铝合金中单层Mg-GP,Si-GP区的高分辨电子显微镜图像的计算机模拟

Al-Mg-Si合金析出强化相的前驱相(GP区)的形成对于析出强化的性能有重要影响,但是由于其尺度极其微小,往往很难直接观察. 本文通过对Al-Mg-Si合金中可能存在的单层富Mg及富Si GP区的不同厚度、不同存在形态进行全方位计算机模拟,确认了GP区成像的存在条件. 单层富Mg或富Si GP区在不被铝合金基体包裹的试料中可以形成清晰的高分辨电子显微镜像,并且Mg-GP区与Si-GP区呈现出相反的对比. 这为GP区的高分辨电镜观察提供了可靠的理论依据.     

过共品铸造Al-Si—Cu—Mg—Fe合金组织性能研究

通过正交试验和单因素试验,考察了Cu、Mg、Zn、Ni和Fe对Al—18Si过共晶铝硅合金室温及高温（350℃）力学性能的影响规律,利用光学金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDX）对合金中富Cu相、富Fe相的组织组成进行了分析．结果表明：Cu、Mg是提高AI-18Si过共晶铝硅舍金室温及高温强度的主要因素;Zn含量增加明显降低合金350℃时的高温强度,改善合金的室温和高温延伸率;Fe降低合金的室温强度,显著提高合金的高温强度;当Cr：Fe=0．35：1,Mn：Cr=2：1,含铁0．8％～1．2％时,Al-18Si-4．0Cu-0．7Mg-0．2Zn-1.0Ni-（0．8～1．2）Fe合金力学性能σb（25℃））310MPa,延伸率受（25℃）≥0．75%,σb（350℃）〉130MPa,延伸率δs（35℃）〉1．5％;合金中富铜相主要以块状Al。Cu相和白灰色花卉状A15Si。cu2Mg8相存在,富铁相主要以三叶草状、树枝状和棒状Al5Si（Cr,Mn,Fe）相存在．     

铸造Al—Si—Mg合金时效过程动力学分析

对铸造Al-11Si-0．35Mg合金时效过程动力学进行了分析。根据升温差热扫描量热分析（DSC）曲线,利用动力学方程计算出了过渡相β′析出激活能。根据等温DSC曲线,利用Avrami公式计算出了GP区和过渡相β′的形状参数n和形核密度参数k。利用透射电子显微组织（TEM）分析对计算结果进行了讨论。     

三种Mg—Gd—Y系合金显微组织分析

为了进-步研究不同热处理状态对Mg-Gd-Y系合金显微组织的影响,采用光学显微镜（（）M）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Mg-20Gd、Mg-20Y和Mg-9Gd-3Y合金恒温处理前后的微观组织与相组成．研究结果表明：Mg-20Gd、Mg-20Y和Mg-9Gd-3Y合金在室温的平衡态显微组织分别是0t-Mg＋GdMg5、0t-Mg＋Mg24Y5和a-Mg＋GdMg5＋Mg24Y5;实验合金在520℃8h＋300。C144h恒温处理后,Mg-20Gd合金中有平衡相GdMgs和非平衡相Mg3Gd,其中析出相为MgGds;Mg-20Y合金中有平衡相Mg2aYs,其中析出相是Mgz-Ys;Mg-9Gd-3Y合金中有平衡相GdMg5、Mg24Y5和非平衡相Mg2Gd,析出相为GdMg5与Mg24Y5．     

Ni3Si/Zn体系周期层片结构的断面研究

自从在固态反应中发现周期型层片以来,学术界对其形成原因存在许多争论.利用场发射扫描电镜和能谱仪研究了Ni3Si/Zn体系扩散偶于450℃退火4h后的扩散层断面形貌.发现靠近Ni3Si基体的周期性层片对由单相层(γ-NiZn3)和两相层(T-Ni2Zn3Si+γ-NiZn3)组成;靠近Zn基体部分周期性层片变为δ-Ni3Zn22单相层和Ni4Zn12Si3单相层;过渡区的周期性层片对由两个单相层组成,分别是γ-NiZn3和Ni4Zn12Si3.另外,研究中清楚的观察到γ-NiZn3相的析出、长大以及连接成带状的组织演变过程,表明周期性层片组织的形成是由不同元素扩散速率不同引起的相析出和长大造成.     

Mg—Zn—Y合金中准晶相的形成与结构表征

通过合金成分设计，采用常规铸造工艺制备出含有一定体积分数准晶相的镁合金，其成分为Mg95Zn4.3Y0．7(原子比)．用楔形模具浇注，观察冷却速度对合金的显微组织以及准晶相形成的影响．结果表明，随着冷却速度的增加，合金组织得到了一定的细化，在不同的冷却速度范围内合金组织包括初生α—Mg相和20面体准晶相．20面体准晶相的成分为Mg3YZn6，在凝固后期，20面体准晶相在初生α—Mg相的晶界处与富镁相形成两相共晶组织。     

