Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的析出行为

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析,研究了Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的形貌及其细化合金铸态组织、提高合金性能的机理.从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的Ll2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;铸态合金退火后,α(Al)基体内析出二次Al3(Sc,Zr)粒子,经450℃×3 2h退火,二次Al3(Sc,Zr)粒子尺寸为16 ～ 23 nm,与α(Al)基体完全共格,该粒子钉扎位错和亚晶界,阻碍合金再结晶过程,提高合金再结晶温度;合金经RRA处理后,抗拉强度、伸长率和电导率分别为:667.5 MPa、7.5％和37.8％ IACS,具有良好的综合性能.     

Sc含量对Al-Mg-Sc-Zr合金铸态组织及时效强化的影响

用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及显微硬度仪研究了Sc含量对Al-5.5Mg-0.5Mn-XSc-0.1Zr (质量分数,%) (0.05≤X≤0.50)合金铸态显微组织和时效处理后二次析出相的形貌及其强化作用的影响。结果表明：当Sc含量少于0.09%（质量分数,下同）时,凝固过程中无含Sc相析出,铸锭组织为柱状树枝晶,时效后强化作用有限;当Sc含量在0.16%~0.23%时,凝固过程中析出少量初生及共晶Al3(Sc, Zr)相,这既能够细化晶粒,又不影响时效后二次析出相的热稳定性,时效后合金的硬度也较高;而Sc含量过高（X≥0.23）时,合金中初生和共晶Al3(Sc, Zr)相的含量增多,虽然也能够细化晶粒,但凝固后基体中固溶的Zr含量也会随之降低,导致二次Al3(Sc, Zr)相的热稳定性降低,450 ℃时效24 h后二次析出相粗化严重,强化作用很弱     

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。     

钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响,钪在铝合金中主要以2种形式的化合物存在,一种是合金凝固时从熔体中析出的一次Al3（Sc,Zr）相,另一种是合金铸锭均匀化时析出的二次Al3（Sc,Zr）相,前者是α（Al）晶粒细化剂,有效细化铸态晶粒,而二次Al3（Sc,Zr）粒子强烈钉扎晶粒内位错及亚晶界,有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中合金再结晶.钪是产生强烈析出强化效应的合金元素,含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和延性显著高于不加钪的铝合金.     

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。     

铸态Al-Mg-Sc-Zr合金退火过程中的硬化行为

采用透射电镜、电子探针、拉伸和硬度测试等方法对铸态Al-6Mg-0.2Sc-0.15Zr(质量分数,%)合金在等温退火过程中的硬化行为进行了研究.结果表明,退火过程中Mg分布的变化对合金强度影响不大,细小、弥散的Al3(Sc,Zr)沉淀相的析出产生了显著的沉淀强化作用.合金在300℃下退火,Al3(Sc,Zr)沉淀相粗...     

非晶Al85Y4Nd4Co7合金及其晶化行为

采用单辊旋淬快速凝固方法制备出Al85Y4Nd4Co7的合金薄带,对快速凝固合金进行差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析.结果表明,在铸态时,得到完全非晶组织;经280℃×1.5 h退火,快凝合金中有α-Al析出;经350℃×1.5 h退火处理后,有Al3Y和Al9Co2相析出;450℃×1.5 h退火后,有新相A13Nd和未知相析出,且已有晶粒都明显长大.     

Sc微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-8.0Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.15Zr-xSc合金,对合金进行了固溶、时效处理,测试了不同状态下合金的力学性能和电导率,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜研究了合金不同状态的显微组织。结果表明:添加微量钪形成的一次Al3(Sc,Zr)相可作为异质形核核心,细化合金铸态组织;均匀化退火过程中析出的二次Al3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎位错和亚晶界,有效阻碍固溶处理过程中合金的再结晶;含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率显著高于不加钪的铝合金,经一般固溶及回归再时效(RRA)处理后含0.30%Sc合金的抗拉强度提高36 MPa、屈服强度提高30 MPa、伸长率提高3.0%;采用470℃×60 min+485℃×60 min强化固溶处理,降低合金固溶态的电导率,将合金固溶态以及T6态的抗拉强度分别提高了79.6 MPa、55.8 MPa。     

