Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形的研究现状与应用

半固态成形技术为实现Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金"以铸代锻"的目标提供了有效途径。主要综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆与成形技术、半固态成形合金的成分调控、微观组织结构与性能等方面的研究现状与进展,同时结合笔者所在学术团队的研究经历,对半固态成形件的组织和性能进行了简要分析。详细综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆和成形方法,着重介绍了环缝式电磁搅拌技术、蛇形通道浇注法及复合式半固态成形技术。进而综述了Al-Zn-Mg-Cu半固态成形合金的成分及微观组织结构调控方面的研究进展,介绍了合金成分调控及热处理工艺优化对性能的积极影响,分析比较了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形后的微观组织和力学性能的研究现状。最后,对该成形方向的研究和应用现状进行了总结,分析了其需要解决的主要问题,并对其发展方向进行了展望。     

铜基复合粉末高压扭转成形组织性能研究

目的研究压力和成形温度对材料强度及塑性的影响。方法将按照合金配方调配好的铜铝混合粉末,置于限制型高压扭转模具型腔中,进行大塑性变形,采用金相显微镜分析了压力和扭转圈数对所制备的试样显微组织的影响,并对制备试样进行了室温拉伸力学性能测试。结果提高压力和成形温度,即使扭转圈数较少也可以获得细化均匀的显微组织,可以获得拉伸断裂强度较大的材料;材料断裂机理为混合断裂。结论高压扭转法可以制备抗拉强度较大的铜基合金试样。     

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%。     

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料(SiC体积分数为8.75%),采用排水法、金相显微镜、数字式显微硬度计,研究SiCp/Al基复合材料致密度、显微组织分布和硬度等性能。结果表明,基于高压扭转法可制备致密度高的SiCp/Al基复合材料,随着扭转半径的增加,SiC颗粒团聚现象减小,颗粒分布越均匀。材料的显微硬度呈先增加后减小的趋势。     

SiCp/Al基复合材料的高压扭转试验

采用高压扭转(high-pressure torsion,HPT)工艺制备SiCp/Al基复合材料,试验发现随着扭转半径的增加,剪切应变增大,SiC颗粒分布逐渐均匀;升高温度,SiC颗粒分布的均匀性好;随着扭转半径的增加材料的硬度先增加后减小,且材料越致密,SiC含量越多,分布越均匀,材料硬度越高。     

高压扭转法对SiC_p-Al基复合材料颗粒分布的影响

采用高压扭转(High-Pressure Torsion,HPT)工艺制备SiCp-Al基复合材料。通过显微组织的定性分析及样方法的定量计算,深入研究不同工艺参数对SiC颗粒分布的影响规律,结果表明:采用高压扭转法可以直接将8.75%(体积分数)SiC-Al混合粉末制备成金属基复合材料。通过金相分析得出:SiC颗粒在试样不同扭转半径处分布情况具有差异:工艺参数(温度、压力、圈数)对SiC颗粒分布有重要影响,结合样方法对颗粒分布情况的定量分析得出:随着扭转圈数、压力、扭转半径的增大,剪切作用增强,SiC颗粒分布均匀性提高;变形温度升高,基体流动性提高,颗粒分布均匀性得到改善。     

超高强Al-Zn-Mg-Cu合金研究综述

综述了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的元素构成及合金化机理,介绍了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的先进制备技术和热处理技术,阐述了超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的制备原理和热处理强韧化机制,展望了高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的发展趋势和前景。旨在为超高强Al-Zn-Mg-Cu合金材料产业的持续发展提供理论参考。     

管的高压扭转成形工艺的数值模拟与研究

管的高压扭转成形是一种制备超细晶材料的新技术,也是近年来比较受关注的一种剧烈塑性成形方法。研究了在二维状况其余条件均相同的情况下,试样厚度对试样应变的影响。经数值模拟的结果与分析得出管状试样等效塑性应变由试样内圈到外圈逐渐减小的规律,并得出壁厚不是试样应变的关键因素。在一定的壁厚下影响试样材料应变的关键因素是试样的平均...     

