Sc、Ti、Zr复合微合金化对纯铝组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中添加微量Sc、Zr、Ti元素,研究Sc、Zr、Ti微合金化对纯铝微观组织和力学性能的影响。结果表明:0.2%Sc和0.2%Ti复合添加时合金的组织完全转变成了细小等轴晶,合金强度和塑性同时得到提高。复合添加0.2%Sc、0.2%Zr和0.2%Ti时的细化效果最为显著,合金平均晶粒尺寸下降到62μm,力学性能比0.2%Sc和0.2%Ti复合添加时提高更多。     

Ti、Sc对Al-Mg-Zr合金组织和力学性能的影响

通过向Al-Mg-Zr合金中单独及复合添加微量的Ti、Sc元素,研究了Ti、Sc微合金化对Al-Mg-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-Mg-Zr合金中单独添加0.15%的Ti能显著细化合金的铸态组织,使合金的力学性能得到明显提高。复合添加0.15%的Ti和0.2%的Sc时,细化效果更加显著,合金的平均晶粒尺寸仅为43μm,抗拉强度和伸长率分别提高了约70%和16.4%。原因是Ti、Sc复合添加形成了Al3Ti、Al3Sc、Al3(Ti,Zr)、Al3(Sc,Zr)和Al3(Sc,Ti)等多种金属间化合物相,共同充当形核质点,细化了合金组织。     

Ti、Sc、Zr对铝合金微观组织的影响

制备了含Ti、Sc、Zr的铝合金,测量了平均晶粒直径和硬度,并利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等方法研究其细化及强化机理。结果表明：Ti元素能显著细化合金的晶粒,但不能提高合金的硬度;0.2%Sc对合金晶粒细化不太显著,但对硬度提高非常显著;0.13%Zr添加时,其细化效果略好于0.20%Sc,而对硬度的影响略低于0.20%Sc;当三者同时添加时,得到较好的细化及强化效果。     

Ti、Zr复合微合金化对合金的抗晶粒细化衰退性能影响

采用铸锭冶金法制备了Ti,Zr单独及复合微合金化的铝合金,采用OM、SEM、EDS及XRD等手段,研究并对比了Ti,Zr单独及复合添加时对合金晶粒的细化作用及在不同保温时间下对合金抗晶粒细化衰退性能的影响。结果表明,Ti,Zr复合添加时的晶粒细化效果比等量的Zr或Ti更加优异,且对合金晶粒细化衰退的抑制作用更加显著,当Al-0.15Zr-0.15Ti合金熔体的保温时间长达110 min时,合金仍保持着良好的晶粒细化作用。     

Sc,Zr和Ti对纯铝组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中分别添加等量的Sc,Zr和Ti元素,研究和对比了3种晶粒细化剂对纯铝组织和力学性能的影响。结果表明,0.2%Sc对纯铝的细化效果较弱,但合金的强度和硬度得到很大的提高,且塑性下降不多;添加0.2%Ti时所产生的细化作用优于0.2%Zr,使合金的平均晶粒尺寸减小到160μm左右,同时使合金的强度、硬度及塑性达到了合理的配合。     

微量元素Zr+Sc与凝固速度对铸造Al-Li-Cu-Mg合金组织性能的影响

通过控制微量元素Zr+Sc与凝固速度,对铸造Al-Li-Cu-Mg合金进行熔体处理,研究两种因素对合金微观组织及性能的影响。利用光学显微境、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、万用拉伸机等分别对合金的微观组织标定及力学性能进行分析和测试。结果表明：向Al-5Li-4Mg-3.5Cu基础合金中加入Zr+Sc后,合金的铸态晶粒得到明显细化,基体晶粒形貌由树枝状转变为近似等轴晶。向基础合金中加入0.2%Zr+0.4%Sc时达到晶粒细化极值,继续添加Zr+Sc元素则会降低细化效果,恶化合金组织;经过力学性能测试可知,添加0.2%Zr+0.4%Sc的合金的力学性能有了较大的提高,相比于基础合金抗拉强度提高了约48.57%,伸长率提升了27.93%;快速凝固时,添加0.2%Zr+0.4%Sc合金仅有Al2MgLi、Al3Zr、Al3Sc和Al8.9Li1.1相的析出,析出相的数量很少且尺寸极小。     

