Nb含量对Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧炉制备了Al_0.3CoCrFeNiNb_x(x为摩尔比,x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)高熵合金棒材,用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微维氏硬度计和万能试验机对合金的微观组织和性能进行了研究。结果表明,Al_0.3CoCrFeNi合金的微观组织为单相面心立方(fcc);添加Nb后,合金由fcc相和Laves相组成,并随着Nb含量的增加,Laves相体积分数逐渐增多;至Al_0.3CoCrFeNiNb_1.0时,基体相从fcc相变为Laves相。Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金组织随Nb含量变化经历了亚共晶到过共晶的转变,同时衍射峰(111)fcc先向小角度移动后向大角度移动,晶格常数先增大后减小。Nb元素的增加可以有效提高Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金的强度和硬度,硬度呈近似线性增加,从Al_...     

Y2O3对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及力学性能的影响

利用激光熔覆技术在Q235钢基体表面分别制备出添加不同质量分数Y₂O₃的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:AlCoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构（FCC）和体心立方结构（BCC）两相构成;随着Y₂O₃质量分数的提高,其体心立方结构相体积分数增加,而面心立方结构相的体积分数变化呈相反趋势。AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织由等轴晶构成,加入Y₂O₃后,促进了熔池流动,使气孔逐渐消失,致密性提高,晶粒明显细化。添加质量分数5%Y₂O₃的涂层组织呈树枝晶状,形成弥散分布的YAl₂和Y₂O₃相;涂层的显微硬度可达HV 350,约为AlCoCrFeNi高熵合金涂层硬度的2倍,强化效果明显。Y₂O₃的添加有利于促进涂层中体心立方相的形成和YAl₂相的析出,能有效提高高熵合金涂层的硬度及耐磨性能。     

混合稀土(La,Ce)对7A04铝合金组织与性能的影响

采用铸造的方法制备了La/Ce配比不同及含量不同的7A04铝合金，通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、显微硬度和耐腐蚀性能测试等手段，研究了混合稀土(La, Ce)配比不同及含量不同对7A04铝合金组织和性能的影响。结果表明，添加一定量的混合稀土后，7A04铝合金主要由α-Al基体、MgZn₂和Al₂Cu第二相、Al₈Cu₄(LaCe)和Al₃(LaCe)稀土相所组成，其中稀土相主要呈块状和骨骼状分布于晶界处，有效抑制了晶粒的生长，铝合金晶粒得到明显细化；铝合金的显微硬度和耐腐蚀性能均随稀土含量的增加呈先增大后减小的变化趋势，在La/Ce配比为7∶3、含量为0.8%时铝合金的硬度值最大为225 HV0.3,相对未添加稀土的铝合金硬度提高了31%;在La/Ce配比为5∶5、含量为0.5%时铝合金的腐蚀速率和腐蚀电流密度值最低，容抗弧半径最大，其耐腐性能最好。     

工业化制备7050铝合金厚板显微组织与力学性能

采用OM、TEM观察、室温拉伸试验,研究工业化制备大截面7050铝合金厚板微观显微组织和力学性能.结果表明:板材表层、1/4厚度层和芯部处均存在部分粗大晶粒组织以及晶粒尺寸分布不均匀现象,其中芯部粗大晶粒的尺寸、数量以及晶粒尺寸不均匀程度均高于1/4厚度层和表层;合金时效后晶内的析出相主要为η’相、η相以及少量GPⅡ区,表层晶粒内的析出相密度大于1/4层和芯部,且1/4层和芯部粗棒状的η相含量较高;合金的强度、硬度以及延伸率在厚度方向上呈梯度分布,表层硬度、抗拉强度（σ_b）、屈服强度（σ_0.2）和延伸率（δ）均最高,从表层到芯部,硬度、σ_b、σ_0.2以及δ均逐渐减小.      

微合金化对双相中熵合金组织与力学性能影响研究

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_100-xCu_x,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_100-xAg_x以及(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_100-2xCu_xAg_x (x=0,0.5,1,1.5和2;原子分数)3种中熵合金体系,探究了通过添加正的混合焓元素Cu,Ag合金化于面心立方(fcc)结构的中熵合金基体,调控组织制备了双相fcc的新型中熵合金,并采用Olson-Cohen热力学模型计算fcc中熵合金的层错能...     

热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明：沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al₃Sc和Al₆Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al₃Sc和Al₆Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3) MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证...     

