Mg-2Zn-xCu合金的显微组织和热物性能（英文）

通过显微组织和热物性能表征、热处理及第一性原理计算,研究Mg-2Zn-xCu (x=0.5, 1.0, 1.5,摩尔分数,%)合金的显微组织和热物性能。结果表明,添加Cu元素对合金显微组织和热物性能有影响。随着Cu含量增加,铸态合金中MgCuZn相含量增加,铸态合金电导率和热导率增大。固溶处理后,合金中共晶组织部分溶解,Zn原子回溶进入基体,导致合金的电导率和热导率均降低。时效处理前期,溶质原子从基体中沉淀析出,合金电导率增大,时效24 h后,Mg-2Zn-1.5Cu合金的热导率最高达到147.1 W/(m·K)。合金中形成的热稳定MgCuZn相对合金的电导率和热导率起促进作用。Zn元素在基体中含量越低,晶格畸变程度越低,导热性能则越好。另外,第一性原理计算结果也表明MgCuZn三元相具有很好的导电和导热性能。     

La+Ce混合变质及热处理对ADC12铝合金导热性能的影响研究

采用La+Ce混合变质的方法对ADC12铝合金进行变质处理,并随后进行固溶+时效热处理。分别对变质处理后的试样及固溶+时效热处理后的试样的微观组织、导热系数和硬度进行表征。结果表明:混合变质能改善合金的微观组织,对合金导热性能及力学性能的提升较为明显,导热系数达到了107.8W/(m·K),硬度达到103.2HV;固溶+时效热处理可以使合金的微观组织分布更为均匀,内部的共晶Si相进一步转变为颗粒状或短棒状,合金的导热系数和硬度随着固溶温度的提升而增大,随着固溶时间的增大呈现先增大后减小的趋势。并且,随着时效时间的增加,合金的导热系数及硬度同样呈现先增大后减小的趋势。在固溶温度为520℃、固溶时间为6h、时效温度为170℃、时效时间为8h的工艺条件下,合金的导热系数及硬度分别可达131W/(m·K)及129.4HV,固溶+时效热处理进一步提升了合金的硬度及导热性能。     

化合物相的析出对Mg-Sn二元合金导热性能的影响

研究了添加不同含量的Sn(3%,6%,9%,质量分数)对铸态、固溶态及时效态Mg-Sn二元合金导热性能的影响。结果表明,铸态及固溶处理态Mg-Sn合金的热导率均随着Sn元素含量的增加不断降低,其中Sn含量最多的固溶态Mg-10Sn合金所对应的热导率降低至52.6 W/(m·K);同固溶态合金相比,相同溶质含量的铸态合金的热导率更高。Mg-Sn合金的热导率随时效的进行逐渐升高,Mg-3Sn、Mg-6Sn及Mg-10Sn合金的热导率分别最终可达到125、120及110 W/(m·K)。分析表明,镁合金热导率的不断升高可以归结于基体的纯化效应,Sn元素的原子大小、核外电子分布以及化合价等均会对Mg-Sn合金的导热性能产生影响。     

稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金组织和性能的影响

研究了稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明：添加稀土元素La、Ce能够细化合金α-Al晶粒，其形态从枝晶转变为胞状晶，平均二次枝晶臂间距从16.3μm减小至11.2μm,降低了31.3%;共晶Si明显细化变质，平均面积从1.4μm²降低至0.4μm²,平均纵横比从1.91降低至1.13。稀土元素La、Ce在合金中分布均匀，未发现明显的含La、Ce的金属间化合物。相较于未添加稀土合金，添加0.1%(质量分数，下同)La和0.1%Ce的合金热导率从140.33 W/(m·K)提高至159.68 W/(m·K),抗拉强度从176.1 MPa提高至213.6 MPa,断后伸长率从2.78%提高至6.62%,分别提高了13.8%、21.3%和238.1%。     

微量Zn对铸态AM60-2mass%RE合金导热性能和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、LFA 467激光导热测试仪及电子万能试验机研究了微量Zn对铸态AM60-2mass%RE镁合金导热性能和力学性能的影响。结果表明:合金中添加的微量Zn主要固溶于基体中,未与合金中其他元素形成中间相;但Al4RE和Al11RE3相数量显著增加,沿晶界成断续状态分布。Zn含量从0.2 mass%增加到0.8 mass%时,合金的导热系数从63.6 W·(m·K)~(-1)降低至58.8 W·(m·K)~(-1);铸态合金的抗拉强度和维氏硬度分别从168 MPa和57 HV增加至185 MPa和62HV,冲击韧性和断后伸长率分别从20 J·cm~(-2)和8.6%降低至15 J·cm~(-2)和6.2%。     