管的高压扭转成形工艺的数值模拟与研究

管的高压扭转成形是一种制备超细晶材料的新技术,也是近年来比较受关注的一种剧烈塑性成形方法。研究了在二维状况其余条件均相同的情况下,试样厚度对试样应变的影响。经数值模拟的结果与分析得出管状试样等效塑性应变由试样内圈到外圈逐渐减小的规律,并得出壁厚不是试样应变的关键因素。在一定的壁厚下影响试样材料应变的关键因素是试样的平均半径,平均半径越大则试样的应变也就越大。     

含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金的研究进展

对含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金的研究进展进行了回顾与总结.含Li量大于1.8%的Al-Zn-Mg-Cu合金基体中主要沉淀相是δ'相、S相和T'相,塑性和韧性较差.含Li量不大于1.0%的Al-Zn-Mg-Cu合金基体上析出η'相或T'相,二级时效或多级时效则可使其达到较高的硬度.最后,指出含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金目前存在的问题,并提出了进一步研究的方向.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金热变形组织演化

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机研究新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~10s~(-1)条件下的热变形组织演化。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察合金不同热变形条件下的组织形貌特征。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的减小,位错密度减小,亚晶粒尺寸增大;合金热压缩变形过程中主要的软化机制为动态回复和动态再结晶。变形温度为300~400℃时,主要发生动态回复;变形温度为450℃,应变速率为0.001~10s~(-1)时,软化机制以动态再结晶为主,存在晶界弓出、亚晶长大、亚晶合并3种再结晶形核机制。     

高温等静压烧结碳化硅基复相陶瓷的强化与增韧

本文通过Si₃N₄、TiC及SiC晶须补强SiC基复相陶瓷的高温等静压烧结,研究了复相陶瓷的显微结构与力学性能,探讨了晶须及第二相颗粒对复相陶瓷的强化与增韧机理．结果表明,不同的补强颗粒及晶须在基体中的作用也不同,Si₃N₄的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向压应力,阻碍裂纹的扩展,TiC的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向张应力,诱导裂纹的偏转;SiC晶须的引入也将产生阻碍裂纹扩展的机制,从而达到SiC基复相陶瓷强化与增韧,改善其力学性能．     

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究进展

评述了国内外超高强铝合金的研究及应用概况,介绍了Zn、Mg、Cu等主要元素与Zr、Sc、Li、Ag、Be及稀土等微量元素对Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金组织与性能的影响,介绍了Al-Zn-Mg-Cu系合金制备技术、热处理工艺及其最新进展,讨论了超高强铝合金主要强化机制以及微观组织与性能之间的关系.针对超高强铝合金现存的问题,提出了今后研究开发的方向.     

Introduction of Planar High Pressure Torsion (P‐HPT) for Fabrication of Nanostructured Sheets

A new severe plastic deformation process based on conventional high pressure torsion is introduced. The process, called planar high pressure torsion (P‐HPT), is capable of inducing large shear strains into materials with planar geometries, such as sheets or strips and can basically be implemented on every standard HPT machine. The principles of this technique will be presented and accompanied by a case‐study, where P‐HPT will be applied on a sheet of pure copper with dimensions of 220 × 110 mm² and a thickness of 0.75 mm. For comparison, the material is deformed by conventional high pressure torsion using standard specimens with a diameter of 8 mm as well. It will be shown that the mechanical properties and microstructure obtained by P‐HPT correspond well to conventional high pressure torsion results.

     

高压扭转对GW83K镁合金耐腐蚀性能的影响

采用高压扭转(HPT)工艺对Mg-8Gd-3Y-0.4Zr(GW83K)合金进行剧烈塑性变形加工,通过显微组织观察、物相分析、显微硬度测定、开路电位测试、动极化曲线测试、交流阻抗谱及扫描开尔文探针分析,对比研究了HPT前后GW83K合金的显微组织和耐蚀性。结果表明:经5圈高压扭转后,GW83K合金的晶粒细化不显著,物相结构亦无变化,晶粒中出现大量孪晶和位错,试样中心区域和边缘区域的晶粒尺寸无明显差异,但边缘区域硬度远高于中心区域。HPT后镁合金在空气中伏打电位较低,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡时开路电位迅速稳定(约1h)但稳定值较负,腐蚀电流密度较大,电化学阻抗较小且随浸泡时间延长而减少,其耐蚀性不及未HPT加工的初始态合金。在0.1mol/L NaOH溶液中,浸泡初期初始态和HPT态合金开路电位较接近,交流阻抗相差不大,浸泡6h后初始态的电化学阻抗容抗弧直径则明显大于HPT态样品。极化曲线显示HPT态合金在碱性溶液中的维钝区间减小,维钝电流密度增大,初次击穿电压负移。HPT加工虽有助于镁合金表面快速形成钝化膜(不能有效保护基体),却使镁基体更活泼(溶解加速),GW83K镁合金耐蚀性下降。