La1-x(La-Ce-Pr-Nd)xFe11Co0.5Si1.5合金的物相分析与磁热效应

采用电弧熔炼法制备了原子配比为La_1-x(La-Ce-Pr-Nd)_xFe₁₁Co_0.5Si_1.5(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)的合金,其中La-Ce-Pr-Nd为混合稀土。采用X射线衍射、扫描电镜和磁性测试方法研究了合金的物相组成和磁热效应。研究结果表明,当x≤0.4时,合金主要由NaZn₁₃型立方结构主相与少量的α-Fe杂相组成,当x>0.4时,除了NaZn₁₃型立方结构主相与α-Fe杂相,还出现了Th₂Zn₁₇型菱形结构的杂相,且其含量随x的增加而增多。随着混合稀土含量x的增加,NaZn₁₃型主相的晶格常数减小,居里温度降低。居里温度附近的Arrott曲线说明所有合金都发生了二级磁相变,但合金都具有较大的磁热效应,当外磁场变化为2 T时,x=0.6合金的等温熵变最大值为14.2 J·kg^-1·K^-1     

阴极铝液法制备Al-M-Sc合金组织及其力学性能研究

铝合金在现代工业、交通、航空航天等领域广泛应用,微量添加合金元素钪可进一步改善其加工和使用性能。采用阴极铝液法熔盐直接制备Al-M-Sc合金,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Sc含量、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察含Sc相形貌以及X射线衍射(XRD)、显微硬度测试研究,发现在相同电解条件下,以二元合金阴极铝液电解合金的Sc含量大于高纯铝阴极电解合金Sc含量(0.41%,质量分数),且Al-5Li阴极电解合金中Sc含量可达1.25%。Al-M-Sc合金中含Sc形式以二元Al₃Sc相、三元W-(Al,Cu,Sc)相和AlSi₂Sc₂相为主。这与添加合金元素增大阴极铝液过热度而有利于与强化其扩散有关。Al-5Mg-Sc,Al-7Zn-Sc和Al-5Li-Sc合金中Sc以Al₃Sc相形式存在;Al-4Cu-Sc合金中以Al₃Sc和W-(Al,Cu,Sc)相两种形式存在;Al Si₂Sc₂相存在于Al-7Si-Sc合金中。Al...     

Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η'相发生长大,少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。      

La,Ce混合稀土对挤压态工业纯铝组织性能的影响

以工业纯铝、Al-10%La中间合金和Al-15%Ce中间合金为原料,利用铝合金熔炼炉制备了Al-x RE(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5;%,质量分数)合金。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）,能谱（EDS）和背散射电子衍射（EBSD）表征合金相组成、显微组织和织构,通过万能试验机和显微硬度仪测量合金的强度和硬度,将组织、性能和织构进行对比,研究了La,Ce混合稀土对工业纯铝的影响。结果表明：随着稀土含量的增加,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小;合金导电率随着稀土含量的增加呈现先增加后减小的变化趋势,其最大值为64.5%IACS,比工业纯铝提高了1%IACS;当稀土含量小于0.3%时,合金的力学性能变化较小,而当稀土含量超过0.3%时,合金的强度和硬度逐渐提高,平均抗拉强度最大值达到90 MPa,平均延伸率最小值为41.6%,平均硬度峰值为HV 24.9,其平均抗拉强度和平均硬度比工业纯铝分别提高了38.5%和19.1%,而延伸率仅降低了9.2%;随着稀土含量的增加,合金中<001>取向的晶粒逐渐减少,<111>取向的晶粒逐渐增多,合金中...     

铈对铸造镁合金AZ91D显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了分别加入0．1％，0．3％，0．5％，0．7％和1．0％Ce的AZ91D合金显微组织和相组成，测试了室温力学性能和硬度。结果表明，加入一定量Ce后的AZ91D合金形成杆状化合物Al4Ce，被推移到生长界面，阻碍枝晶的自由生长，从而细化合金显微组织；Ce能提高AZ91D合金室温抗拉强度和硬度，而对其屈服强度和延伸率影响不大；加入0．7％Ce的AZ91D合金晶粒细化效果好，其综合力学性能比较理想。     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析,研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状,存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相;经固溶和时效处理后,再结晶晶粒尺寸变大,主要析出相为δ′相S相;160 ℃时效处理容易加速时效析出行为,导致析出相粗化,强化效果减弱;经120 ℃/20 h峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.      