Al-3.2Si-0.8Mg铝合金热处理工艺的正交试验优化

采用正交试验方法对铸造Al-3.2Si-0.8Mg铝合金的热处理工艺进行了优化,并对合金热处理后的组织性能进行了检测分析。结果表明:对Al-3.2Si-0.8Mg合金抗拉强度、导电率和导热系数影响的主次顺序为时效温度、固溶温度、固溶时间和时效时间。Al-3.2Si-0.8Mg合金的最优热处理工艺为:固溶温度530℃、固溶时间1 h、时效温度190℃、时效时间12 h。合金经最优工艺热处理后的抗拉强度、导电率和导热系数分别为322.6 MPa、52.1%IACS和194.8 W/(m·K)。与未热处理相比,合金的抗拉强度、导电率和导热系数分别提高了32.7%、4.0%和3.8%。     

高压下Mg-5.88Zn-0.53Cu-0.16Zr合金凝固组织特征及其强化机制（英文）

采用高压凝固技术,在2～6 GPa高压下对常规铸造Mg-5.88Zn-0.53Cu-0.16Zr合金进行凝固。利用SEM、EDS和XRD等手段研究高压凝固合金组织特征以及高压凝固实验合金室温压缩性能及其强化机制。结果表明,在高压作用下凝固,实验合金凝固组织得到显著细化,其二次枝晶间距由常压下的35μm逐渐减小到6 GPa下的10μm;在常压下,Mg(Zn)2、Mg7Zn3和Mg Zn Cu共晶相连成网状分布在枝晶间;在高压下,晶间第二相(Mg(Zn,Cu)2和Mg7Zn3相)多颗粒状或条状断续分布枝晶间。Zn和Cu在基体中的固溶度随凝固压力增加而增大,6GPa下高达4.12%和0.32%。6 GPa下,实验合金的硬度高达HV 90,最大压断抗力为430 MPa。细晶强化、第二相强化及固溶强化是其强度提升的主要机制。     

制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究了制备工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明:电弧熔炼工艺制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体;本文实验条件下,电弧熔炼制备试样的导热率为67.2W/(m.K),熔点为1157.27℃,感应熔炼喷铸工艺制备试样的导热率为47.8W/(m.K)。     

Mg-xZn-0.3Ca-0.5Mn-0.3La合金的导热及力学性能

以设计高导热镁合金为前提，研究了Zn元素含量及热挤压对Mg-xZn-0.3Ca-0.5Mn-0.3La(x=2、3、4和6 mass%)合金在室温下导热性能及力学性能的影响。结果表明：Zn含量的增加使得Mg-xZn-0.3Ca-0.5Mn-0.3La合金中Ca₂Mg₆Zn₃和Mg-Zn-La相增多，铸态合金的强度、硬度逐渐增加，而相界面的增加导致热导率逐渐下降，其中低Zn含量的ZX21M合金的热导率最高，为145.9 W/(m·K)。经热挤压后合金的晶粒明显细化，Ca₂Mg₆Zn₃相破碎为较为细小的颗粒，合金的力学性能均得到显著提升，而导热性能却出现了不同的变化，一方面晶界增多引起电子传热受阻增强进而使得合金的热导率降低，另一方面第二相的破碎化促进电子传导引起热导率升高。Zn含量为2 mass%的合金在挤压后表现出最优异的综合性能，其热导率为140.0 W/(m·K),屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为159.6 MPa、238.0 MPa和26.3%。     

Mn、Fe和Zr对Al8Si0.8Mg0.5Cu合金组织和性能的影响

通过电导率和拉伸性能测试,并结合金相显微镜和扫描电镜组织观察等分析测试手段,研究了合金元素Fe、Mn和Zr对高导热Al8Si0.8Mg0.5Cu合金的拉伸性能、热导率和微观组织的影响。结果表明,铸态合金中,当锰含量(质量分数,下同)由0.1%增加至0.3%时,粗大针状含Fe相减少而块状含Fe相增多,拉伸强度增加42.5 N/mm2,而热导率降低8 W/(m·K);当铁含量由0.1%增加至0.5%时,铸态合金中针状含Fe相的数量和尺寸明显增大,拉伸强度提高7.8 N/mm2,而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,针状含Fe相的数量略有增加,拉伸强度降低18.8 N/mm2,而热导率降低7 W/(m·K)。当铸态合金在200℃4 h人工时效后,随锰含量增加,拉伸强度增加28.5N/mm2,而热导率降低了3 W/(m·K);随铁含量增加,拉伸强度提高11.9 N/mm2而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,拉伸强度降低11.5 N/mm2而热导率降低了4 W/(m·K)。     

