Zr-Ti-Cu-Ni-Be大块非晶合金等温晶化过程相分离研究

利用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(at％)大块非晶合金的等温晶化过程和析出相进行了研究。结果表明，大块非晶合金在等温晶化过程中表现出多阶段相析出行为，并且在不同的晶化阶段，析出相也有所不同。在第1个晶化阶段，析出相主要是体心四方(b.c．t)结构的Zr2Cu相；而在晶化的第2个阶段，晶化相主要为简单六方结构的ZrBe2相。从一定程度上证实了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金在发生晶化时会形成富Zr区和富Be区，即有相分离的趋势。XRD测试的结果也证实了非晶合金在发生完全晶化时，主要的晶化产物为Zr2Cu和ZrBe2相。     

Cu-Cr-Zr合金热处理组织及其力学性能

通过金相组织观察和力学性能测定研究了固溶和时效热处理对Cu-Cr-Zr合金合金锻件组织和力学性能的影响规律.结果表明,随固溶温度的提高合金锻件硬度连续下降,当固溶温度大于995 ℃后,合金充分固溶,形成单相固溶体组织;随时效温度的提高,合金锻件硬度在450 ℃出现峰值,在大于450 ℃后合金硬度和抗拉强度趋于下降,但塑性提高;时效状态下的主要组成相为富Cu和富Cr固溶体以及Cu10Zr7金属间化合物相;富Cr固溶体与Cu10Zr7复合生长,以富Cr固溶体为先析出相,呈鹅卵形态.     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

Cu-Cr-Zr-Sn合金的时效析出行为与性能

采用TEM对Cu-0.22Cr-0.05Zr-0.05Sn合金不同形变热处理状态微观组织的演变以及时效过程中析出相的状态进行研究,并以此解释形变热处理过程中合金力学性能和导电性能的变化.结果表明,合金中存在2种析出相,分别是Cr相和Cu4Zr相.其中Cr相在时效过程中分别经历了固溶体、GP区、脱溶并与基体共格以及长大;而Cu4Zr相则以早期Cr析出相为核伴随析出,与基体半共格.由于析出相尺寸很小,且分布较为均匀,使合金具有很强的时效强化效果,经940℃固溶1h后冷加工至变形率为96％并在400℃时效4h,合金的抗拉强度和电导率可分别达到400 MPa和84％IACS.对于该合金,时效温度是决定合金综合性能的关键,而时效时间对综合性能的影响并不显著.     

预压缩变形对Zr-Sn-Nb-Fe-Cr-Cu合金时效析出行为的影响

本文采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),系统研究了经6%和12%预压缩变形处理后Zr-Sn-Nb-Fe-Cr-Cu合金在时效过程中的第二相析出行为。研究结果发现,预变形量对Zr合金时效析出行为有显著的影响,在相同的时效条件下,预压缩变形量为12%的合金第二相粒子平均尺寸比6%的合金小约10nm;600℃下时效时,Zr合金的第二相粒子平均尺寸与预变形量呈线性反比关系。透射电镜分析结果表明,合金在500℃低温时效30min时先析出含有少量Cu元素的正交结构Zr3Fe相;当时效1800min后,除了大尺寸的Zr3Fe外还有六方结构的Zr(Fe,Nb)2析出,但预压缩变形量对Zr合金的第二相析出种类没有显著影响。     

Cu-0.69Cr-0.13Zr合金时效过程中微结构演化的小角X射线散射法研究

利用小角X射线散射(SAXS)技术测试了Cu-0.69Cr-0.13Zr合金在470℃时效时析出相粒径的统计尺寸。结果表明,Cu-0.69Cr-0.13Zr合金在470℃下时效,保温时间在1.5~3.5 h间,析出相的粒径统计大小为4.97~5.48 nm,析出相粒子随时效时间延长无明显长大;使用透射电子显微镜观测时效温度为470℃时效时间为2.5 h样品中析出相粒子,测量粒径约为5 nm。2种测量方法所获得的析出相粒径尺寸无明显差异,相互吻合较好。证明小角X射线散射法测量Cu-0.69Cr-0.13Zr合金时效析出相尺寸是准确的。该方法可用于测量Cu-0.69Cr-0.13Zr合金时效析出相尺寸,比透射电镜测量方法更具有统计意义和参考价值。     