均匀化退火对Al-6Mg-0.4Mn-0.15Zr-0.04Sc合金时效行为和微观结构影响

采用显微硬度法,光学显微镜,扫描电镜和透射电镜探究了均匀化退火对Al-6Mg-0.4Mn-0.15Zr-0.04Sc合金Al3(Sc,Zr)相时效行为和Mg均匀性的影响。显微硬度结果显示,合金直接在Al-Mg合金的均匀化温度475℃单级退火时,峰值硬度为830 MPa,远低于等时退火时的峰值硬度920 MPa,表明单级均匀化退火时Al3(Sc,Zr)时效强化效果没有充分发挥。因此设计双级均匀化退火,第1级退火在275～350℃进行,使得Al3Sc相弥散析出,300℃具有最高的硬度峰值870MPa,之后进行475℃第2级退火,使得Zr包裹在Al3Sc相长大,硬度进一步上升至920MPa。微观结构分析显示双级退火相比于单级退火球形Al3(Sc,Zr)相更为细小弥散,因此具有更高的强化效果。合金经过300℃,7h+475℃, 15 h双级退火后,不仅枝晶处Mg的偏析完全消除,而且Al3(Sc,Zr)相可以细小弥散析出,从获得了更高强度和再结晶温度。     

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。     

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。     

Influence of intermediate annealing temperature on strength of repeat cold-rolled Al-Mg-Sc-Zr alloy

研究了中间退火温度对多道次冷轧Al-Mg-Sc-Zr合金力学性能的影响.结果表明: 在各道次轧制前采用 400 ℃/ 1 h中间退火, 合金强度无明显变化;采用450 ℃/1 h中间退火, 合金强度随加工次数增加而明显降低. 对其机理分析表明, 冷变形产生的高密度位错等缺陷在较高温度的中间退火过程中为Sc和Zr原子提供了快速扩散的通道, 促进了Al3(Sc, Zr)相颗粒的粗化. Al3(Sc, Zr)颗粒的粗化不但使其阻碍位错运动的能力降低, 而且还削弱了其对回复进程的抑制作用.两种因素的共同作用导致了退火态合金强度的下降.     

中间退火温度对多道次冷轧Al-Mg-Sc-Zr合金力学性能的影响

研究了中间退火温度对多道次冷轧Al-Mg-Sc-Zr合金力学性能的影响.结果表明:在各道次轧制前采用400℃/1h中间退火,合金强度无明显变化;采用450℃/1h中间退火,合金强度随加工次数增加而明显降低.对其机理分析表明,冷变形产生的高密度位错等缺陷在较高温度的中间退火过程中为Sc和Zr原子提供了快速扩散的通道,促进了Al3(Sc,Zr)相颗粒的粗化.Al3(Sc,Zr)颗粒的粗化不但使其阻碍位错运动的能力降低,而且还削弱了其对回复进程的抑制作用.两种因素的共同作用导致了退火态合金强度的下降.     

Al-Sc二元合金中次生Al_3Sc的析出和长大行为

研究了温度、时间等因素对Al-0.4Sc合金时效过程中次生Al3Sc粒子的析出和长大规律及其对合金性能的影响。指出在350、400和450℃下时效,次生Al3Sc粒子长大行为基本符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测;在500℃下时效1h,粒子长大行为接近LSW理论预测值,1h以上,粒子长大速度变慢,与LSW理论偏差较大。当Al3Sc粒子半径在4～40nm的范围内,Al-0.4Sc合金硬度值随着粒子尺寸上升而下降;当Al3Sc半径为4～7.5nm时,硬度为750～850MPa,大约是热处理前的硬度值(200MPa)的3.75～4.25倍,析出强化作用显著;当Al3Sc半径达到40nm时,合金硬度下降到300MPa。     

Al-Cu-Mg-Ag-Sc-Zr合金的均匀化工艺

采用金相显微镜、差示扫描量热仪、扫描电镜、扫描透射电镜研究了Al-Cu-Mg-Ag-Sc-Zr合金的铸态组织及均匀化过程中的组织演变。结果表明:合金的过烧温度为520℃,其最佳双级均匀化工艺为420℃×6 h+515℃×24 h;试验合金经双级均匀化处理后,低熔点共晶相少量残留,基体上均匀地析出细小弥散的Al3(Sc,Zr)粒子。     

