复合添加Sc、Zr、Ti对Al-Mg合金组织与性能的影响

采用布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了微量Sc、Zr、Ti以及Mg含量对Al-Mg合金的显微组织与布氏硬度的影响。结果表明,单独添加Sc、Zr元素的合金与未添加的Al-Mg合金的铸态组织相比,合金的晶粒组织得到了一定的细化,复合添加Sc、Zr、Ti3种元素的合金铸态组织的晶粒细化程度更为明显。同时在Sc、Zr、Ti相同含量下,Mg元素的增加也能进一步细化合金的晶粒组织,这是由于Mg元素固溶强化的结果,使得合金的布氏硬度提高。对Al-10Mg-Sc-Zr-Ti合金进行均匀化退火处理后,合金的硬度较铸态组织提高了10%,这是Al3(Sc1-xZrx)、Al3(Sc1-xTix)及Al3(Sc1-x-yZrxTiy)大量沉淀相二次析出,弥散度增大、分布更加均匀的结果。     

Sc、Zr微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金组织与性能的影响

试验研究了Sc和Zr复合微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金铸态显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,复合添加微量Sc和Zr,有效改善了合金铸态微观组织,细化了合金晶粒,使粗大的树枝晶转变为均匀细小的等轴晶。当Sc、Zr含量分别为0.4%和0.2%时,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为275.0MPa、176.0MPa和8.0%,与未添加合金元素的Al-4Cu-1.5Mg合金相比,抗拉强度提高了55.3%,伸长率提高了近3倍。     

稀土Sc、Zr对铸造Zn-43Al-1.6Cu合金组织及力学性能的影响

通过力学性能测试、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了复合添加稀土元素Sc、Zr对Zn-43Al- 1.6Cu合金铸态显微组织及力学性能的影响.研究发现:在铸态Zn-43Al-1.6Cu合金中复合添加0.4％Sc、0.1％Zr时,合金显微组织细化效果较好,粗大的树枝晶转变为均匀、细小的团絮状组织,合金的抗拉强度达到372.3 MPa,伸长率提高了45.1％;稀土元素Sc、Zr与Zn-43Al- 1.6Cu合金中的Al形成了与α-Al基体晶格类型和晶胞尺寸都极为相近的复杂化合物Al3Sc粒子,促进异质形核,起到细晶强化的作用,从而提高了合金的力学性能.     

Cu、Li质量比及微量Sc、Ti元素添加对铝锂合金均匀化工艺的影响

采用熔铸法制备了不同Cu和Li含量，Cu、Li质量比及Sc、Ti元素添加的铝锂合金，通过金相组织观察、阳极覆膜金相观察、DSC测试、扫描电镜(SEM)观察、EDS元素分析等研究Cu、Li含量及Sc、Ti元素添加对铝锂合金均匀化优化工艺规律的影响。结果表明：铸态合金中存在粗大Al₂Cu相，含Ag、Zr(Sc)的晶界Al-Cu相和晶界AlCuMnFe(Ti)难熔相三种成分粒子；铝锂合金中优选均匀化温度随着Cu含量的升高而提高，并随着Cu、Li质量比的升高而降低；Sc元素的添加有利于优选均匀化温度的降低；Sc、Ti元素的复合添加促进优选均匀化温度的提高。     

Er、Zr及热处理对高锌铝合金组织和力学性能的影响

本文以Al-30Zn-3Cu-2.5Si高锌铝基合金为研究对象,探究稀土元素Er、Zr对铸态及热处理态合金组织和力学性能的影响,并分析和探讨了其作用机理。研究结果表明,当添加0.10 wt % Er和0.10 wt % Zr元素后能够明显的细化合金晶粒,平均晶粒尺寸由74.28 μm减小至60.01 μm,且α-Al晶粒转变为细小的等轴晶。稀土元素Er、Zr的添加会在合金内部形成Al3（Er,Zr）细小的粒子并能够起到钉扎位错的作用,从而提高合金的力学性能。添加Er、Zr后,铸态合金的抗拉强度由未添加稀土元素的323.01 MPa提高到了358.29 MPa,提升了10.93 %;屈服强度由309.33 MPa提高到了315.00 MPa,提升了1.83 %;延伸率基本未发生变化。合金经固溶时效热处理强化后,添加稀土元素合金的抗拉强度为449.48 MPa,屈服强度为408.51 MPa,比铸态合金分别提高了25.45 %、29.68 %。粗大的第二相存在于晶界处,导致合金的延伸率仍较差。     

Sc对Al-Si-Mg-Cu-Ti合金铸态组织和力学性能的影响

借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、布氏硬度计和万能试验机,试验研究了Sc对Al-3.0Si-0.45Mg-0.45Cu-0.15Ti合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,在试验合金中添加稀土元素Sc,使合金在凝固过程中析出Al3(Sc,Ti)初生相,初生相与α(Al)基体共格,符合点阵匹配原理,成为有效的非均质晶核,可显著细化合金的铸态组织。随着Sc含量(w(Sc)0~0.56%)的增加,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为细小的等轴晶,合金的硬度、抗拉强度和伸长率也随着Sc含量的增加而升高。时效过程中析出的Al3(Sc,Ti)沉淀相密度高,细小弥散,具有钉扎位错,稳定亚结构,阻碍亚晶长大及晶界迁移的作用。     