含稀土Cu-Cr-Zr合金的微观组织和性能（英文）

先后热轧、固溶处理、冷轧和时效处理Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y(质量分数)合金,并系统研究其不同阶段的微观结构、显微硬度和导电率的变化规律。合金铸态组织由Cu基体、Cr相和Cu5Zr三相组成。经固溶处理后,Zr相充分溶于Cu基体中,而部分Cr相仍残留于Cu基体中。样品冷轧后的时效处理使Cr与Cu5Zr纳米析出相从基体中析出,且基体显微硬度和导电率增加。在773 K时效60 min后,样品获得了高显微硬度(HV 186)和高导电率(81%IACS)。随着时效温度的提高,Cu晶体的取向度逐渐减小到零,而微应变因存在析出相和位错的相互作用未能得到完全的释放。当共格强化机制在合金中起主要增强作用时,Cr析出相与铜基体之间保持着N-W的位相关系。     

Yb和Si对Al-Zr合金析出行为的影响及作用机制

采用显微硬度、电导率测试、扫描电镜及三维原子探针等测试手段研究了Al-ZrYb、Al-Zr-Si和Al-Zr-Si-Yb合金的时效析出行为以及Yb和Si的作用机制。结果表明,同时添加Yb和Si能明显提高Al-Zr合金的析出强化性能,两者均可加速Al-Zr合金时效析出,但作用机制不同。时效初期Yb在α-Al中优先扩散,形成Al_3Yb作为Zr析出的异质核心,加速Zr的析出,形成核壳结构的复合析出相Al_3(Zr_(1-x)Yb_x)。Si可以提高Zr在Al基体中的扩散速率,因此添加Si后合金中Al_3Zr的时效析出孕育期缩短,析出相长大速率增大,但同时合金抗粗化能力下降。此外,Si的加入大大降低了Yb在Al基体中的固溶度。因此尽管Yb仍然倾向于偏聚在析出相中心,但原子分数仅约1%,Zr在析出相中几乎均匀分布,Si在基体/析出相界面处略有偏聚,析出相(Al,Si)_3(Zr_(1-x)Yb_x)总体上不呈现核壳结构。     

Cu-Cr-Zr系合金中Zr含量对初生相的影响

采用大气熔铸的方法制备了不同Zr元素含量的Cu-Cr-Zr系合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)等检测手段,分析了不同Zr元素含量对Cu-Cr-Zr系合金初生相形貌、分布、成分和尺寸等方面的影响,同时还观察了时效析出相。结果表明:Cu-Cr-Zr系合金中初生相主要沿晶界分布,初生富Cr相有多边形、椭圆形和短棒状3种形貌,其成分为Cr_3Si,是面心立方结构。初生含Zr相主要为细长的针状,为Cu_5Zr相。时效时间对初生相形貌和尺寸的影响不大,但会影响初生富Cr相的数量,Zr元素含量提高会阻碍初生富Cr相的长大,促进初生相的球化过程,这与界面能σ和弹性应变能ΔΕ的相对大小有关;时效析出相有豆瓣衬度和椭圆形两种形貌,且与基体完全共格。     

Sm(Co_(bal)Fe_(0.108)Cu_(0.131)Zr_(0.042))_(7.0)时效过程中的微结构演变与磁性能

采用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)等方法系统研究Sm(Co_(bal)Fe_(0.108)Cu_(0.131)Zr_(0.042))_(7.0)在830℃时效处理10~30 h过程中的微结构演变及磁性能。结果表明:合金时效处理后形成由菱方Sm_2Co_(17)R主相和六方Sm(Co,Cu)_5胞壁相构成的胞状结构、叠加在胞状结构之上的六方富Zr片状结构和少量富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相。随830℃时效处理时间由10 h延长到30 h,Sm_2Co_(17)R主相的尺寸由80~110 nm长大到150 nm,富Zr片状相的密度增大,富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相的体积分数增多。富Cu的SmCo_5胞壁相和富Zr的Sm(CoCuFeZr)_x析出相通过钉扎畴壁为合金提供高的室温和高温矫顽力。磁性能测试结果表明:剩磁B_r随830℃时效时间的延长而单调增大,内禀矫顽力H_(ci)在830℃处理20 h时达最大值2417.9kA/m,在测试温度为500℃时仍具有高的H_(ci),为693.5 kA/m。     

