微量Cu和形变热处理对Al-Fe合金性能的影响

观察Al-Fe合金的显微组织并测量其力学性能和导电性能,研究了Cu元素和形变热处理对其性能的影响。结果表明：在铸态Al-Fe-Cu合金组织中,Cu元素在基体内均匀分布,而Fe元素在晶界处偏析;挤压态的Al-0.7Fe-0.2Cu合金其性能最优：导电率为59.90%IACS,抗拉强度为108 MPa,硬度为31.2HV;随着退火温度的提高Al-0.7Fe-0.2Cu合金的抗拉强度急剧降低,在400℃退火时其抗拉强度最低(100 MPa),伸长率最高(31.3%);在250℃退火时导电率出现峰值(62.61%IACS)。在退火Al-0.7Cu-0.2Cu合金中有许多细小针状的θ(Al₂Cu)相析出,并与位错交互缠结。随着退火温度的提高合金中的位错密度降低,晶粒细化。     

ZL114A合金冷态焊接微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜、维氏硬度仪与WDW-100KN万能拉伸试验机研究ZL114A合金冷态焊接后的微观组织与力学性能,结合SYSWELD有限元仿真计算冷态焊接过程中的温度场分布。结果表明:ZL114A板片试样在20V,24A冷态焊接参数下,最大熔池直径为6mm,焊接峰值温度约为512℃;常规T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度分别为334,276MPa,7.4%与68HV,经ZL114A冷态焊接处理后分别为156,108MPa,12.8%与60HV,强度分别降低53.3%与60.9%,伸长率提高72.9%,选用ZL205A冷态焊接与本体加工4mm圆孔性能基本相当,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率约为232,218MPa与3.8%;T6态下沿晶界分布的初生与二元共晶Si相形貌主要呈球状,断裂机制以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂,经冷态焊接处理后的材料组织状态由T6态转变为固溶空冷态,ZL114A冷态焊接后沿晶界分布的Si相受焊接高温作用团聚在一起,Mg与Si元素叠加分布在晶界区域,Cu,V,Mn等元素在焊接加热过程中固溶进入初生α-Al基体内部,之后沿晶界析出部分Al2Cu强化相。     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

热处理对Mg97.5 Gd1.9 Zn0.6 合金组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用OM,SEM,TEM和电子万能试验机系统地研究了Mg 97.5 Gd 1.9 Zn 0.6合金在铸态、退火态、挤压态和挤压后直接时效(T5)的组织演化和力学性能。结果表明,合金的铸态组织由α-Mg、共晶形貌的(Mg,Zn)3Gd相和层片状的14H-LPSO相组成。在510℃均匀化退火过程中,发生了(Mg,Zn)3Gd转化成块状14H-LPSO的相变。根据生成相的形貌和发生反应的热力学条件得知其为包析转变,即(Mg,Zn)3Gd+α-Mg→14H-LPSO。挤压后直接时效(T5)处理过程中,发生了晶内14H-LPSO相和β′相的沉淀析出。在14H-LPSO强韧化与沉淀强化的共同作用下,合金的屈服强度和抗拉强度分别为216 MPa和361 MPa,伸长率也保持在较好的水平,为6.9%。     

往复挤镦对Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织性能的影响

将铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-0.8Si镁合金进行往复挤镦变形,采用OM、SEM和EDS等分析合金组织,重点研究了往复挤镦对该合金显微组织、力学性能及断口形貌的影响。结果表明:多道次往复挤镦可显著细化实验合金的显微组织,经过挤镦变形后,平均晶粒尺寸由铸态的50μm细化至3μm左右,组织中的第二相被破碎且呈现弥散分布。往复挤镦可大幅度提高实验合金的力学性能,其硬度、抗拉强度和延伸率分别比铸态试样提高了47%、155%和110%,挤镦变形合金的拉伸断口出现大量韧窝,断裂方式为典型的韧性断裂。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