Ti、Sc对Al-Mg-Zr合金组织和力学性能的影响

通过向Al-Mg-Zr合金中单独及复合添加微量的Ti、Sc元素,研究了Ti、Sc微合金化对Al-Mg-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-Mg-Zr合金中单独添加0.15%的Ti能显著细化合金的铸态组织,使合金的力学性能得到明显提高。复合添加0.15%的Ti和0.2%的Sc时,细化效果更加显著,合金的平均晶粒尺寸仅为43μm,抗拉强度和伸长率分别提高了约70%和16.4%。原因是Ti、Sc复合添加形成了Al3Ti、Al3Sc、Al3(Ti,Zr)、Al3(Sc,Zr)和Al3(Sc,Ti)等多种金属间化合物相,共同充当形核质点,细化了合金组织。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc,Zr)粒子的形貌特征。结果表明:从熔体中析出的Al3(Sc,Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%～0.60%(质量分数)的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc, Zr)粒子的形貌特征。结果表明：从熔体中析出的Al3(Sc, Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc, Zr)层相间排列的多层复合结构。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%~0.60%（质量分数）的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭，利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明：在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网，获得明显细化的铸态组织；熔铸中粗大的Al₃(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用，反而恶化合金组织，进而对力学性能产生不利影响，应该严格加以控制。     

微量Sc、Zr对ZL109组织与性能的影响

采用硬度测试、拉伸性能测试、金相观察、扫描电镜等研究了添加微量Sc和Zr的ZL109铸铝铸态和时效态的显微组织。结果表明：微量Sc和Zr对ZL109合金具有一定的晶粒细化作用;其铸态组织与传统ZL109枝晶组织明显不同,枝晶网胞尺寸较小,晶粒较细;微量Sc、Zr添加到ZL109中,合金脆性减小,韧性增强,硬度、抗拉强度均有明显提高。     

Ti、Zr对铸态Al-Cu合金组织和性能影响

采用SEM、EDS、XRD考察了Ti、Zr元素单独或复合添加以及Cu含量对Al-Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与未添加的Al-Cu合金相比,单独添加Ti、Zr元素的合金铸态组织得到了一定细化,且等量Ti的细化效果优于Zr。复合添加Ti、Zr时,Ti显著改善了Zr元素的晶粒细化效果。在添加孕育剂的合金中,增加Cu含量的合金强度均有所降低。     

Zr含量对大应变轧制2524铝合金板材微观组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验机等研究了Zr含量对2524铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:添加Zr元素能够明显细化铸态2524铝合金的晶粒。铸态合金存在明显的枝晶偏析,经过均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本溶入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,2524铝合金中均得到了典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相,θ(Al_2Cu)相、T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相和Al_3Zr相,并沿晶界呈连续分布。经时效处理后,形成大量弥散的Al_3Zr粒子,对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能。随着Zr含量的增加合金力学性能呈现递增趋势,当Zr含量为0.5 mass%时,2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为645 MPa、548 MPa和11%。     

几种合金元素对镁合金铸造组织与性能的影响

研究了稀土Y、Nd、Gd以及金属Zr对铸态镁合金组织和硬度的影响。结果表明,稀土元素Y能够改善镁合金铸态组织,细化晶粒,金属Zr能在稀土Y细化晶粒的基础上进一步细化合金晶粒;由于细晶强化、固溶强化和第二相强化作用,稀土Y、Nd、Gd和金属Zr能够显著提高合金的硬度。     

Al-Mg-Sc合金铸态组织观察

采用金相显微镜、扫功电镜（SEM），观察了微量Sc(钪）对Al-Mg合金显微组织和第二相粒子形貌的影响，试验结果表明，普通Al-Mg合金添加微量Se后其铸态组织得到显著细化，随着Mg,Se含量增加，合金的组织随之细化。第二相粒子形态表现多样，对第二相粒子成分分析结果表明它是含Al,Sc,Zr,Ti的复合粒子。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。     

铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了Zn对铸态Mg-9Gd-4Y-x Zn-0.5Zr(x=0,0.5 1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。此时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为209.72 MPa和172.69 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

Sc、Zr复合添加对7085铝合金组织与性能的影响

通过金相显微镜、背散射电子衍射(EBSD)和拉伸力学测试,研究了Sc和Zr元素对7085铝合金组织与性能的影响。结果表明,Sc、Zr具有很强的晶粒细化效果,添加Zr可使铸态晶粒尺寸减小46.7%,添加Sc可减小51.4%,复合添加Sc、Zr效果最佳可减小58.1%。同时,Sc、Zr在合金中会生成Al3Sc和Al3Zr,具有很强的抑制再结晶作用。经轧制、固溶时效后,未添加Sc、Zr的合金会完全再结晶,仅添加Zr的合金再结晶程度为60%,添加Sc和Sc、Zr复合添加的合金再结晶程度非常低,仅约为5%。因此,复合添加Sc、Zr可大幅提高合金的力学性能,在相同工艺条件下,其抗拉强度达606 MPa,比未添加Sc、Zr的合金提高17.6%。     

微量钪对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验,研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织和拉伸性能的影响。结果表明,在Al-Cu-Li-Mg-Zr合金中加入微量Sc,可消除铸态枝晶组织并显著细化铸态晶粒、有效抑制再结晶,明显提高了合金的强度和塑性。微量Sc引起的强化来源于晶粒细化、次生的Al3（Sc,Zr）相析出和亚结构强化。     

Sc、Zr对Al-4Fe合金组织的细化作用

Sc、Zr复合添加到Al-4Fe合金中,改变了合金铸态晶粒的形态。变质剂在合金凝固过程中提供优质的异质形核核心,有效地细化铝基体晶粒;Sc、Zr在初生Al3Fe相周围的富集在一定程度上阻碍了Fe原子在结晶前沿的扩散,抑制了初生Al3Fe相的生长,起到了细化初生相的作用。当加入0.3%的Sc和0.2%的Zr时,合金组织的细化效果相对较好,初生Al3Fe相转变为针状、粒状和花朵状,合金的抗拉强度得到提高。探讨了微量Sc、Zr复合添加对过共晶铝铁合金的细化作用机理。