6A02铝合金腐蚀疲劳断口分析

借助于扫描电镜以及能谱分析技术对预腐蚀6A02铝合金疲劳断口形貌进行了研究,分析了带有腐蚀损伤的6A02合金疲劳断口形貌以及合金中的Si,Mg等元素和腐蚀损伤对断裂过程的影响。结果表明其疲劳断口是以韧性为主的多源性断口;腐蚀损伤在试件表面形成的腐蚀坑使得材料局部弱化,成为新的裂纹萌生源;当合金中的Si,Mg元素含量能够完全形成强化相Mg2Si,而不出现单晶Si过剩相时,材料强度与塑性相匹配,能够提高材料的抗疲劳性能。     

Ni_3Si/Zn体系周期层片结构的断面研究

自从在固态反应中发现周期型层片以来,学术界对其形成原因存在许多争论。利用场发射扫描电镜和能谱仪研究了Ni3Si/Zn体系扩散偶于450℃退火4h后的扩散层断面形貌。发现靠近Ni3Si基体的周期性层片对由单相层(γ?NiZn3)和两相层(T-Ni2Zn3Si+γ?NiZn3)组成;靠近Zn基体部分周期性层片变为δ?Ni3Zn22单相层和Ni4Zn12Si3单相层;过渡区的周期性层片对由两个单相层组成,分别是γ?NiZn3和Ni4Zn12Si3。另外,研究中清楚的观察到γ?NiZn3相的析出、长大以及连接成带状的组织演变过程,表明周期性层片组织的形成是由不同元素扩散速率不同引起的相析出和长大造成。     

变质Al-xMg2Si合金中超细初生Mg2Si的制备

在未变质Al-xMg₂Si合金中,随着Mg\Si含量从18降低到14 wt.%,初生Mg₂Si晶粒尺寸发生明显细化,由~30 mm减小到~10 mm;当合金中Mg\Si的含量降低到12 wt.%,初生Mg₂Si全消失,其金相组织为单一共晶相组成。对Al-xMg₂Si进行0.5 wt.% Ca-Sb复合变质处理,当合金中Mg\Si的含量降低到10 wt.%,合金中金相组织为初生α-Al+共晶Mg₂Si组成。在0.5 wt.% Ca-Sb复合变质的Al-xMg₂Si合金中,由于变质剂的作用,在Al-xMg₂Si合金中,树枝晶状初生Mg₂Si消失,转变为细小的多边形,随着合金中Mg\Si含量从18降低到12 wt.%,初生Mg₂Si晶粒尺寸从~15 mm降低到~5 mm,形成超细初生Mg2Si晶体。对合金进行力学性能测试发现,超细初生Mg2Si的形成对提高合金强度、硬度作用较大。     

Al-Mg-Si合金滑移面结合及位错运动机制

运用固体经验电子理论(EET理论),对A l-Mg-S i合金GP区(L10型,下同)、β相(Mg2S i)相邻滑移面之间总的共价键结合能力进行了计算,结果表明:GP区与β相滑移面之间总的结合能力分别为基体A l的1.36与3.32倍,通过这种结合能力的比较,可以合理解释它们的硬度及其对合金的硬化强化作用与位错不同交互机理的内在原因.     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分（质量分数/%）为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

基于JMatPro对2324铝合金析出相的热力学模拟计算

2324铝合金具有优异的综合性能,尤其是高的损伤容限性能,作为结构材料在先进大飞机上得到广泛应用,其热处理工艺是保证高综合性能的关键.本文以工业用2324铝合金为研究对象,采用JMatPro软件模拟计算2324铝合金的平衡相组成、亚稳相、TTT/CCT曲线、等温时效相组成,并优化其热处理工艺参数.研究结果表明,2324铝合金在室温条件下的相组成为88.02％α(Al)、7.28％S(Al2 CuMg)、2.45％Al6 Mn、1.35％Al2 Cu、0.63％E(AlCrMgMn)和0.27％Mg2 Si,其中S相是主要的强化相;合金的亚稳相为S′相、Q′相和η′相,其中S′相为时效过程主要强化相;通过TTT曲线计算表明,在热处理过程中,GP区、η′、S′、η(MgZn2)、S相的鼻尖温度依次升高,分别为170、300、350、360、420℃,对应的孕育时间分别为5.45、40.91、15.23、920.62、305.83 s.CCT曲线计算表明,在热处理过程中,GP区、η′、S′、η(MgZn2)、S相不析出的临界冷却速率分别为0.95、1.72、5.22、0.16,0.90℃/s;在190℃时效时,S′相的析出量较大,完全时效时间也较短.时效时间为5～10 h时,强化相含量较高,GP区也有一定含量;因此,综合上述结果可以得出最佳的热处理工艺:固溶处理时,冷却介质的冷却速度大于5.22℃/s,试样固溶转移时间小于5.45 s,时效的温度和时间分别设置为190℃,5～10 h.     

