y含量对一种时效不锈钢组织的影响毕业设计(编辑修改稿)

y含量对一种时效不锈钢组织的影响毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

变和改善组织、与其他微量合金元素交互作用，王龙妹等人的研究中指出，稀土元素能够通过与铌、钒、铜、钛等元素在铁基液中相互作用，与这些微量元素不会形成化合物，会降低这些元素的活度，增加溶解度，促进这些元素的利用率[2830]。 应用前景AerMet100合金是一种超高强度和抗疲劳的合金，特别是在含氯化物的环境中具有优良的耐冲击力和抗应力腐蚀断裂的能力，因此在航空领域中有广泛的应用前景[3134]。 其用途包括：紧嗣件、受力构件，装甲板、传动机构、火炮、弹射器、制动器、琐气发动机轴、驾驶杆、直升飞机主轩和抑制环等航空零部件。 美国海军在航空母舰的F／A～18型战斗机的起落架上，已采用AerMetl00台金取代300M合金。 美国陆军也将在LH4轻型直升机用AerMet100台金代替AISI4340合金。 预计不久的将来AerMetl00合金会成为新一代高性能飞机的重要结构材料。 本课题主要研究稀土元素的含量以及不同的热处理工艺对AerMet100马氏体时效不锈钢性能的影响，实验主要研究内容：1） 分析不同的Y元素含量对Aermet100不锈钢的组织以及性能的影响规律；2） 分析不同的热处理工艺对Aermet100不锈钢中马氏体以及残余奥氏体含量的影响，确定最佳热处理温度；3） 合金微观组织的观察与分析；4） 合金力学性能以及强度的测试与分析。 第二章 Y元素对Aermet100不锈钢的组织的影响实验过程：样品制备→固溶处理→挤压→固溶处理→深冷处理→时效处理→打磨→打硬度→打磨、抛光→XRD分析→腐蚀→SEM分析→超景深拍照分析→性能测试→观察分析。 本实验所采用的基本材料为Aermet100不锈钢，%、%、%、%%的Y元素。 母合金采用真空感应炉熔炼。 采用的原始合金为Aermet100合金，余量为Fe。 母合金切割为约重为80g的小块，加入WK2非自耗真空电弧炉中重熔。 真空度为102Pa，反复翻转3次。 在充入氩气保护气体后，加入AlY中间合金，中间合金的含Y量约为81%。 通过加入不同数量的AlY合金，得到不同含量的含Y合金，然后压铸形成了纽扣锭，经线切割形成所需要的合金块，合金块作为实验所需的样品。 合金进行热处理的主要目的是改善合金的机械以及力学性能，得到良好的综合性能。 因此，在本实验中，我们采用固溶加时效的热处理工艺对Aermet100不锈钢进行热处理。 固溶处理的主要作用是使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，形成单一的奥氏体组织，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。 时效处理的主要目的是消除试样内部因机械加工产生的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，最主要的目的是析出碳化物强化合金。 本实验中试样分为三批，首先在1000℃下保温一小时进行固溶处理，空冷。 而后进行挤压变形，变形量越为20%，以增加试样位错数量，而后在1000℃下保温一小时进行固溶处理，进行油淬。 然后置于液氮中放置一晚，进行深冷处理，然后试样分三批在不同温度下进行时效处理。 原始材料中Y元素含量质量分数分别为0%、%、%、%、%%。 用SSX816箱式电阻炉进行时效处理，实验方案如下：表21 热处理工艺Table21 heat treatment process实验材料时效温度/℃保温时间/h冷却方式第一批4675空冷第二批4825空冷第三批5005空冷℃/T保温时间（5h） 空冷Time/h图21热处理流程Figure 21 The heat treatment process首先用5001500号砂纸在水磨机上进行粗磨、细磨后在P2型金相试样抛光机上进行粗抛和精抛，直至试样表面在显微镜下观察没有明显的划痕为止。 然后在岛津XRD6000x射线衍射仪进行合金的相组成分析，扫描角度为7295176。 ，扫描速度1176。 /min。 然后再在抛光机上抛除沾染在试样表面的杂质，并用10%的硝酸酒精腐蚀剂进行腐蚀，腐蚀时间因试样成分不同在15s30s之间变化，腐蚀完成后用水冲洗然后再用酒精清洗，清洗完成后用吹风机吹干，然后用日本电子JSM6480扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察。 不同Y含量的Aermet100合金在经过热处理后显微组织会有所不同。 Y元素对合金微观组织的改变作用是本实验的重点研究对象。 ：ba cd e图22 各Y元素含量合金的扫描电子显微图Figure22 SEM images of alloys with various Y contents,（a）%。 （b）%。 （c）%。 （d）%。 （e）0%.从图中可以看出，%时，如图a所示，合金的组织主要是板条状马氏体，并且有少量的MC型碳化物析出，%时，如图b所示，组织中析出了细小的颗粒，板条状马氏体的大小亦有所变化，可以预见此时合金的力学性能是最佳的，%时，如图c所示，可以明显的看出在合金的晶界处有明显的MC型碳化物析出，这样的碳化物不是我们所希望看到的，这会降低材料的强度以及硬度，%时，如图d所示，在合金组织晶界附近析出了更多的MC型碳化物，这使得合金的力学性能进一步下降。 