浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响

研究了浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响。结果表明,与金属型重力铸造相比,挤压铸造可以显著细化合金的微观组织,减少铸件缩松缺陷,从而提高其力学性能。在金属型重力铸造下,初生α-Al相晶粒尺寸随着浇注温度的增加而增大。在挤压力为60MPa时,随浇注温度的增加,α-Al相晶粒尺寸先减小而后增加。在浇注温度为720℃时,凝固组织的二次枝晶间距最小,约为26.3μm,铸件的抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和4.0%。铸件经过470℃固溶10h+130℃时效24h热处理后,抗拉强度和伸长率分别达到590MPa和4.7%,获得了良好的强韧化效果。     

挤压铸造Al-Si-Cu合金固溶热处理的组织与性能

研究了在不同挤压力下凝固的Al-5.5Si-4Cu合金固溶热处理后的显微组织和力学性能。在挤压力下凝固时,该合金显微组织存在明显变化,其抗拉强度和伸长率均有明显提高。研究发现,在比压为0.1~50.0MPa时,随着压力的增加,初生α相晶粒尺寸显著减小,共晶Si相由长针状变成粒状或圆棒状;同时,枝晶间距和Al2Cu相数量减小,枝晶间孔洞数量减少,力学性能提高。而在比压为50.0~100.0MPa时,压力的增加对合金显微组织和力学性能影响不大。研究表明,50.0MPa压力为该合金的合适比压,该条件下合金固溶热处理后的抗拉强度和伸长率分别达到323.6MPa和8.51%。     

喷射成形挤压态Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金显微组织研究

利用喷射成形技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金,随后在420℃保温2h后进行热挤压。利用高分辨透射电子显微镜和X射线能谱仪对挤压后的实验合金中第二相的组织结构和成分进行了研究。结果表明:挤压后的实验合金的晶粒尺寸只有0.5μm左右,第二相主要有Mg(Zn,Cu)2相、L12-Al3Zr相和Al9FeNi相。挤压态合金中的Mg(Zn,Cu)2相只有70nm左右,为Mg(Zn,Cu)2相完全固溶到基体中提供了基础。     

挤压铸造不同Fe含量Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和力学性能

通过力学性能测试、金相和扫描电镜分析等手段,研究了不同Fe含量挤压铸造Al-7.8Zn-2.5Mg-1.6Cu合金的微观组织和力学性能。结果表明,挤压压力由0增大到75 MPa时,0.4%Fe含量合金的力学性能逐渐接近0.1%Fe含量合金的力学性能。同时,随着挤压压力的增大,富Fe相的分布形态由晶界处的聚集分布逐渐变为离散的短杆状均匀分布,增大挤压压力明显降低Fe对材料力学性能的有害影响。     

挤压铸造Al-5.5Fe-4Cu合金组织与性能的研究

研究了Al-Fe基合金挤压铸造过程中,挤压力对铸件组织和力学性能的影响。研究发现,挤压力可以使针片状Al3Fe相尖锐的棱角钝化,由针片状向短棒状、椭球状转变,还可以看到较长的Al3Fe相发生断裂。合金的力学性能明显上升,比压为936 MPa时,合金的硬度为HB91.25,相比于铸态上升了23.7%。同一铸件从外部到内部,Al3Fe相尖锐的棱角发生钝化,同时内部晶粒由于散热作用较差,组织长的比较粗大,临近外壳层的部位组织在较大过冷度的作用下最为细化。经T6热处理后,挤压铸造合金的性能因富Cu相向Al3Fe相周围富集而大幅度下降,所以该合金不适合传统的T6热处理。     

挤压铸造Al-5Cu合金的组织与性能

使用挤压铸造工艺制备出一种新开发的、高强韧Al-5Cu合金,在50 MPa挤压力下铸造成型后,进行T4和T5热处理.经固溶处理后其抗拉强度达472 MPa,伸长率达10.5%.并对热处理状态下的组织和性能进行了分析研究.     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。     

壁厚对低压铸造Al-5.8Zn-2.3Mg-1.7Cu合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、布氏硬度计和万能材料试验机等仪器,结合自行设计的低压铸造阶梯形模具,研究了铸件壁厚（5、15、30和60 mm）对Al-5.8Zn-2.3Mg-1.7Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,不同壁厚处合金的微观组织差异显著,壁厚越薄的区域组织越细密,随着冷却速度的增加晶间共晶组织宽度变窄。随着壁厚增加,合金的力学性能呈现先增大后减小的趋势,厚度为30 mm时合金的力学性能最优,硬度（HBW）、抗拉强度和伸长率分别达到118、300.26 MPa和7.55%,断口形貌以韧窝+解理面为主。     