喷射沉积高硅铝合金的显微组织研究

通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等手段,对Al-22Si-4.5Fe-1.5Mg-4.5Cu合金的喷射沉积态、挤压态以及热处理态的微观组织进行了观察及分析.结果表明：沉积态中初生硅相细化,合金经热挤压后组织致密、晶粒细小,热处理后合金第二相颗粒数量增加,尺寸未见明显改变,合金主要由α-Al,β-Si,β（Al5FeSi）,Al8Si6Mg3Fe,FeSi2,Al8Fe2Si等物相组成,热处理后新析出了细小的Al2Cu和Al2CuMg相,且以Al2Cu相为主.     

Mg17Al12相电子结构计算与键络分析

基于EET理论，计算了Mg-Al系合金中主要的强化相γ-Mg17Al12的价电子结构，分析了其键络空间分布。Mg17Al12空间键络由Al-Al原子集团主键络、Al-MgⅢ次键络和Al-MgⅡ、Al-MgⅠ弱键络及MgⅡ-MgⅢ层状键络组成，其中Al-MgⅢ原于形成的弱键G是整个键络的薄弱环节。Mg17Al12晶内、晶界弥散析出，钉扎位错运动，阻碍品界滑移传递的强化作用主要依靠Al-Al原子集团主键络。通过合金化增强Mg17Al12弱键G是改善其热稳定性，提高Mg-Al基合金工作温度的有效途径。     

合金元素对铝基钎料组织和性能的影响

采用正交试验法设计低熔点Al-Si-Cu-Mg系钎料成分,通过金相、硬度、铺展及差热等方法,分析钎料的显微组织及性能。结果表明:钎料的组织主要由基体相α-Al、粒状相Mg2Si、骨骼状相Al2Cu(θ相),以及θ相和Mg2Si的复杂共晶组成;合金元素对显微硬度及熔化特性的影响由主到次的顺序为Cu、Si、Mg;受金属间化合物Al2Cu和Mg2Si以及初晶Si析出的影响,当Cu、Si含量达到一定值(10%Cu、7.5%Si)后,钎料铺展面积变化不大,试验配方中Al-7.5Si-20Cu-0.4Mg熔点529℃时,铺展面积大,综合性能良好。     

Mg-Gd-Y合金中与β'相粗化相关的析出结构

为了研究Mg97Gd2Y1合金中β'相的粗化过程以及相关析出结构的形成和演变机制,使用原子分辨的高角度环形暗场-扫描透射电子显微镜(high angle annular dark field scanning transmission electron microscope,HAADF-STEM)成像技术表征了合金不同时效阶段形成的析出结构,并结合第一性原理计算的方法分析了它们的稳定性.结果表明,相关的β'F、βM和β"相主要在β'相粗化过程的早期形成,它们的形成与β'相相界面周围存在较高的错配应变场密切相关;随着β'相粗化过程的进行,βM和β"相的尺寸和数量逐渐减少,而由β'与β'F相交替组成的竹节状析出物增多,成为合金基体中主要的析出结构;当错配应变足够大时,β'F相内部出现位错,β相在位错处可以形核,并逐渐长大成为基体中主要的平衡析出结构.     

热处理对反向挤压AZ80镁合金组织与性能的影响

采用光学和扫描电子显微观察、X射线衍射及拉伸试验研究了反向挤压AZ80镁合金不同热处理状态下的显微组织及性能．结果表明：反向挤压AZ80镁合金热处理后析出的β－Mg17Al12相（β相）在不同热处理状态下形貌不同．经T6热处理后,口相在晶界处呈层片状析出,与挤压态相比,合金的强度稍有降低,但延伸率明显提高;经T5热处理后,卢相在晶界处仍呈层片状,而在晶内呈颗粒状,与挤压态相比,合金的强度明显提高,但延伸率降低．     

铸造Al-Si-Mg合金时效过程动力学分析

对铸造Al-11Si-0.35Mg合金时效过程动力学进行了分析。根据升温差热扫描量热分析(DSC)曲线,利用动力学方程计算出了过渡相β′析出激活能。根据等温DSC曲线,利用Avrami公式计算出了GP区和过渡相β′的形状参数n和形核密度参数k。利用透射电子显微组织(TEM)分析对计算结果进行了讨论。     

激冷Zn—5%Al共晶合金中非晶相的形成

系统地研究了Zn-5%Al合金的快速凝固组织，通过对合金激冷试样进行X射线衍射，高分辨透射电镜、能谱分析试验，发现在α相和β相之间存在部分富Al非晶相，在DSC曲线上出现了一个明显的晶化放热峰，进一步证明非晶相的存在，根据准化学理论和拐点分解机制提出一种新的液态金属分成波动模型，并利用此模型对非晶相产生的动力学过程及其稳定性进行了探讨。     

微量合金元素对电子铝箔坯料组织与性能的影响

对电子铝箔中添加微量元素实验研究现状进行了总结,概括了高纯铝中的添加微量合金元素的作用机理.其作用机理是微量溶质原子和析出相粒子可提高铝合金强度和再结晶温度、能细化晶粒、对变形织构和再结晶织构的形成都有阻碍作用,通过相变热处理获得析出相强化作用.归纳了富铝端的相反应类型、各相成分和反应温度,提出了高纯电子铝箔的合金元素和加工工艺的优化原则.