一种新型高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的热处理工艺

采用热顶直冷半连续铸造法制备了一种Zn元素含量达9.6%(质量分数)的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金。利用金相显微镜、透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相转变温度。测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。表明:铸锭的铸态组织细小,晶间共晶相较少,共晶相的熔化温度为473.4℃。铸锭的均匀化工艺为465℃/24h,经均匀化处理后,晶界变为断续状,晶界相明显回溶。通过挤压法制备合金棒材,系统研究挤压棒材在不同温度下的单级和三级时效硬化曲线。表明在135℃/12h的单级时效制度下,合金挤压棒材的峰值硬度为197.7HBS,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为727.5,718.0MPa和9.3%;在120℃/24h+190℃/5min+135℃/3h的三级时效制度下,合金挤压棒材的峰值硬度为204.7HBS,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为764.0,749.0MPa和7.2%。     

冷却速率对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y变形镁合金组织和性能的影响

通过水冷和空冷两种冷却方式制备成分相同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y(质量分数/%,下同)铸态合金,挤压变形后进行时效处理,研究不同熔体冷却速率对挤压态和时效态合金组织性能的影响。结果表明:通过水冷冷却可以显著细化铸态组织,促进I相(Mg3YZn6)的生成,并抑制W相(Mg3Y2Zn3)的形核;由于初始组织不同,水冷和空冷两种冷却方式铸造的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,抗拉强度分别达到327MPa和306MPa,伸长率分别达到14.8%和10.0%;时效处理后,合金的晶粒尺寸和织构强度变化很小,析出的MgZn相和MgZn2相含量成为影响时效态合金性能的主要因素;时效处理挤压态水冷冷却铸造合金的屈服强度和抗拉强度分别达到330MPa和348MPa,伸长率为14.4%,与时效前相比略有减小;时效处理挤压态空冷铸造合金的屈服强度和抗拉强度增大至344MPa和359MPa,伸长率降至8.6%。     

添加Sc、Zr和退火对Al-Si合金铸态力学性能的影响

使用OM、TEM、SEM、显微硬度和室温拉伸等手段研究了Sc和Zr的复合添加对Al-5.5Si合金铸态的组织和性能的影响,以及在不同温度退火后其性能的变化规律。结果表明,Sc、Zr的添加使Al-5.5Si合金的硬度提高了33%、抗拉强度提高了38%、屈服强度提高了52%、延伸率基本上不变。在Al-5.5Si合金中复合添加Sc、Zr使α-Al的平均晶粒尺寸从203 μm减小到130 μm,在α-Al基体中析出大量的Al₃(Sc_1-xZr_x)纳米粒子(10~15 nm),并使共晶Si内的层错或微孪晶的密度显著提高。退火温度对铸态合金的性能有较大的影响：在较低温度(低于160℃)退火时合金的硬度呈上升趋势,而在较高温度(高于280℃)退火时合金的硬度呈显著下降趋势。这些结果与二次析出的纳米Si相密切相关。     

热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度测试和拉伸性能测试等方法,研究了热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：铸态合金的宏观组织分为表层区和心部区,表层区组织由细小α-Mg等轴晶和分布在晶界的Mg₁₂Nd组成,心部区组织则由细小α-Mg等轴晶、粗大预结晶组织(ESCs)和分布在晶界的离异共晶Mg₁₂Nd组成。在固溶处理过程中心部区晶粒的长大比表层区更为显著,晶界迁移速率与晶粒尺寸不均匀呈正相关性,满足晶粒长大模型v=M₀ exp (-Q/RT) A (1/D₁-1/D₂)。合金的优化热处理工艺为540℃×6 h+200℃×8 h。与铸态合金(UTS=186.0±1.5 MPa,YS=131±2.5 MPa,EL=6.6±0.4%)相比,峰值时效态合金的抗拉强度和屈服强度分别提高到了223.6±4.1 MPa和172.8±2.9 MPa,但延伸率降低到了4.2±0.3%。其强度的提高主要得益于时效析出的片状纳米β"相能够有效地阻碍位错在基面上的滑移。铸态和热处理态合金的表层区断裂模式均为韧性断裂,而心部区的断裂模式在铸态下为准解理断裂、在固溶态下为解理断裂、在峰值时效态下为准解理断裂。     

搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响

为改善再生铝中富铁相形态,提高其合金性能,本文采用搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金进行了研究。利用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度计及图形分析仪等研究了加工速度对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌摩擦加工后,第二相形态由针状、棒状向细小且均匀分布的球状、粒状和短棒状转变,前进侧热机械影响区组织得到一定程度的细化且具有明显的取向,而返回侧热机械影响区的组织则保持铸态形貌特征的组成。加工中心区的富铁相和共晶硅平均长度较基材分别降低了86.5%、37.4%,而圆整度则分别提高了7.8倍和2.1倍以上,富铁相细化效果优于共晶硅;随着加工速度的提高,富铁相的平均长度逐渐增大,而圆整度则逐渐降低;但加工速度对共晶硅的平均长度影响较小,但圆整度逐渐降低。加工区的抗拉强度、屈服强度大幅降低,最高降幅达55.4%,而伸长率最大可提高6.8倍。随着加工速度的提高,其抗拉强度、屈服强度有所提高,伸长率则逐渐降低,最大降幅达到19.3%。搅拌摩擦加工后,Al-Si-Fe合金晶粒细化,材料性能提升。     

均匀化处理对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响

对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金铸锭进行均匀化处理,温度为505～525℃,时间为4～24h,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能材料试验机等检测手段分析均匀化处理前后合金微观组织和力学性能的变化。结果表明:均匀化处理后,原始组织中网状分布共晶化合物转化成晶界处不连续分布的块状LPSO相,离散分布的方块状富稀土相溶解。力学性能测试显示,铸态镁合金的抗拉强度为172.9MPa,伸长率为1.8%,经过均匀化处理后合金的力学性能得到提高,在515℃/16h均匀化制度下,合金室温抗拉强度为212.3MPa,伸长率为3.1%;在200℃下抗拉强度为237.2MPa,伸长率为9.7%,性能达到最佳。断口扫描显示,铸态合金是以撕裂棱与解理台阶为主的解理脆性断裂,均匀化处理后的合金中出现小而浅的韧窝,但仍然是以解理台阶为主的准解理断裂,塑性提高有限,长程有序相可成为裂纹的萌生源。     

Microstructure and mechanical properties of novel Al-Y-Sc alloys with high thermal stability and electrical conductivity

The microstructure and mechanical properties of novel Al-Y-Sc alloys with high thermal stability and electrical conductivity were investigated.Eutectic Al3 Y-phase particles of size 100-200 nm were detected in the as-cast microstructure of the alloys.Al3 Y-phase particles provided a higher hardness to as cast alloys than homogenized alloys in the temperature range of 370-440℃.L12 precipitates of the Al3(ScxYy) phase were nucleated homogenously within the aluminium matrix and heterogeneously on the dislocations during annealing at 400℃.The average size of the L12 precipitates was 11±2 nm after annealing for 1 h,and 25-30 nm after annealing for 5 h,which led to a decrease in the hardness of the Al-0.2 Y-0.2 Sc alloy to15 HV.The recrystallization temperature exceeded 350℃and 450℃for the Al-0.2 Y-0.05 Sc and Al-0.2 Y-0.2 Sc alloys,respectively.The investigated alloys demonstrated good thermal stability of the hardness and tensile properties after annealing the rolled alloys at 200 and 300℃,due to fixing of the dislocations and grain boundaries by L12 precipitates and eutectic Al3 Y-phase particles.The good combination of strength,plasticity,and electrical conductivity of the investigated Al-0.2 Y-0.2 Sc alloys make it a promising candidate for electrical conductors.The alloys exhibited a yield stress of 177-183 MPa,ultimate tensile stress of 199-202 MPa,elongation of 15.2-15.8%,and electrical conductivity of 60.8%-61.5% IACS.     

