稀土La和Ce及超声处理对ZL201铝合金显微组织及抗拉强度的影响

本工作研究了稀土元素La和Ce的添加量及超声处理对铸态ZL201铝合金显微组织形貌、晶粒大小和抗拉强度的影响。结果表明:添加适量的稀土元素可有效抑制晶粒长大,进而细化枝晶和晶粒尺寸。添加稀土元素的ZL201-0.2%(质量分数,下同)La合金抗拉强度为207MPa,ZL201-0.6%Ce合金抗拉强度达到223MPa,分别比未添加稀土元素的ZL201合金提高了10.7%和19.3%。经超声处理后,ZL201-0.1%La合金抗拉强度达到247 MPa,比未经超声处理的ZL201-0.1%La合金提高了50.6%;ZL201-0.3%Ce合金抗拉强度达到226 MPa,比未经超声处理的提高了10.2%。     

SiC对ML174铝合金组织及力学性能的影响

目的 改善ML174铝合金组织,提高其力学性能.方法 通过向ML174铝合金中添加不同质量分数的SiC,研究其对合金组织和性能的影响.结果 SiC在ML174铝合金中为形貌不规则的多边形,多存在于Si相附近,且有少量团聚现象.SiC粒子的质量分数为1.0％时,ML174铝合金组织得到细化的效果最佳,共晶硅由较宽的条带状变为细小的短棒状,分布更为均匀弥散,初晶硅的数量增多,尺寸减小,力学性能也有较大的提高,未添加SiC的合金室温抗拉强度和伸长率分别为370 MPa和0.6％,与添加后结果(405 MPa,1.0％)相比,其室温抗拉强度和伸长率分别提高了9.5％和66.7％.结论 SiC质量分数为1.0％时可以改善ML174铝合金组织并有效提高其力学性能.     

挤压态Mg–9Al–Zn–0.5RE–Ca–Si合金微观组织和力学性能

目的 改善AZ91镁合金在温度超过120℃时的力学性能。方法 在AZ91合金中添加Ca、Si和La/Ce混合稀土元素。在360℃下等温挤压,平均挤压速度为1.2 mm/s,挤压比为30︰1,以探究Ca、Si和La/Ce混合稀土元素对AZ91合金力学性能、物相组成和显微组织等的影响。结果 在AZ91挤压态合金中,与添加Si元素相比,Ca元素对挤压态合金的力学性能影响更大。在室温时,Mg–9Al–Zn–0.5RE–Si挤压态合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是254 MPa、306MPa、7.0%,而Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca挤压态合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是308 MPa、330 Ma、7.1%。Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca–0.5Si挤压态合金室温力学性能最佳,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是351 MPa、383 MPa、7.4%,说明Ca、Si这2种元素的协同作用可同时提高室温下AZ91合金的强度和塑性。在150℃和200℃下,Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca–0.5Si合金仍然具有最佳的力学性能。在150℃下,其屈...     

Sr+Er复合变质对AlSi10MnMg合金微观组织、导热及力学性能的影响

本工作以AlSi10MnMg为基础合金，通过添加Sr、Er的方法对合金进行复合变质处理，研究不同添加量下Sr、Er对AlSi10MnMg合金微观组织、导热性能、力学性能的影响规律，力图实现AlSi10MnMg合金导热、力学性功能一体化。结果表明：在金属型铸造工艺下，添加Sr能够有效改善合金中共晶Si形貌，在此基础上添加稀土元素Er能够在改善共晶Si形貌的同时进一步细化共晶Si。此外，Sr、Er能够细化AlSi10MnMg合金中α-Al的二次枝晶间距，进而提升合金的导热性能及力学性能。当添加0.05%Sr+0.3%Er时，合金变质效果及性能提升最显著，相比未变质的合金，其二次枝晶间距降幅达到67.3%,共晶Si长宽比降幅达到46.1%。性能方面，合金导热率提升17.4%,达到179.32 W/(m·K);磨损性能提升11.2%;抗拉强度提升34.58%,达到221.96 MPa;伸长率提升104.48%,达到15.97%。     