含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金多级均匀化热处理中的组织演变

采用扫描示差量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和能谱分析(EDS)等手段研究了含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金铸态与不同均匀化热处理态的显微组织演化和成分分布,测定了该合金铸态组织中的低熔点共晶相的成分和熔化温度,确定了该合金的均匀化处理制度和过烧温度.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金铸态组织晶界上主要的非平衡相为Al2Cu,其熔点为523.52℃.合金经420℃×6h一级均匀化处理后,Al3Zr粒子在基体内二次析出且弥散分布.经515℃× 24h二级均匀化处理后,晶界上的非平衡相大部分溶入基体,枝晶偏析基本消除,晶内各元素分布均匀.该合金的最佳均匀化制度为420℃× 6h+515℃× 24h,均匀化过烧温度为520℃.     

微量钪、锆对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响

对复合添加了稀土元素Sc、Zr的Al-Zn-Mg合金采用光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、差热分析(DSC)等分析和测试方法,探究不同含量的Sc、Zr添加量对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响。结果表明,稀土元素Sc、Zr的复合添加对铸态晶粒产生了细化效果,铸态合金元素大多数偏聚在晶界或者晶内,随着Sc、Zr的含量增加,元素分布趋于均匀,第二相数目开始减少,晶粒大小也逐渐减少。470℃×24 h均匀化退火之后,枝晶组织得到消除,大部分非平衡T相也溶入基体,只有少量难溶的Fe、Si杂质相残留在晶界上,同时合金中重新析出小尺寸的MgZn_2相。随着Sc、Zr含量的增加,第二相的回溶和晶粒细化效果得到了提高。     

大尺寸Al-6Mg-0.3(Sc,Zr)合金铸锭铸态和均匀化态微观组织对比

采用高分辨电镜、透射电镜、扫描电镜、光学显微镜和显微硬度测试等方法,研究大尺寸Al-Mg-Sc-Zr铸锭均匀性及不同温度均匀化后组织性能的变化。结果表明,大尺寸铸锭铸态组织存在组织和性能不均匀,边部冷却速率高,晶粒小、析出相多、硬度高;中心存在镁偏析。均匀化热处理后,中心镁偏析部分消除,发生固溶强化;铸锭析出Al3(Sc,Zr)粒子起到析出强化作用。高于350℃析出粒子的直径大于临界直径,强化机制为Orowan绕过机制。析出粒子直径越大,强度增量△σOr值减小,温度升高而硬度下降。     

Sc和Zr复合微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用水冷铜模一激冷铸造法，制备了三种Sc和Zr含量不同的Al-Zn-Mg-Cu合金薄板材，测试了合金经120℃时效不同时间后的拉伸性能，利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了合金的显微组织。结果表明：采用Sc和Zr复合微合金化可明显细化合金的铸态晶粒组织，抑制合金的再结晶，大大提高合金的强度；Sc含量越高，晶粒细化效果越好，合金强度提高也越大；微量Sc和Zr在Al-Zn-Mg-Cu合金中主要以Al3（Sc，Zr）质点的形式存在，初生Al3（Sc，Zr）粒子是在合金凝固过程中形成的，主要起非均质形核的作用，次生Al3（Sc，Zr）粒子是合金在均匀化处理和后续热处理中析出的，起亚结构强化和直接析出强化作用。     

微合金化元素Zr对5083铝合金组织和性能的影响

在实验室中用井式坩埚炉熔炼铸造了5083和5083+0.1Zr两种铝合金,轧制后在100～450℃范围内退火。通过金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜、电子万能试验机、透射电镜对合金的铸态组织、板材纤维组织、力学性能、耐蚀性能、第二相粒子成分进行了分析,研究了微量元素Zr对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,添加微量元素Zr能够细化合金组织,与未添加Zr相比,添加0.1Zr的5083合金的铸态晶粒尺寸从123μm降至73μm,并使第二相粒子Al₆Mn(Fe)尺寸变小;同时使晶间腐蚀坑变小,合金耐蚀性得到提高。添加微量元素Zr还能抑制合金板材再结晶,300℃退火1 h无明显再结晶现象;尤其是5083+0.1Zr合金经250℃退火1 h,抗拉强度为389.50 MPa,屈服强度为215.62 MPa,伸长率为18.2%,仍完全满足使用要求。