固溶温度对铸造Al-Si合金热导率及力学性能的影响

采用金属型铸造工艺制备高性能导热Al-Si合金,并用单项试验法研究热处理工艺(固溶温度)对合金显微组织、热导率及力学性能的影响。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、激光导热分析仪、拉伸试验等手段测试并分析了热处理前后合金显微组织、抗拉强度、伸长率和热导率等性能的变化。结果表明,铸态时合金的热导率为153.1 W/(m·K),随着固溶温度升高,初生α-Al相形状变得规则,共晶Si由不规则的层片状开始断裂和球化,合金的热导率呈先上升后下降的趋势,在540℃时达到最大,为190.8 W/(m·K),较铸态时提高了24.6%,而560℃时急剧降低。抗拉强度由铸态时的188.35MPa提高到540℃时的255.74MPa,伸长率由铸态时的4.5%提升到540℃时的14.41%。     

时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响

本文研究了时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对Cu-3Ti-3Ni合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度、导电率和弹性模量进行了测试。结果表明：时效处理后析出Ni3Ti及 β''-Cu4Ti相。随着时效时间的延长,部分合金元素回溶于Cu基体,连续的亚稳定β''-Cu4Ti相向不连续的稳定Cu3Ti相转变。Ni3Ti相及β''-Cu4Ti相的析出减少了Ti原子的固溶,导致导电率升高。经过合适的时效处理,Cu-3Ti-3Ni合金中的Ni3Ti相及连续的亚稳定β''-Cu4Ti相析出完全,导致硬度升高,但时效处理对合金弹性模量影响不大。在本实验范围内,Cu-3Ti-3Ni合金的最佳时效处理工艺是 300°C时效2 h后炉冷,随后450 °C时效7 h炉冷。Cu-3Ti-3Ni合金的硬度、导电率及弹性模量分别是183 HV、31.34 % IACS (国际退火铜标准)及148.62 GPa。     

Nb含量对Cu-Ni-Nb合金组织与熔点及导热性能的影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了Cu-Ni-Nb合金,研究了Nb含量对Cu-Ni-Nb合金组织、合金熔点及热导率的影响。结果表明,Cu-Ni-Nb合金基体为Cu0.81Ni0.19,第二相为NbNi3;当Ni、Nb质量比为(6~10)∶1时,Cu-Ni-Nb合金第二相形态全部为片状;当Ni、Nb质量比为(2~4)∶1时,Cu-Ni-Nb合金第二相为片状和球状。随着Nb含量的增加,Cu-NiNb合金基体中Ni原子固溶度降低,合金熔点下降,而热导率提高。Cu-20Ni-5Nb合金第二相为细小的片状和球状,均匀分布在基体中,第二相体积分数为19.2%,合金熔点为1 134.92℃,热导率为45.25 W/(m·K),可满足铸Cu冷却水套的制造和使用要求。     

La和Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和激光导热等手段，研究了单独或复合添加La、Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金微观组织、力学性能和热导率的影响。结果表明，添加0.3%的(La+Ce)后，合金中α-Al相得到了较大程度的细化，二次枝晶臂间距(SADS)达到较小值(13.1μm),共晶Si形貌转化为细小的颗粒状且均匀地分布于晶界处，富Fe相长度降低了57.51%,其合金的热导率为159.68 W/(m·K)、抗拉强度为231.3 MPa、伸长率为6.89%,与未添加稀土合金相比，分别提高了13.79%、24.96%和118.73%。     

Mg_(96.17)Zn_(3.15)Y_(0.5)Zr_(0.18)合金高压下固溶处理时效硬化研究

在4 GPa高压下对Mg_(96.17)Zn_(3.15)Y_(0.5)Zr_(0.18)合金进行600~800℃固溶处理,之后在200℃进行等温时效处理.利用TEM,HRTEM,SEM,XRD等分析方法研究了高压固溶及随后时效处理后合金的显微组织,并测试了4 GPa高压下固溶处理后合金的时效硬化曲线.结果表明,在4 GPa高压下固溶能大幅提高Zn在Mg基体中的溶解度,Zn的溶解度由常压下400℃固溶后的2.11%(质量分数,下同)提高到4 GPa高压下700~800℃固溶后的约6.60%,获得了过饱和a-Mg固溶体.在随后的200℃温时效过程中,高压固溶合金在较短的时间内即可获得较高的近峰值硬度,4 GPa下800℃固溶的合金近峰值时效硬度高达105 HV,比400℃固溶处理合金近峰时效硬度(81 HV)提高了约30%.HRTEM观察表明,4 GPa高压下固溶合金时效沉淀析出相具有很高的析出密度,且析出相中含有粒状准晶I-Mg_3Zn_6Y相.     