稀土元素对连续铸挤Al-Mg-Si合金组织性能的影响

目的 制备6201(Al-Mg-Si)加稀土的6种铝合金线材,以获得合金细化的组织,高的强度和导电率。方法 借助光学显微镜、透射电镜、X射线分析、扫描电镜和微机控制的拉伸机等手段,研究稀土元素La, Ce, Y, Sc, Er对连续铸挤6201铝合金微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。结果 组织观察发现,Sc对晶粒细化效果最明显,横断面晶粒尺寸小于50 μm,Ce次之,晶粒尺寸为100 μm,添加La, Er的合金晶粒尺寸为100~150 μm,而添加Y的合金晶粒尺寸大于200 μm;对6201合金晶粒细化由强到弱的顺序为：Sc, Ce, La, Er, Y。TEM研究发现,含Ce合金中存在含Si和Ce的第二相颗粒和位错。XRD研究发现,含Ce的合金中,α-Al, Fe3Si, Al12Mg17, SiO2, AlCe3, Ce5Si3相存在。SEM断口观察发现,含Ce合金的断裂机理为韧性断裂。力学性能研究发现,含Sc的试样抗拉强度最高,为245 MPa,含Ce试样次之,为238 MPa,且含稀土元素La, Er, Y的抗拉强度均低于216 MPa,6201合金抗拉强度为192 MPa,说明稀土元素对合金具有强化作用;导电性能研究发现,添加稀土的6201合金的导电率介于43.5IACS%~48.5IACS%之间,含稀土的试样导电率低;稀土元素对导电率影响由高到低的顺序为Y, La, Ce, Er, Sc,其中Sc降低导电率的程度最大。结论 稀土元素对6201合金具有强化作用但对合金的导电率有不利影响。     

稀土Er对A356铝合金微观组织和力学性能的影响

针对传统的A356铝合金,添加稀土元素是改善其微观组织并提高力学性能的有效途径。本工作通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段来研究稀土Er对铸态A356铝合金组织和性能的影响。结果表明,稀土元素Er是一种能够显著改善A356合金铸态组织的优良变质剂。Er的加入细化了初生α-Al相,二次枝晶间距降低,枝晶臂直径减小,同时对铸态组织中的共晶Si起到了变质作用。当Er含量达到0.4%(质量分数,下同)时,细化效果最为显著,二次枝晶间距由53.6μm减小到17.5μm,共晶硅形貌也由粗大的板条状转变为短棒或圆粒状。与A356合金相比,添加0.4%Er的合金样品的抗拉强度和伸长率分别提高了15.1%,29.8%。     

钕对ER5183铝合金焊丝及接头性能与组织的影响研究

研究了稀土钕对ER5183铝合金焊丝及接头性能与组织的影响。结果表明，当Nd元素添加量为0.1%～0.4%(质量分数)时，随着Nd元素含量的增加，ER5183铸态合金第二相沿晶界网状分布的趋势受到抑制，逐渐变为颗粒状弥散分布，直径8.0 mm的连铸铝线材的抗拉强度和塑性大幅提高，5083铝合金焊缝区晶粒细化程度逐渐提高，接头抗拉强度和塑性也显著增强。当添加0.4%(质量分数)Nd时，连铸铝线材的抗拉强度和断后伸长率分别为300 MPa、24%,较未添加Nd分别提高了约14%、50%;接头抗拉强度和断后伸长率分为310 MPa、17.3%,较未添加Nd分别提高了约19%、55%,接头焊缝区域的显微硬度也增大。进一步增加Nd元素添加量至0.5%(质量分数)时，第二相沿晶界开始偏聚，连铸铝线材的抗拉强度略有提高但塑性下降，焊缝区晶粒进一步细化但组织均匀性恶化，接头强度和塑性都开始下降。综上，Nd在5183焊丝中的添加量为0.4%(质量分数),对于提升焊丝以及焊缝的综合性能最佳。     

铸造铝合金半连续铸棒组织与性能均匀性研究

目的 研究ZL114A合金和ZL205A合金半连续铸棒不同部位的力学性能与微观组织,分析铝合金半连续铸棒的均匀性。方法 分别对半连续铸棒的中心位置、R/2位置、边缘R位置进行取样,对比分析各部位的力学性能及微观组织。结果 ZL114A合金的抗拉强度为338~355 MPa,断后伸长率为9%~11.5%;ZL205A合金的抗拉强度为465~485 MPa,断后伸长率为12%~15%。与铸棒中心位置相比,铸棒边缘R位置的晶粒尺寸更小,性能也更优异,但ZL114A合金铸棒的边缘R位置存在夹渣缺陷,导致其力学性能低于铸棒中心位置的力学性能。结论 采用半连续铸造工艺制备的ZL114A合金和ZL205A合金均具有细小、均匀的微观组织,且组织越细小的部位,力学性能越高,存在凝固缺陷的部位,力学性能较低。     

