N掺杂型Al-4Ti-1C对A356合金细化及力学性能的影响

目的提高A356合金的断裂伸长率。方法采用铸造法制备了一种N掺杂型Al-4Ti-1C细化剂(简称Al-4Ti-1C),研究了其对A356合金的晶粒细化行为及对力学性能的影响。结果与传统的Al-5Ti-1B细化剂相比,Al-4Ti-1C不仅能有效细化A356的α-Al晶粒,而且能够明显细化其枝晶臂间距,细化后α-Al的平均晶粒尺寸为231μm,枝晶臂间距为28μm;而Al-5Ti-1B细化后分别为253μm和50μm。该细化剂对A356合金力学性能的提升也优于Al-5Ti-1B,细化后A356的拉伸强度和伸长率为298 MPa,4.0%,与Al-5Ti-1B的细化结果(292 MPa,3.0%)相比,伸长率提高幅度达33%。结论 Al-4Ti-1C是一种有效的A356晶粒细化剂。     

等径道角挤压制备高力学性能细晶Mg-6Al合金

为了制备高力学性能细晶Mg-6Al合金坯料,采用金相显微镜、材料拉伸实验机等手段对Mg-6Al合金铸坯进行等径道角挤压实验研究.并利用热处理工艺对挤压后材料进行处理,研究热处理工艺参数对材料力学性能的影响规律.结果表明,Mg-6Al合金的铸坯的抗拉强度为196.4MPa,延伸率为12.6%.经过等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的晶粒被大大细化,其晶粒尺寸由铸坯的140μm左右细化到8μm左右.其力学性能有很大提高,抗拉强度由196.4MPa提高到308.2MPa;延伸率由12.6%提高到30.6%.等径道角挤压工艺是一种非常好的制备高力学性能、细晶Mg-6Al合金的工艺方法.固溶和人工时效热处理工艺对等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的强度有较大影响,对延伸率影响较小.     

Sr对AM50显微组织和力学性能的影响

研究了不同含量Sr对AM50合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加Sr后,AM50合金铸体组织β-Mg17Al12变得细小,晶粒明显细化;Sr基本上与Al结合生成高熔点、高稳定的Al4Sr相,能够强化晶界并阻碍位错滑移,从而强化合金.适量的Sr明显提高了室温下合金的屈服强度和抗拉强度,而且不影响合金的延伸率,而过量的Sr会导致AM50延伸率和轻度的降低.含0.5%Sr的铸态合金可得到最高抗拉强度233MPa,屈服强度90MPa,延伸率16.3%的性能.     

激光选区熔化AlSi7Mg合金的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形技术对AlSi7Mg合金成形工艺进行研究,并对最佳工艺参数成形沉积态和热处理试样微观组织和力学性能进行分析。结果发现:沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率均明显高于铸态性能,横向试样分别达到435.78 MPa、299.23 MPa和14.36%。热处理对SLM试样的微观组织和力学性能影响很大,350℃、3 h退火工艺下,试样延伸率增加到30.83%,抗拉强度和屈服强度分别下降到210.35 MPa和152.01 MPa。本工作表明,可以通过改变工艺参数和热处理控制晶粒尺寸和形状,以获得所需微观组织和力学性能的合金。     

Al-5Ti-B及RE对挤压铸造7075铝合金传动空心轴组织和性能的影响

本文采用挤压铸造的方法制备了7075铝合金传动空心轴,研究了Al-5Ti-B及RE对挤压铸造7075铝合金铸件微观组织和力学性能的影响.结果表明：未加入细化剂的合金晶粒大小约为50μm,拉伸强度为454 MPa;加入0.29%RE的合金和1%A1-5Ti-B的合金,晶粒尺寸分别了减小到26μm和25μm,拉伸强度分别提...     