镁含量对挤压铸造Al-10Si-2.5Cu-xMg合金显微组织及力学性能的影响

通过添加不同含量的镁制备出Al-10Si-2.5Cu-xMg(x=0.5%,1.0%,1.5%和2.0%)合金,研究镁含量对Al-10Si-2.5Cu合金组织及力学性能的影响。结果表明:随着镁含量的增加,铸态合金显微组织中的共晶硅得到了细化,而T6热处理使得合金显微组织中的硅相溶断并且球化;当镁含量为1.5%时,铸态和T6态合金的抗拉强度分别达到最大值290 MPa和305 MPa;铸态合金的硬度在镁含量为2.0%时达到最大值112 HV5,T6态合金的硬度在镁含量为1.5%时达到最大值127 HV5;铸态合金的拉伸断口中存在一定量的解理面和少量的韧窝,断裂方式由准解理断裂向脆性断裂转变。     

梯温预热模具对挤压铸造铝合金空心轴组织和性能的影响

采用挤压铸造工艺制备了高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴,对比研究了梯温预热模具与均匀预热模具工艺对空心轴微观组织和力学性能的影响。结果表明,采用梯温预热模具制备的空心轴各位置的微观形貌基本一致,气孔基本消失,没有明显的大孔洞存在;空心轴沿高向不同位置试样的力学性能趋于一致,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达545MPa、482MPa和7.8%,且各位置的力学性能均高于均匀预热模具工艺制备的空心轴相对应位置的力学性能。     

Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金厚板的双级时效工艺

采用力学性能和电导率测定、透射电镜组织观察等方法,研究了Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu超高强铝合金厚板双级时效过程第一级时效条件及第二级时效温度和时间对合金性能的影响。结果表明,影响该合金厚板性能最重要的因素是第二级时效温度,其次是第二级时效时间,第一级时效条件对合金性能的影响不大;当第二级时效温度为165℃或175℃时,温度低、长时间(165℃8 h)时效或温度高、短时间(175℃4 h)时效可使板材获得相似的性能;该合金厚板合适的双级时效处理制度为120℃4 h+165℃(8～12)h。     

Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的高温回归再时效工艺

采用硬度计、数字涡流金属电导仪、透射电镜(TEM)、万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)等对Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金在高温回归再时效(RRA)过程中的性能与组织演变规律进行研究。结果表明:合金在170 ℃回归时,具有较高硬度与优良的抗电化学腐蚀性能,合金170 ℃回归1 h时主相η′细小弥散数量众多,在形变过程中借助位错切过与Orowan机制强化合金,强度可达625.1 MPa,伸长率达9.6%,获得了优于单级时效(T6)G.P.区强化达到的强度592.4 MPa、伸长率6.5%,强度提高32.7 MPa,伸长率提高47.7%,拉伸断口形貌SEM显示为完全的韧性断裂特征。Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的优秀RRA工艺为140 ℃×24 h+170 ℃×1 h+160 ℃×24 h。     

Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能研究

研究了不同固溶处理工艺对Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。合金的铸态显微组织主要由α-Mg和(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1共晶相组成。510℃,4 h为最佳固溶处理条件,晶界附近的共晶相几乎全部溶于镁基体中,合金固溶态的室温抗拉强度为246 MPa,延伸率为11.3%。合金200℃时效析出序列为Mgssss→β’’(D019)→β’(bct)→β(fcc),峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到185 MPa和282 MPa,延伸率为6.1%。     

喷射沉积Zn-40Al-2Cu合金微观形貌和摩擦磨损性能

通过SEM和TEM的观察发现,喷射沉积制备的Zn-40Al-2Cu合金沉积坯具有细小均匀的微观组织结构,无严重偏析.结合XRD分析可知,合金组成主要为片状珠光体的α η片层状共析组织以及少量弥散分布的纳米级富Cu相ε沉淀颗粒.通过挤压和热处理工艺,可以完全消除沉积过程中形成的大量孔洞,显著改善合金的力学性能.摩擦试验发现.Zn-40Al-2Cu合金的摩擦因数随着摩擦荷载的增加而减小,随着摩擦速度的增大而增大.当载荷较低时,主要呈现犁削磨损,而载荷较大时,碾压磨损和粘着磨损占主导地位.与普通铸态合金相比,喷射沉积 挤压 热处理大大提高了合金的耐磨性能.     

Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金热压缩变形的流变应力与组织演变

利用GPL-1500热模拟试验机对Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金在不同温度和不同应变速率条件下进行高温压缩试验,得到压缩真应力-应变曲线,并得出该合金的变形激活能和流变应力-应变方程。结果表明,变形温度和应变速率的变化对流变应力的影响明显,流变应力随变形温度的提高而显著降低,随应变速率的提高而增加。该合金高温变形过程的流变应力可用Zener-Hollomon参数(Z)描述;用双曲正弦函数修正的Arrhenius关系表示的流变应力方程为.ε·=1.282×100[sin(0.010σ)]4.9145exp(-134157/RT)。     

挤压铸造Mg-9Gd-1Y-0.5Zr活塞的组织与性能

挤压铸造了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)活塞,研究了固溶时效态(T6)活塞顶部及裙部的力学性能,以及在200～300℃的蠕变性能.结果表明,活塞经过固溶时效处理后,晶粒内部析出相均匀析出,顶部和裙部平均晶粒尺寸分别为140、80 μm; T6态活塞的抗拉强度随温度增加而降低,当温度为300℃时,活塞顶部及裙部抗拉强度分别达到210、223MPa;T6态活塞稳态蠕变速率随温度及应力增加而增大,在300℃、50 MPa蠕变条件下,活塞顶部及裙部稳态蠕变速率分别为7.81×10-8 s-1、1.45×10-7 s-1,蠕变100 h后蠕变量分别为2.8％、3.0％,优于现阶段商用活塞材料Al-Si合金的高温抗拉强度和抗蠕变性能.     

Heat Treatment, Microstructure and Mechanical Properties of the Squeezing Cast Al-7.8Zn-2.0Mg-1.6Cu-0.15Zr-0.18Sc Alloy

The microstructure of squeezing cast Al-7.8Zn-2.0Mg-1.6Cu-0.15Zr-0.18Sc alloy and those after industrial homogenization treatment and multi-stage solution treatments, were studied by differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDX). The results shows that, by complex adding the micro-alloying elements Mn, Sc, Zr, etc ,the microstructure of squeezing casting ingot are fine, uniform, equiaxed, and with the average sizes of 40 μm. The melting point of the non-equilibrium eutectic is 468 ℃ for the casting ingot. After industrial homogenization treatment at 450 ℃ for 24 h, the tensile strength of as-cast alloy is 340-350 MPa and the elongation is 3.5%-4.5%. The multi-stage solution treatment at 465 ℃, 48 h +475 ℃, 8 h +485 ℃, 2 h results in the disappearance of the non-equilibrium eutectics at grain boundary, though some phases containing Fe and Cu can not dissolve completely. After 120 ℃, 24 h aging treatment, the tensile strength is nearly 600 MPa, and the elongation improve to more than 10%.     

硼对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金组织及性能的影响

研究了B对Mg-7Al-0．4Zn-0．2Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：加入微量的B就能使合金的晶粒得到显著的细化，并且随着B加入量的增加，细化效果越明显，当B的加入量（质量分数，下同）为0．15％时，平均晶粒尺寸由未变质合金的约140μm细化到约40μm。分析认为：具有密排六方结构的高熔点化合物AIB2可作为α-Mg的异质核心，从而细化镁合金晶粒。微量B的加入使铸态合金的力学性能得到不同程度的提高，当B的加入量为0．15％时，合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比未变质合金提高13．1％、19．5％和22．0％，冲击吸收功约为未变质合金的2．3倍。B的加入量为0．10％时，合金的伸长率比未变质合金提高21．6％，     

Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金均匀化工艺研究

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和差示扫描量热分析研究了Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金铸态与均匀化态显微组织及相组成演化规律。试验结果表明,该合金铸态组织中存在大量的非平衡低熔点共晶相,其初始熔化温度为475℃;合金铸态组织相组成包括α-Al、η-MgZn2及少量的Al7Cu2Fe相;在460℃以上均匀化后,该合金处于α-Al单相区,组织中非平衡低熔点共晶相均能固溶于基体内;465℃×24h是该合金适宜的均匀化处理工艺。