Sc、Zr微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金组织与性能的影响

试验研究了Sc和Zr复合微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金铸态显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,复合添加微量Sc和Zr,有效改善了合金铸态微观组织,细化了合金晶粒,使粗大的树枝晶转变为均匀细小的等轴晶。当Sc、Zr含量分别为0.4%和0.2%时,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为275.0MPa、176.0MPa和8.0%,与未添加合金元素的Al-4Cu-1.5Mg合金相比,抗拉强度提高了55.3%,伸长率提高了近3倍。     

La、Zr微合金化对Al-5Mg-0.2Ti合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了含稀土La和Zr的Al-Mg-Ti合金,通过力学性能测试及金相显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射仪,观察分析了La、Zr微合金化对Al-Mg-Ti合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%Zr能有效细化Al-Mg-Ti合金晶粒,说明Ti、Zr的细化作用是相容的,同时基体中析出的脆硬相Al_3Zr能显著提高合金硬度,但弱化了晶粒细化对合金强度和塑性的影响。0.2%La和0.2%Zr复合添加时的细化效果更为显著,合金的平均晶粒尺寸仅为55μm,同时La的添加有效避免了脆硬相Al_3Zr的析出和粗化,使合金的强度和塑性都得到了显著的提高,而硬度变化较小。     

微量钪Sc对5A01合金性能与显微组织的影响

研究了在5A01合金基础上添加0.2%Sc和0.3%Sc后合金的显微组织、力学性能、腐蚀性能及焊接性能。结果表明,微量Sc的加入,初生Al3Sc或Al3(Sc,Zr)粒子可成为有效的非均质晶核,细化合金的铸态晶粒,次生Al3Sc或Al3(Sc,Zr)粒子能有效地钉扎位错和亚晶界,稳定亚结构并强烈抑制合金的再结晶。因此,微量Sc加入使5A01合金基体强度提高,腐蚀性能和焊接性能与5A01合金相当甚至更好。     

添加微量Sc对Mg-3%Li合金组织与性能的影响

用真空感应熔炼炉制备了Mg-3%Li和Mg-3%Li-1%Sc两种不同成分的合金。对Mg-3%Li-1%Sc合金进行了固溶和时效热处理。分析了添加Sc对合金组织及性能的影响。结果表明,添加1%Sc后,Mg-3%Li合金的晶粒细化,组织更加均匀,经200℃×9h时效热处理后,Mg-3%Li-1%Sc合金的硬度更高,综合力学性能得到提高。MgSc点状相在基体上均匀地弥散析出和晶粒细化是合金强化的主要原因。     

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。     

Sc、Er元素在Al-Zn-Mg合金中的作用机理研究

采用直冷半连续铸造法制备了三种不同成分的Al-Zn-Mg-(Sc)-(Er)合金材料。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相变转变温度,测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。结果表明:Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金中添加0.1%Sc+0.1%Er的晶粒细化效果最好,室温拉伸性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达585 MPa、566 MPa和8.3%;添加0.2%Er元素(0.1%Er等量替代0.1%Sc)的合金的晶粒细化效果和室温拉伸性能均明显差于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr-0.1Sc-0.1Er合金;而添加0.4%Er元素(0.3%Er过量替代0.1%Sc)与添加0.1%Sc+0.1%Er元素对于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金在晶粒细化和室温拉伸性能方面带来的增益效果较为接近,但较高含量的Er元素添加容易在合金内部形成偏聚的现象。     

钪含量对7050铝合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜对不同Sc含量的7050铝合金进行了组织分析,并研究了其力学性能。结果表明:Sc元素细化晶粒、抑制枝晶偏析与再结晶现象非常显著;0.17%Sc的铝合金的比不含Sc的铝合金的硬度、抗拉强度与伸长率分别提高13.3 HV、40.4 MPa、2.4%;随着Sc含量的增加,晶粒更加细化,但Sc含量为0.34%的合金比0.17%合金的性能略有下降。     

Ti、Zr微合金化对铝合金再结晶的影响

通过向纯铝中添加等量的Ti,Zr元素,研究了Ti,Zr微合金化对铝合金再结晶的影响。结果表明:添加0.3%Zr时的晶粒细化效果虽不如0.3%Ti明显,但对合金再结晶的抑制作用却更加显著,原因是Al-0.3%Zr合金在后续热处理过程中会弥散析出大量的二次Al_3Zr粒子,这些高熔点的弥散相能强烈地钉扎位错和亚晶界,有效抑制了合金的再结晶。     