细晶Al-Si-Mg合金的组织遗传性与高屈服强度设计

常规Al-Si-Mg合金铸锭(如A356铸棒)晶粒异常粗大,重熔后导致铸件存在微观缩松、组织成分不均匀、合金性能较差等问题,因此有效控制其晶粒尺寸至关重要.将细晶A356铝合金重熔,研究其组织遗传性,并通过电子探针(EPMA)表征形核质点、差式扫描量热(DSC)分析其凝固过程,揭示了其遗传机理,且利用该细晶(A356铝合金)设计了高强度的Al-Si-Mg合金.研究结果表明,细晶A356铝合金重熔后仍为细晶组织,其平均晶粒尺寸为74.9μm.该种铝合金α-Al晶粒的中心处含有三元TiCB化合物粒子(TCB),合金重熔后即使经过长时间保温该粒子仍可稳定存在于熔体中,能够降低合金的形核过冷度,对α-Al起到形核作用,因此其细化效果得以保留,使细晶组织具有遗传性.此外,重熔后的细晶A356铝合金的抗拉强度为312.5 MPa,延伸率达到12.5％;在此基础上加入少量Mg以进一步提高其强度,设计得到的Al-Si-Mg合金的力学性能优异,特别是在延伸率为3.9％的情况下,Al-7Si-0.8Mg合金的抗拉强度和屈服强度分别高达386.4 MPa、352.9 MPa.     

中低温挤压Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织与性能研究

晶粒细化可以有效改善镁合金的力学性能.基于此,以Mg-1.5Zn-0.2Ca合金作为研究对象,通过中低温挤压变形工艺对Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织进行调控,进而对其变形后的组织及性能进行分析.结果表明:随着挤压温度降低,Mg-1.5Zn-0.2Ca合金的塑性变形机制发生转变,变形后的晶粒尺寸逐渐减小,综合力学性能增强.280℃挤压变形时,合金以基面滑移及孪生协调变形为主,动态再结晶后的平均晶粒尺寸约为5.3μm,此时合金的屈服强度为95 MPa,抗拉强度为186 MPa,延伸率为22％.     

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。     

动态复合细化变质对A356铝合金显微组织的影响

为弥补Al-10Sr中间合金对A356铝合金变质处理的不足,采用自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金与A1-10Sr中间合金对A356铝合金进行动态复合细化变质处理,研究变质处理后合金的显微组织,并与理论计算结果进行了比较。结果表明:采用JJ-1型精密增力电动搅拌器对熔体进行强力搅拌、振动,动态复合细化变质不仅能使共晶硅相由粗大的板片状转变为细密的颗粒状,并在α-Al边界均匀析出,而且使α-Al相明显细化,力学性能显著提高,与约翰逊-梅尔方程理论对组织晶粒尺寸控制研究结果相一致;同时A356铝合金熔体吸气倾向显著减轻,与热力学近似计算方程和斯托克斯定律对除气机制进行定量计算研究结果相一致。     

铝合金变质处理的研究

本实验是研究不同种类变质剂对铝硅合金力学性能及组织的影响。在变质剂定量的情况下,只改变变质剂的种类这一个参数。采用原料为纯铝与单晶硅制备而成的铝硅中间合金,在加精练剂与不同种类的变质剂的情况下重熔,把所得金属液浇注成拉伸试样,热处理后测试其抗拉强度、延伸率、硬度与观察金相组织。结果表明,在保持原有优良性能的基础上,加入的混合变质剂,0.3%稀土+3.0%三元盐(15%KCl+40%NaCl+45%NaF),使其力学性能有很大的提高,抗拉强度提高到121MPa,维氏硬度达到52;通过金相组织观察可发现初晶硅得到了明显的细化。     

固溶温度对Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr钛合金的组织和拉伸性能的影响

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近,随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失,随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配,气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。     

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。     

Mg-13Gd-1Zn合金的组织与力学性能

研究了铸态、退火态、挤压态和T5时效态Mg-13Gd-1Zn三元合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态组织由α-Mg、(Mg,Zn)₃Gd和14H-LPSO长周期相组成。合金在均匀化退火和热挤压后的直接时效(T5)过程中都发生了晶内14H-LPSO相的沉淀析出,表明合金中14H-LPSO的沉淀相变发生在一个很宽的温度范围(200~510℃)。在挤压后合金的直接时效(T5)过程中发生了β'及β₁相的沉淀析出。在沉淀强化和LPSO强化的共同作用下,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为197 MPa、397 MPa和2.56%。在200℃/80 MPa和200℃/120 MPa两种实验条件下,Mg-13Gd-1Zn合金的抗蠕变性能均优于WE54合金。     