Al-5Ti-1B加入速度对8079合金铸轧铝板坯组织及力学性能的影响

目的 优化晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度,以改善8079铝合金铸轧板坯质量。方法 用电解铝液配料直接铸轧生产8079铝合金铸轧板坯,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能力学实验机等手段,研究了在晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度(175、185、195、205 mm/min)不同时铝合金铸轧板坯显微组织和力学性能的变化规律,并对其影响机理进行了探讨。结果 随着晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度的增大,铸轧板坯晶粒尺寸先急剧减小后趋于平缓,其抗拉强度和断后伸长率先增大后减小。当加入速度为175 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸约为110 μm,其抗拉强度和断后伸长率分别为113.0 MPa和22%;当加入速度为185~195 mm/min时,铸轧板坯晶粒细小、分布均匀,尺寸为57~59 μm,其抗拉强度不低于134.3 MPa,断后伸长率不低于36.0%;当加入速度为205 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸变化不大,尺寸约为56 μm,但在基体组织中开始出现偏析聚集现象,力学性能急剧下降,抗拉强度仅为89.7 MPa,断后伸长率仅为16.7%。能谱检测结果表明,铸轧板坯夹杂缺陷主要由Ti、Al、O、Fe和Si等元素组成,夹杂缺陷的存在破坏了基体组织的连续性。结论 当晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度为185~195 mm/min时,8079铝合金铸轧板坯具有更优的显微组织和力学性能。     

粉末冶金含铜无磁钢平衡块的组织与性能研究

采用高锰预合金粉C0.3-Mn19-Fe,添加5%~20%的电解铜粉,通过PM工艺制备无磁钢制品,研究铜含量对粉末冶金高锰无磁钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:用高温推舟炉在1 280℃,N_2-H_2气氛下保温1.5 h,材料的显微组织为奥氏体、铜相和孔隙;材料的抗拉强度和断后伸长率均随铜含量的增加呈先升后降趋势;当铜含量为15%时,抗拉强度和断后伸长率最高,分别达到645 MPa和14.88%。     

An investigation on the precipitated phases and mechanical properties of cerium modified 2024 aluminum alloy

The effects of the addition of rare earth cerium on the cast microstructure and mechanical properties of 2024-T6 aluminum alloy were investigated in this work. The specimens for room-temperature tensile tests were prepared with a T6 heat treatment. Experimental results indicated that the cerium modified alloys showed refined grains, higher hardness, and strength values at room temperature. The hardness and the strength of the cerium modified alloys initially increased and then decreased as the cerium content increased. The maximum tensile strength was obtained at the 0.6 wt.% cerium modified 2024 aluminum alloy. This was improved from 464 MPa to 612 MPa. Simultaneous increases in the tensile strength and hardness were proposed to result from the refined α-aluminum dendrites, the formation of aluminum-rare earth intermetallic compounds at the grain boundaries and the grains, the more homogeneously distributed nano-scale S precipitates, and the smaller T diffusion phase.     

Effects of Composition and Thermal Cycle on Transformation Behaviors, Thermal Stability and Mechanical Properties of CuAlAg Alloy

The phase transformation behavior, mechanical properties, and the thermal stability of CuAlAg alloy were studied and minor rare earth (0.1 wt pct La Ce) was added to improve the mechanical property of the studied alloy. It was found that Ag addition in the CuAl binary alloy can improve the stability of martensitic transformation and high Al content leads to the disappearing of martensitic transformation. The tensile strength and strain of the Cu-10.6Al-5.8Ag (wt pct) alloy were measured to be 383.5 MPa and 0.86%, respectively. With rare earth addition, the tensile strain increased from 0.86% to 1.47%. The CuAlAg alloy did not exhibit martensitic transformation on the second heating process. Its poor thermal stability still needs to be improved.     

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5峰时效态超高强韧Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr(质量分数)挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ′纳米片状析出相和棱柱面β′纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa和14.5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的发展趋势。     

稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响

为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。      

含Sn稀土镁合金成分的正交设计研究

目的 为进一步扩大镁合金的应用范围,以ZM2为基础合金成分,引入Sn元素,设计一种性能优异且经济成本相对低廉的含Sn稀土镁合金。方法 采用正交试验设计方法,选取正交表L9,对Mg-Zn-Ce-Zr-Sn合金成分配比进行研究,综合考虑抗拉强度、延伸率、硬度3项指标,得出最优成分配比;对Sn元素的含量进行调控,对比分析合金组织及力学性能,验证当Sn元素的质量分数为0.2%～0.4%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-x Sn合金的组织与性能是否最佳。结果 Mg-Ce-Zn-Zr-Sn合金的优选成分如下：Zn的质量分数为4.0%～4.5%、Ce的质量分数为1.2%～1.5%、Sn的质量分数为0.2%～0.4%。优选合金成分为Mg-(4.0～4.5) Zn-(1.2～1.5)Ce-0.6Zr-(0.2～0.4)Sn。极差分析及影响因素主次分析结果表明,新引入的Sn元素对合金的综合力学性能有着重要的影响。组织及力学性能分析结果表明,当Sn的质量分数为0.2%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-x Sn合金具有最为优良的组织及力学性能,抗拉强度、延伸率、布氏硬度分别为212 M...     