与原始组织相比较，从上图中可以看出，%%的过程中，MC型碳化物的析出在增加，马氏体晶粒大小有所下降，而当Y元素含量由01%%、%时，合金组织中析出了M2C型碳化物，马氏体组织晶粒大小较小。 ab图23 （a）%的Aermet100合金中的析出物，（b）析出物的能谱图Figure 23 （a）Precipitate in Aermet100 with % Y content, （b）EDS of the precipitate表22 %Aermet100中析出物的成分Table22 Composition of precipitate in Aermet100 of % Y content元素重量原子百分比百分比C KCr KFe KCo KNi KY LMo L总量如上图所示，%的Aermet100不锈钢组织中的一处析出物，通过SEM以及EDS测试可以看出析出相中主要的组成成分，%，%。 %，所以可以基本上确定析出物为MC型碳化物。 XRD分析%、%、%的Aermet100不锈钢合金和不添加Y元素的原始的Aermet100合金进行XRD图谱分析，实验中使用的仪器是岛津XDR6000x X射线衍射仪，主要分析合金中的主要物相。 图24 Aermet100原始组织的XRD图谱Figure24 XRD pattern of original organization of Aermet100图25 %的Aermet100合金XRD图谱Figure25 XRD pattern of Aermet100 with % Y图26 %的Aermet100合金XRD图谱Figure 26 XRD pattern of Aermet100 with % Y图27 %的Aermet100合金XRD图谱Figure27 XRD pattern of Aermet100 with % Y通过分析可知在最高峰为马氏体，其衍射角2θ为82176。 ，θ为41176。 ，其hkl为（211）。 176。 176。 ，176。 176。 时，Aermet100原始合金的组成相为残余奥氏体γ，其hkl分别为（220）和（311）。 可以得知，AerMet100合金中包含的物相有马氏体和奥氏体。 随着Y元素含量的增加，合金的强度在不断提高，产生这种现象的原因是由于Y元素的加入促使了残余奥氏体向马氏体的转变，从而导致合金的硬度得到提升。 ba cd 图28 467℃保温5h时效处理后各Y元素含量组织金相图片Figure 28 Microstructure of alloys aged 5 hour at 467℃ with various Y contents,（a）%Y。 （b）%。 （c）%。 （d）%上图（a）%的Aermet100合金在467℃下时效后产生的组织；图（b）%的Aermet100合金在467℃下时效后产生的组织；图（c）%的Aermet100合金在467℃下时效后产生的组织；图（d）%的Aermet100合金在467℃下时效后产生的组织。 从图中可以看出，%%的过程中马氏体的大小在逐渐减小，%时马氏体大小明显增大。 产生这种现象的原因可能是由于Y元素细化了渗碳体、细化了板条马氏体亚结构和位错马氏体结构，改变铁素体的含量和尺寸、抑制碳化物的聚集粗化等现象[3536]。 TEM分析ba c图29透射电子显微镜下Aermet100合金组织的微观图像Figure 29 The microstructure of Aermet100 at the TEM上图（a）%Y元素的Aermet100合金微观组织图像，图（b）%元素的Aermet100合金微观组织图像，图（c）为不添加Y元素的Aermet100合金微观组织图像。 通过图像分析可以得知，在不添加Y元素的原始合金中M2C碳化物组织比较粗大，%的Y元素后，析出的碳化物大小减小。 %时，组织中有MC型碳化物产生，对合金的强度产生了不利的影响。 由图可知，没有加入Y元素的Aermet100原始合金组织与含有Y元素的合金组织相比较，在强度方面总体来说有了一定的提高，这可能是由于Y元素的加入使得γ含量下降，促进了马氏体的转化，对于M2C的产生有促进作用。 %时AerMet100合金的硬度达到了最高值。 而后有所下降，这种现象的主要原因可能是由于Y元素含量过高，产生了MC型碳化物，降低了组织的硬度。 本章主要研究了Y元素含量对合金的组成成分的影响，主要结论如下：（1）Aermet100合金微观组织主要是由板条状马氏体，在基体上析出的MC型碳化物形成的强化相组成，并且随着Y元素含量的增加，MC碳化物析出的量逐渐增加，马氏体内部有针状的M2C碳化物形成。 （2）在合金组织中碳化物的含量、大小和分布情况对合金的强度和硬度有着重要的影响，而合金的硬度随着Y元素的增加而增加，%时达到最高值，而后又有所下降，这个结果符合衍射峰值所表现出来的结果大致相符合，原因是适量的Y元素能够细化M2C碳化物，使其间距减小，从而使得合金的硬度提高。 第三章 Y元素含量对Aermet100合金力学性能的影响材料的。