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

激光立体成形Ti-Al-Mo合金成分-组织相关性研究

研发高性能专用钛合金材料是激光增材制造钛合金在高端装备领域发展和应用的关键。然而，现有的合金设计方法效率低，难以建立钛合金成分-显微组织的定量关联。利用送粉激光增材制造(激光立体成形(LSF))高效制备系列成分钛合金的技术优势，制备60组不同成分的Ti-Al-Mo合金试样，结合显微组织观察和图像处理方法，获得不同成分Ti-Al-Mo合金的显微组织参数(晶内初生α板条宽度(W_α)及α相体积分数(F_α))，进而结合Back Propagation (BP)神经网络模型的建立，获得激光立体成形Ti-x Al-y Mo (2.0≤x≤7.5,2.0≤y≤9.0)合金成分-显微组织特征的定量关系。结果表明：W_α测量值主要分布在0.1～1.1μm范围内，Al含量一定时，W_α随Mo含量的升高而下降。在Al含量相对较低时(2.0%～4.5%，质量分数)，W_α呈现先缓慢下降、然后快速下降、进而缓慢下降的非线性趋势；而Al含量相对较高时(5.0%～7.5%),W_α呈现先缓慢下...     

冷却速率对Ti55531合金组织与性能的影响

研究了β退火冷却时冷却速率对Ti55531合金显微组织、室温拉伸性能、断裂韧度和冲击性能的影响。结果表明，Ti55531合金以不同的冷却速率炉冷后，显微组织均由平直晶界α相(α_GB)、残余β相以及尺寸不一的晶内片层状α相(α_WM)组成；随着冷却速率的提高，晶内片层状α相厚度逐渐减小，晶界α相厚度变化不是很明显；Ti55531合金在进行β退火冷却时析出的片层状α相厚度与其力学性能有着直接的关系，随着片层状α相厚度的减小，其抗拉强度和屈服强度逐渐增加，延伸率和断面收缩率逐渐减小，断裂韧度和冲击吸收能量均呈现逐渐减小的趋势。     

超声振动原位Al2O(3(p))/7075汽车零件合金组织与耐腐蚀性能研究

通过超声振动在7075合金中添加SiO₂,原位生成Al₂O₃颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、自带能谱分析仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、浸泡腐蚀实验和电化学测试实验对合金的微观组织、物相组成和耐腐蚀性能进行分析。结果显示,超声振动和Al₂O₃颗粒的原位生成可以细化合金的微观组织,将团聚的Al₂O₃颗粒分散均匀,且Al₂O₃颗粒可作为异质形核的核心,提高形核率。超声态Al₂O₍3(p))/7075合金主要由Al、Al₂O₃、Al₇Cu₂Fe、Al₂CuMg、Mg₂Zn相组成。相比于7075合金,超声态Al₂O₍3(p))/7075合金的失重腐蚀速率...     

6061Al/Al2O3金属基复合材料组织和性能

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al₂O₃为研究对象,以改善6061Al/Al₂O₃复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al₂O₃颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al₂O₃,且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al₂O₃添加量增加至15%,6061Al/Al₂O₃复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al₂O₃添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al₂O₃(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al₂O₃颗粒,Al₂O₃颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20 μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al₂O₃添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。     

氧化锆含量对钼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含不同质量分数氧化锆（ZrO₂）的钼合金棒材,通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜观察等分析手段,研究了ZrO₂含量对钼合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:ZrO₂的添加细化了钼合金晶粒,随着ZrO₂质量分数的增加,钼锆合金的硬度和室温抗拉强度增加。当ZrO₂质量分数为2.5%时,钼锆合金的硬度达到最大值（HV₁₀ 240）,抗拉强度达到最大值（820 MPa）。     

Al0.5CoCrFeNiBx多主元高熵合金的组织结构和力学性能

采用真空电弧炉熔炼不同B含量的Al0.5CoCrFeNiBx(x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.25,0.3)高熵合金,通过XRD分析、SEM观察和力学性能测试研究了不同B含量对Al0.5CoCrFeNiBx高熵合金微观组织结构与力学性能的影响.结果表明:Al0.5CoCrFeNiBx合金主要由简单的面心立方结构和体心立方结构相组成.Al0.5CoCrFeNi合金组织为典型的树枝晶形貌,B元素的加入使枝晶组织细化,且枝晶间形成针状β相和岛状a1相.适量B元素能提高合金的抗拉强度,但降低合金的塑性.