Cu-Cr-Zr合金时效强化机理

研究了不同时效工艺对Cu-0．7Cr-0．13Zr合金硬度、强度和导电率性能的影响,利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相。结果表明：在500℃时效30min析出相为Cu5Zr,硬度和导电率可达116．7HV和47％IACS。500℃时效6h后,硬度和导电率为140HV和76％IACS,强度达到峰值430MPa,弥散共格的析出相Cr是强度提高的重要原因,强化效应与采用共格强化机理计算的结果非常接近。合金在500℃时效8h硬度和强度仍具有135．6HV和410MPa,导电率为77％IACS,析出相仍较细小但与基体失去共格关系。     

Zr添加及热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

分别制备了Al-4.9Zn-1.4Mg-0.08Cu和Al-4.9Zn-1.4Mg-0.08Cu-0.18Zr两种合金,并对两种合金分别实施了T6、T73和RRA热处理,利用拉伸机测试含Zr合金和无Zr合金热处理前后的屈服强度和抗拉强度,利用显微硬度仪测试含Zr合金和无Zr合金热处理前后的硬度,利用透射电镜(TEM)观察含Zr合金不同热处理状态析出相成分和分布情况,研究了Zr元素的添加对Al-4.9Zn-1.4Mg-0.08Cu合金热处理试样力学性能的影响。研究表明,Zr元素的添加使得Al-4.9Zn-1.4Mg-0.08Cu合金平均晶粒尺寸减小一半,同时促进了合金中溶质原子的固溶强化及析出强化作用,使含Zr合金的硬度和强度提高较大;经T6或RRA热处理的含Zr合金中的强化相主要为η'相,且与基底保持整合的方向关系,析出强化效果较好;经T73热处理的含Zr合金中的η'相转变为η相,造成基底晶格应变减少,析出强化效果较差;因细晶和析出强化共同作用促进了含Zr合金力学性能提高,使该合金的屈服强度超出Hall-Petch公式预测的增加量。     

Cu-0.36Cr-0.03Zr合金时效析出相

利用透射电镜和高分辨电子显微镜对Cu-0.36Cr-0.03Zr合金时效处理后的析出相进行观察分析。结果表明,经450℃时效4 h后,合金显微硬度达到峰值,析出相为具有花瓣状应变场衬度的面心立方Cr相,与基体完全共格;当时效时间延长至8 h时,面心立方Cr相转变为体心立方Cr相;经550℃时效2 h后,合金显微硬度达到峰值,合金中弥散析出相呈球状,通过衍射花样标定,析出相为体心立方Cr相和Cu4Zr相,且Cr相与Cu基体之间存在N-W位向关系。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr（-Sn）合金的强度和疲劳断裂行为

通过拉伸试验和疲劳裂纹扩展试验研究了 Al?Zn?Mg?Cu?Zr(?Sn)合金的强度和疲劳断裂行为。运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对试验合金的微观组织进行分析检测。结果表明,Sn的添加可以阻碍固溶时Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金晶粒的长大,也使得过时效Al?Zn?Mg?Cu?Zr?Sn合金的晶界无沉淀析出带(PFZ)变窄及晶界析出相变小,因此,提高了合金的抗疲劳裂纹扩展能力。此外,过时效的Al?Zn?Mg?Cu?Zr?Sn合金具有较高的抗拉强度。     

生物医用Ti-Nb-(Ta)-Zr合金的微观结构与性能

采用显微硬度测试、X射线衍射分析和透射电子显微镜观察等方法,研究不同热处理后生物医用Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金和Ti-35Nb-7Zr合金的显微硬度变化及微观组织特征,揭示Ta元素的添加对合金微观结构、时效析出序列及性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金比Ti-35Nb-7Zr合金具有更明显的时效强化效果;固溶处理(ST)后经300和600℃时效处理,Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金的时效析出顺序可以描述为β+α″(ST)300℃→β+α600℃→β+α+等温ω,而Ti-35Nb-7Zr合金的时效析出顺序为β+α″+淬火ω(ST)300℃→β+α+等温ω600℃→β+α;Ta元素的添加抑制固溶处理过程中淬火ω相的析出,提高时效过程中等温ω相的析出温度。     