变质细化和热处理对挤压铸造成形A356铝合金构件性能的影响

用Al-10Sr变质剂和Al-5Ti-B细化剂处理A356铝合金熔体,并结合挤压铸造和T6热处理工艺,研究变质细化与热处理对A356铝合金挤压铸造件的组织和性能的影响规律。结果表明,随着Al-10Sr变质剂加入量的增加,共晶Si的形貌由片状和长杆状变为颗粒状和蠕虫状,α-Al的晶粒尺寸先减少后增大。当Al-10Sr的加入量(质量分数)为0.3%时,挤压铸造成形件的最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为221.3 MPa、104.5 MPa和10.3%。Al-10Sr变质能提高形核率、细化α-Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌,使铸造件的力学性能提高。随着A-5Ti-B的增加,晶粒尺寸先降后增,力学性能先增后降。Al-5Ti-B的加入量为0.6%时,最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为215.6 MPa、106.6 MPa和9.0%。T6热处理(固溶540℃/4 h+时效190℃/4 h)使屈服强度和抗拉强度显著提高和延伸率降低。经过0.6% 的Al-5Ti-B细化处理,T6处理挤压铸造件的最优的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为297.5 MPa、239.3 MPa和8.0%。共晶硅的球化和细化、成形件成分的均匀化以及Mg₂Si强化相在基体中弥散析出,是热处理后构件力学性能提高的主要原因。     

2A66铝锂合金板材各向异性研究

采用布氏硬度与拉伸性能测试以及OM,SEM和TEM分析,研究2A66铝锂合金板材力学性能的各向异性随时效时间变化的规律和合金时效状态下的显微组织,并探讨影响各向异性的主要因素。结果表明:165℃峰值时效前,随时效时间的延长,2A66铝锂合金力学性能的各向异性程度逐渐下降,过时效后合金的各向异性有所增强,伸长率的各向异性大于强度各向异性。峰时效(64h)时合金的σ_b,σ_(0.2),δ的IPA值均达到了最低值,分别为3.0%,3.0%,12.2%,此时合金也获得了较好的强塑性结合,轴向σ_b,σ_(0.2),δ分别为526.5,448.9MPa,10.1%。不同热处理状态下,2A66铝锂合金平面各向异性的总体表现为:纵向(0°)和横向(90°)的强度最高,45°方向最低;45°方向试样的伸长率最高,纵向和横向最低。     

铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金在时效过程中的组织与性能演变

采用金相观察、硬度测试、单轴拉伸、扫描电镜观察、能谱分析、透射电镜观察等手段,研究了铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金在时效过程中的组织与性能演变。结果表明,经固溶处理后,合金具有较强的塑性变形能力,延伸率可达10%以上,但强度较低。随时效程度增加,合金强度升高塑性降低,经225℃/3h时效处理后,合金为欠时效状态,与基体共格的β″相是主要的强化相,断口以解理面、韧窝、撕裂棱和晶界为主要特征。经峰值时效处理后,与基体呈半共格关系的β′相是主要的强化相,合金抗拉强度超过300 MPa,但塑性急剧降低,断口以解理面、撕裂棱和晶界为主要特征,与欠时效样品相比,解理面所占比例明显增加,且解理面及晶界光滑。进入过时效状态后,合金的强度降低,但延伸率有所提升,断口以晶界和解理面为主要特征。     

退火处理对含铒Al-Mg-Zn合金组织和性能的影响

使用硬度测量、室温拉伸、光学显微镜（OM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）等测试方法,对不同退火处理的Al-6.0Mg-1.0Zn-0.8Mn-0.2Cu-0.2Er-0.1Zr热轧板的室温拉伸性能、晶间腐蚀性能和合金的宏微观组织进行了系统研究。结果表明：合金板材的稳定化工艺窗口为230℃/18 h,240℃/6 h,250~270℃/2 h;在250℃/2 h退火后,合金板材的屈服强度为263 MPa,失重值为6.732 mg/cm²。结合力学性能和腐蚀性能,优选250℃/2 h为热轧板的最佳稳定化工艺。通过选区电子衍射和能谱图分析,发现晶界与晶内的析出相均为T-Mg₃₂（AlZn）₄₉相。经过250℃/2 h退火后,晶内T相逐渐长大回溶,形貌由方块状转变为短棒状。而T相在晶界处呈断续分布,且间距变大,所以呈现良好的耐蚀性。