基于α'组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](V₂Ti)设计成分式为4[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+12[Al-Ti₁₄](V₂Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm,α板条的宽度约为0.71 μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm,α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α'+α相,与α'马氏体相比,应力诱发的α'马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为 989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α'+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。     

Y对Mg-14Al-5Si合金性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)及X射线衍射仪(XRD)等手段分析了Mg-14Al-5Si合金的组织和成分,用布洛维硬度计和电子万能试验机测试了这种合金的力学性能,研究了在Mg-14Al-5Si合金中添加不同量的Y元素对其组织和力学性能的影响。结果表明：在Mg-14Al-5Si合金中分别添加0.5%、0.8%、1.0%和1.5%(质量分数,下同)的Y元素,使合金中的Mg₂Si相由粗大的树枝状变为多边形和圆形,共晶β-Mg₁₇Al₁₂相由粗大的连续网格状变为细小的网格状和孤岛状。Y的添加量为1.0%时改性效果最佳,Mg₂Si相的平均尺寸由42.21 µm减小到8.15 µm,此时合金的力学性能最佳,硬度为135 HB,抗拉强度为147 MPa,屈服强度为76 MPa,伸长率为5.04％。在Y的添加量为1.5%的合金中发现白色块状的Mg-Si-Y化合物。Y元素能促进Mg₂Si相形核、抑制其各向异性生长,并在β-Mg₁₇Al₁₂相的生长前沿偏析形成过冷结构,抑制其生长。     

Structural modification of Al-Si eutectic alloy by Sr and its effect on tensile and fracture characteristics

Modification of the commercial A-S13 alloy and high purity Al-Si eutectic alloy has been successfully achieved using Al-5 Sr master alloy. The refined structure showed more fine and uniformly distributed eutectic silicon in the high purity alloy. The incidence of Al-dendrites due to modification was related to the movement of the eutectic point to the higher-silicon side. The chill-cast alloys showed better refined structure and higher mechanical properties in comparison with the sand-cast alloys. The modified chill-cast alloy exhibited the best mechanical properties. The ultimate. tensile strength of which reached 280 M Pa and the elongation was 9.2%. The fracture patterns changed from well faceted brittle appearance to smooth silky and dimple-like for the normal and modified alloys respectively. This reflects the change from brittle to ductile behaviour after modification. A model for the fracture mechanism was proposed to explain the observed higher ductility for the modified alloy.     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

添加Al-5Ti-B和Al-2Zr-Er对铸态铝锌镁合金力学性能的影响

铝锌镁合金以其优异的力学性能广泛应用于航空、航天、交通运输等工业领域,而铝合金的细化一直是铝加工行业的研究重点.为细化晶粒并提高其力学性能,本文将传统细化剂Al-Ti-B与RE复合添加到铝锌镁合金中,借助于XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸实验等测试方法研究了不同细化剂对Al7Zn2.4Mg合金组织及其力学性能的影响.试验结果表明,合金中加入Al-5Ti-B和Al-Zr-Er后细化效果明显,单独添加Al-Ti-B的细化效果最好,但仍有少部分的晶粒保留的树枝晶形态.随着Al-Ti-B和Al-Zr-Er添加量的增多,合金的晶粒发生明显变化,塑性也随之增加,其中,添加0.4wt.%Al-5Ti-B细化剂对合金的塑性影响最大,而抗拉强度呈先增大后减小的趋势,复合添加0.2wt.%Al-2Zr-Er和0.2wt.%Al-5Ti-B细化剂的合金晶粒圆整且未出现树枝晶,晶界析出物最少平均抗拉强度最高.Al-Ti-B和Al-Zr-Er均可细化铸态铝锌镁合金的晶粒,同时添加两种细化剂更有利于提高合金的综合力学性能.