Al-Sc及Al-Sc-Zr合金的析出强化行为

研究熔铸态Al-Sc及Al-Sc-Zr合金在300℃时效不同时间的析出强化行为。显微硬度测试结果表明,两种合金显微硬度均出现了明显的强化,其中Al-Sc-Zr合金达到析出强化峰值的时间明显短于Al-Sc合金,且在峰值持续更长的时间,表明其热稳定性更好。三维原子探针结果表明,时效初期Zr的添加可促进Sc元素的偏聚,加速Al-Sc-Zr合金析出强化进程;时效后期Zr元素在Al3Sc与基体界面处富集,阻碍了析出相的长大,使Al-Sc-Zr合金在300℃长时间保持较高强度。     

直流电流下Cu-0.33Cr-0.06Zr合金的时效动力学

采用固溶+冷变形+不同直流电流密度下的时效工艺制备了Cu-0.33Cr-0.06Zr(质量分数,下同)合金试样。进行了450℃下不同时效时间及不同电流密度的时效试验,研究了时效电流和时间对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金导电性能的影响。采用透射电镜观察时效合金组织,探讨了不同电流密度下该合金的时效析出动力学。结果表明,合金在电流密度为100A/cm2的直流电流下时效,电导率低于无电流时效的;而在电流密度为400 A/cm2下时效2h后,电导率达到49.5MS/m,接近峰值,高于无电流时效的。时效后合金析出Cr相和CuZr3相,通过对电导率与析出相体积分数关系的分析,确定了合金在不同温度下时效的相变动力学Avrami经验方程和电导率方程。     

时效态Cu-Cr-Zr-Mg-RE合金的组织与性能

采用高分辨电子显微镜（HRTEM）和光学显微镜（OM）研究Cu-0.43%Cr-0.17%Zr-0.05%Mg-0.05%RE（质量分数）合金的微观组织,测试不同时效工艺下合金的抗拉强度和电导率等性能。结果表明：合金经过冷轧后,在450℃时效4 h,析出相细小且弥散分布在基体中,合金具有较好的综合性能。HRTEM和能谱分析表明,铬相在合金中有棒状、六边形和球状3种存在形态;锆主要以富锆相存在于合金基体中;合金在400℃时效时,观察到了亚稳相CrCu2（Zr,Mg）及其分解过程。     

自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金160℃人工时效的影响EI北大核心CSCD

针对Al-Cu-Li-Mg合金中自然时效对后续人工时效析出行为的影响机制问题,借助TEM、三维原子探针(3DAP)、三维重构(3DET)及力学性能测试等实验方法,系统研究了自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金在160℃人工时效时微观组织及力学性能的影响。结果表明,自然时效形成的富Mg或Cu-Mg原子团簇及δ'相在人工时效早期溶解,导致硬度下降;随后大量的GPB区弥散均匀析出,硬度回升,随时效时间延长T1相析出,硬度进一步增加,在96 h出现第一个强化峰;随后,GPB区溶解,合金硬度降低;继续延长时效时间,T1相体积分数及板条状S相的数量增加,合金硬度再次升高,在192 h出现第二个强化峰。研究表明自然时效原子团簇可明显改变合金的人工时效析出行为及力学性能演变规律。     

Mn含量对Fe-Cu-Mn合金纳米富Cu析出相影响的相场法研究

采用相场法模拟了Fe-Cu-Mn合金在823 K时效时富Cu析出相的三维组织演化图像、体积分数、数量密度和平均颗粒半径随时效时间的变化等。相场模拟研究表明:相分离早期阶段通过失稳分解机制形成富Cu相;同时Mn原子也在富Cu相的中心发生偏聚,在富Cu相开始Ostwald粗化的过程中,Mn原子又从其核心处偏聚到富Cu相和基体的界面处,最终在富Cu相外部形成富Mn环。富Mn环的存在会抑制富Cu相的扩散长大和粗化;富Cu相在时效前期是球状的bcc结构,随着不断长大,转变为椭球形或棒状的fcc结构;提高Mn含量可以加快富Cu相的析出,有利于富Cu相的粗化。