SiC体积分数对铜基复合材料性能的影响

采用热压粉末冶金法引入Al和Mg元素制备SiC/Cu复合材料,研究SiC体积分数对SiC/Cu复合材料性能的影响。采用X射线衍射、阿基米德排水法、三点弯曲法和扫描电镜分析复合材料样品的物相组成、相对密度、力学性能及微观形貌,并测定其导热系数和热膨胀系数,用ROM混合定律和Turner模型预测复合材料的热膨胀系数。结果表明：试样基体中生成了AlCuMg相,强度大幅增加,且以混合型断裂为主;当SiC体积分数较低时,SiC颗粒在基体中分散较均匀。当SiC体积分数为35%时,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数分别为98.81%、478 MPa、254.76 W/(m·K)和11.84×10^-6/K。随着SiC体积分数的增加,SiC颗粒团聚较严重,复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数随之降低,其硬度呈先增加后降低的趋势,在SiC体积分数为45%时达到最大值110 HRB。Turner模型的预测值与复合材料实测值最为接近。     

磷含量对Cu-Fe-P合金组织与性能的影响

通过显微硬度及相对电导率测试、光学显微镜和扫描电镜观察,研究了Cu-2.3Fe-0.05P-0.2Zn(C194)合金与Cu-2.3Fe-0.6P-0.2Zn合金冷轧态与时效态的组织与性能。结果表明:添加0.6%P元素,铜合金内部形成大量Fe2P相,一部分固溶到基体,一部分以颗粒形式弥散存在于合金内,尺寸可达10μm,后续热处理难以消除;Cu-2.3Fe-0.6P-0.2Zn合金的初始加工态性能优于C194合金,但基体中Fe溶质原子的浓度低,电导率上升速率变低;微米级Fe2P颗粒会激发再结晶,再结晶软化作用使得Cu-2.3Fe-0.6P-0.2Zn合金耐热性能低于C194合金。对于C194合金,P不宜过量。     

成形工艺及热处理对Mg-5Zn-2.5Cu合金热物理性能的影响

通过重力铸造和挤压铸造制备了Mg-5Zn-2.5Cu-0.4Zr合金,研究了不同成形工艺和热处理工艺对Mg-5Zn-2.5Cu-0.4Zr热物理性能的影响.结果表明,挤压铸造相比于重力铸造对于合金的热导率有小幅提升,从128.22 W/(m·K)提升至130.35 W/(m·K);但热膨胀系数从22.03×10-6K-...     

微量Sc添加对2070铝锂合金显微组织演变和力学性能的影响（英文）

通过力学测试、SEM、EPMA和TEM对基于Al-3.35Cu-1.2Li-0.4Mg-0.4Zn-0.3Mn-0.1Zr(质量分数,%)的含Sc和不含Sc两种合金的显微组织和力学性能进行研究。研究发现,0.082%(质量分数)Sc元素的添加可形成富含Cu和含Sc的Al3(Sc Zr)粒子和W相颗粒。Al_3(ScZr)粒子可以抑制固溶过程中的再结晶和再结晶晶粒长大;而W相在固溶过程中不易溶解,可使Cu在固溶基体中含量减少,导致在T8时效过程中的含Cu的主强化相T_1(Al_2CuLi)和θ'(Al_2Cu)的分数下降。由于W相的形成,少量Sc的添加导致力学性能下降。     

TCBp及AlNp对Al-9Si-3Cu合金导热及力学性能的影响

采用B掺杂型TiC粒子(TCB_p)及纳米AlN粒子(AlN_p)对Al-9Si-3Cu合金进行晶粒细化及强化处理,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机、激光导热测试仪等对Al-9Si-3Cu合金的微观组织、力学及导热性能进行测试和分析。结果表明:以晶种合金形式添加TCB_p及纳米AlN_p后,Al-9Si-3Cu合金的α-Al晶粒明显细化,AlN_p分布于合金共晶区;铸态合金的抗拉强度和伸长率由209 MPa和4.5%提高至228 MPa和7.3%,分别提高了9.1%和62.2%。经180℃时效6 h后,抗拉强度及伸长率进一步提升至239 MPa和9.6%;添加晶种合金并经时效处理后,Al-9Si-3Cu合金的热导率由197.2 W/(m·K)提升至198.2 W/(m·K)。基于TCB_p及纳米AlN_p的协同作用制备了一种高导热高强韧Al-9Si-3Cu合金。