在此区间内,铍相更多的滑移系开启,塑性大幅提高,使铍铝两相变形过程中的协调能力变强,铍铝合金塑性得到改善,尤其在300 ℃时,塑性比25 ℃时增加了2.5倍。但铍铝相界面的断裂强度随着温度的上升而下降,伴随着合金强度的下降。图4为400、500 ℃时铍颗粒与铝相界面的断口微观结构。从图4中可看到,在400 ℃下,铍颗粒没有发生解理断裂,而是铝相与铍相分离,导致相界开裂。这是由于在室温中,铍铝相界面本属于半共格[15],且二者热膨胀系数有一定的差别(铝为(18～23)×10-6,铍为(11～12)×10-6),因此,随着温度的升高,相界结合强度进一步恶化,出现越来越多的相界开裂,铍的解理面大幅降低。温度上升至500 ℃时,快达到铝相熔点,铝相软化,相界面结合强度快速下滑,测试中铍颗粒产生的应力也无法传递至铝相中,导致合金强度降至50 MPa以下,延伸率接近0。在其断口形貌中,铍颗粒的解理完全消失,铝相也几乎无韧窝,呈“胶熔”状态,整个断口呈沿晶断裂。图4 400 ℃(a)和500 ℃(b)下铍铝合金的断口显微形貌


本文编号：2997199