微量Sc对AA7085铝合金组织与性能的影响

通过铸锭冶金工艺,制备含微量Sc的AA7085铝合金。采用金相观察、力学性能测试、扫描电镜及透射电镜分析,研究添加0.3%Sc对基体合金的铸态及锻造态的显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.3%Sc能细化铸态合金的晶粒,抑制锻造态合金的再结晶,最终提高基体合金的强度和断裂韧性;含0.3%Sc的合金抗拉强度达到562MPa,断裂韧性KIC(S-L)达到34MPa·m1/2。含Sc的AA7085合金的强化机制主要是Al3(Sc,Zr)相引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。     

Sc、Zr对Al-4Fe合金组织的细化作用

Sc、Zr复合添加到Al-4Fe合金中,改变了合金铸态晶粒的形态。变质剂在合金凝固过程中提供优质的异质形核核心,有效地细化铝基体晶粒;Sc、Zr在初生Al3Fe相周围的富集在一定程度上阻碍了Fe原子在结晶前沿的扩散,抑制了初生Al3Fe相的生长,起到了细化初生相的作用。当加入0.3%的Sc和0.2%的Zr时,合金组织的细化效果相对较好,初生Al3Fe相转变为针状、粒状和花朵状,合金的抗拉强度得到提高。探讨了微量Sc、Zr复合添加对过共晶铝铁合金的细化作用机理。     

Ti、Zr对纯铝微观组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中单独或复合添加微量Zr、Ti元素,研究了Zr、Ti合金化对纯铝微观组织、力学性能及抗细化衰退性能的影响。结果表明:Zr元素能显著提高纯铝的硬度,对晶粒有一定的细化作用,但其细化效果远不及Ti;Ti元素具有较强的晶粒细化效果,但对合金的硬度影响较Zr元素小;当Zr、Ti复合添加时,Ti能明显改善Zr元素对晶粒的细化能力,使细化后的合金达到强度、硬度和塑性的合理匹配。Zr、Ti复合孕育剂具有良好的抗晶粒细化衰退性能,这很大程度上取决于Al3(Ti,Zr)粒子优异的晶粒细化性能、热稳定性能及抑制晶粒长大性能。     

Sc对铸造Al-Li合金组织演变及力学性能的影响

研究了Sc合金化对铸造Al-Li-Cu-Mg合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%的Sc对合金晶粒细化效果显著,同时Sc合金化还会促进时效态合金基体中核/壳状复合结构粒子的析出。在室温及200℃下拉伸时,含Sc合金显示出更优异的强塑匹配性,这归因于细化强化和沉淀强化（δ′-Al3Li相及核/壳状复合结构粒子）的综合作用;当拉伸试验温度升高至300℃时,晶界弱化效应使含Sc合金的强度急剧下降而伸长率显著提升。断口形貌观察发现,基准合金室温的断裂模式为准解理断裂,温度对合金的断裂模式无显著影响;含Sc合金室温的断裂模式为典型的沿晶断裂,200℃下该合金的断裂模式转变为沿晶和穿晶混合断裂,拉伸试验温度提高至300℃,断裂模式最终变为微孔聚集型断裂。     

微量Sc、Ti对商业纯Al拉伸性能的影响

研究了微量Sc、Ti对商业纯Al微结构和室温拉伸性能的影响.发现Sc、Ti联合添加能显著细化纯Al晶粒尺寸,而且细化效果随Ti含量增加而增加.Al-Sc-Ti合金托伸性能的改善主要与次生Al_3(Sc,Ti)沉淀有关,而与晶粒尺寸关系不大.尽管Ti含量增加能适当提高合金的热稳定性和屈服强度,但会导致最大抗拉强度和应变硬化强度降低.     

Sc、Zr微合金化对5356铝合金焊材组织及焊接性能的影响

为提高5083铝合金焊接接头的力学性能,本实验制备了不同Sc、Zr含量的5356焊丝。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)研究了5356焊材铸锭和5083铝合金焊缝的微观组织,并测试了焊件的硬度和拉伸性能。结果表明:单独添加含量为0.2wt%的Sc与Zr均能有效细化5356合金晶粒,添加Zr的细化效果更好。同时添加Sc与Zr能更进一步细化合金晶粒度,分别添加0.2wt%Sc+0.1wt%Zr、 0.2wt%Zr+0.1wt%Sc时,晶粒尺寸约为29μm,较未添加微量元素合金晶粒尺寸减小约78.5%。0.2 wt%Sc以及0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr焊丝可显著细化焊缝晶粒并提升其力学性能。当使用0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr改性焊丝时,焊缝熔化区平均晶粒尺寸为15μm,是使用未改性焊丝制得熔化区晶粒尺寸(62μm)的24%,抗拉强度为343 MPa,提升15%。