稀土元素Nd对高铝镁合金组织性能的影响

:研究了稀土Nd含量对Mg-10Al-Zn合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加稀土后,合金主要由α-Mg相、β-Mg₁₇Al₁₂相和Al₂Nd相组成,其中Al₂Nd相成片状分布。Nd含量为2.5%时,其抗拉强度和伸长率最大,分别为130 MPa和4.37%。该稀土镁合金的断裂为塑性断裂。      

Effects of trace amount addition of rare earth on properties and microstructure of Sn–Ag–Cu alloys

Ternary lead free solder alloys Sn–Ag–Cu were considered as the promising alternatives to conventional SnPb alloys comparing with other solders. In the present work, effects of trace amounts of rare earth Ce on the wettability, mechanical properties and microstructure of Sn–Ag–Cu solder have been investigated by means of scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis systematically. The results indicate that adding trace amount of rare earth Ce can remarkably improve the wettability, mechanical strength of Sn–Ag–Cu solder joint at different temperature, especially when the content of rare earth Ce is at about 0.03%, the tensile strength will be 110% times or more than that of the lead free solder joint without rare earth Ce addition. Moreover, it was observed that the trace amount of rare earth Ce in Sn–Ag–Cu solder may refine the joint matrix microstructure, modify the Cu₆Sn₅ intermetallic phase at the copper substrate/solder interface, and the intermetallic compound layer thickness was reduced significantly. In addition, since rare earth Ce possesses a higher affinity to Sn in the alloy, adding of rare earth Ce can also lead to the delayed formation and growth of the intermetallic compounds of Ag₃Sn and Cu₆Sn₅ in the alloy.     

稀土元素对轧制Mg–Zn–Zr合金板材微观组织和力学性能的影响

目的 为了使Mg–Zn–Zr合金在热加工过后具有良好的力学性能及变形各向同性,在Mg–2Zn–0.5Zr合金中添加不同含量的稀土元素,研究稀土元素对Mg–2Zn–0.5Zr合金轧制后微观组织和力学性能的影响规律,以解决变形镁合金织构强、变形各向异性强的问题。方法 通过添加不同含量（0.2%和0.8%,质量分数）的混合稀土元素,采用轧制的方法制备镁合金板材。通过SEM（扫描电子显微镜）、EDS（能谱仪）、EBSD（背散射电子衍射）和电子万能试验机等对镁合金板材的成分、微观组织、织构以及拉伸过程中的应力–应变曲线进行分析。结果混合稀土元素的添加会明显提高Mg–Zn–Zr合金板材的轧制成形性,可以起到细化晶粒、弱化轧制织构的作用,能够提高材料的伸长率并改善力学性能的各向异性。混合稀土元素会与Mg、Zn在晶界处形成第二相,但并不会影响稀土元素的织构弱化效果。与较低稀土元素（质量分数为0.2%）时相比,当混合稀土元素含量较高时（质量分数为0.8%）,合金材料的力学性能各向异性更优,这主要是由于添加较多的稀土元素,形成了{■}织构,使添加较多稀土元素的合金材料的织构强度更强。结论 随着混合稀土元素...     

稀土元素对原位合成TiB_2/Al复合材料组织和性能的影响

采用原位合成法研究稀土元素Ce,Sc,Er对TiB_2/Al复合材料TiB_2颗粒和基体组织的影响,并对复合材料的拉伸性能进行分析。结果表明,稀土元素的添加显著改善了复合材料的组织和性能。添加0.3%(质量分数)Sc和Er的复合材料的TiB_2颗粒分布相对均匀,稀土元素Er对基体合金的组织细化效果最显著,其次是Sc。添加稀土Sc和Er元素的复合材料拉伸强度较好,分别提高了32%和31%,添加稀土Er元素的复合材料伸长率最佳,提高了85%,因此,其拉伸性能也最佳。添加稀土元素Sc和Er后,复合材料的断裂形式为微孔聚集型的韧性断裂。稀土元素对复合材料的作用机理表现在两方面:一是稀土元素的添加改善了复合材料的润湿性,并抑制了TiB_2颗粒的团聚;另一方面,稀土元素的添加使得基体合金组织细化,从而提高了复合材料的拉伸强度。