DC铸造Al-12Si-0.65Mg-xMn合金中第二相的形成

采用LSCM、XRD、SEM、TEM及其附带的EDS,结合相图分析研究了半连续铸造(DC铸造)Al-12Si-0.65Mg-(0~2.27)Mn(质量分数,%)合金铸锭中的第二相及其形成过程。结果表明,Al-12Si-0.65Mg合金铸锭中存在α-Al、共晶Si、Mg_2Si和p相(Al_8Mg_3FeSi_6),它们分别是在567℃通过L+Al_5Fe Si→α-Al+Si+Al_8Mg_3FeSi_6、555℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si及550~554℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si+Al_8Mg_3FeSi_6反应形成的。当合金中添加Mn时,α-Al枝晶明显细化,同时合金铸锭中出现α-Al(FeMn)Si相;当Mn含量(质量分数,下同)从0.10%增加至2.27%时,α-Al枝晶形貌、尺寸及数量无明显变化,α-Al(FeMn)Si数量增多而尺寸不变;当Mn含量达到1.07%时,合金在647℃通过L+Al_6Mn→α-Al+Al_9Mn_4Si_3反应生成尺寸约80 mm的Al_9Mn_4Si_3,其中溶解了少量Fe形成Al_9(FeMn)_4Si_3,随Mn含量增加其数量增多而尺寸不变;经550℃均匀化处理后,合金中的Mg_2Si相溶入基体消失,共晶Si、p相和α-Al(FeMn)Si相球化成颗粒状,Al_9(FeMn)_4Si_3相形貌、尺寸及数量几乎不变,Al-12Si-0.65Mg-(0.10~2.27)Mn合金基体中析出尺寸约几百纳米的Al_9(MnFe)_2Si_3弥散相粒子,其数量随Mn含量增加而增多。     

Mg对6061再生铝合金凝固特性和热裂行为的影响

利用约束杆模具测试不同Mg含量(0.9%,1.0%,1.2%,1.4%和1.7%)对6061再生铝合金热裂敏感性(HTS)的影响,采用双电偶热分析法研究6061再生铝合金凝固行为、凝固过程特征温度等。试验结果表明,合金热裂敏感性随着Mg的加入先减小后增大;在Mg含量为1.2%时,合金有最小的热裂敏感性。Mg的加入促使初生α-Al、Al_(13)Fe_4和α-AlFeSi的析出温度降低,Mg_2Si析出温度升高,合金凝固温度区间ΔT和易脆温度区间ΔT_V均降低。6061再生铝合金热裂是合金在易脆温度区间ΔT_V收缩和共晶反应收缩共同作用的结果。合金Mg含量低时,ΔT_V比较大,凝固收缩应力大导致热裂敏感性大;随着Mg含量增加,ΔT_V减小,凝固末期Mg_2Si相增多,共晶转变收缩量大引起热裂。     

3103铝基PS版析出相的第一性原理研究

采用基于密度函数理论(DFT)的全势线性缀加平面波(FPLAPW)的方法,结合JMat Pro软件,研究了3103铝合金PS版凝固过程中的析出相与基体间费米能级差异及其弹性性质等。结果表明:在3103铝基PS版中除α-Al之外,存在的析出相主要有α-Al(Fe,Si)、Al_6Mn、Al_(18)Cr_2Mg_3、Mg_2Si、Al_3Ti,Al_3Zr、Al_2Cu以及Mg Zn_2相;其中Mg_2Si电极电位与Al基体相差最大,最易与基体形成微腐蚀电池,使PS版的耐腐蚀性下降。通过计算各个相的形成热及结合能,表明除α-Al(Fe,Si)相之外,各个相的形成均为放热过程且Al_3Ti、Al_3Zr相结合能最大,结构最稳定。     

热处理对含钪6061铝合金组织和力学性能的影响

研究了Sc含量以及固溶、时效热处理对6061铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加Sc可以有效细化铸态6061铝合金晶粒尺寸,提高力学性能,Sc的最佳添加量为0.2 mass%。固溶+时效可以进一步提高6061铝合金的力学性能,不含Sc的6061铝合金最佳热处理工艺为570℃×1 h固溶+175℃×8 h时效,含0.2 mass%Sc的6061铝合金为570℃×1 h固溶+185℃×5 h时效,时效过程中析出的与基体存在共格关系的β″(Mg_5Si_6)针状相、Al_3Sc纳米颗粒起强化作用。     

大规格高纯净6463铝合金铸锭的均匀化处理工艺

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜研究了均匀化温度和时间对高纯6463铝合金微观组织及第二相形貌的影响。结果表明:高纯6463铝合金铸锭的枝晶相由细长棒状Al_9Fe_2Si_2和针状或片状初生Mg_2Si组成,随着均匀化温度的升高和时间的延长,细长棒状Al_9Fe_2Si_2发生球化、分解形成颗粒状Al_(12)Fe_3Si,而针状或片状Mg_2Si则全部回溶入基体。大规格高纯净6463铝合金铸锭较为合理的均匀化温度应570～616℃,均匀时间应≥24 h,可使大多数细长棒状β-AlFeSi发生球化、分解成颗粒状α-AlFeSi。     

热处理对6061铝合金组织与力学性能的影响

对建筑用6061铝合金进行了不同温度的均匀化退火处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对比分析了铸态和热处理态6061合金的显微组织的变化,研究了6061合金热处理前后的电导率和力学性能变化规律。结果表明,半连续铸造6061铝合金中的主要物相为α-Al基体、Mg_2Si、β-AlFeSi相和α-Al_(12)(FeMn)_3Si_2相;均匀化退火温度超过580℃时,6061铝合金开始发生过烧现象;随着均匀化退火温度升高,合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率都表现为先增加而后降低的趋势,在均匀化退火温度为575℃时取得最大值;6061铝合金适宜的均匀化退火温度为575℃。     

铸态6061铝合金均匀化热处理工艺

借助DSC、SEM、EDS等手段分析了均匀化热处理工艺参数对6061铝合金组织与力学性能的影响规律。结果表明:铸态6061铝合金中析出相主要包括Mg_2Si、β-Al_5FeSi、β-Al5(FeMn)Si及少量的α-Al_(12)(FeMn)_3Si_2。随均匀化加热温度升高,铸态合金枝晶网状组织变得不连续,且基体逐渐析出大量弥散相。当均匀化温度超过580℃时,基体出现复熔球,即合金出现过烧现象。加热温度在550~590℃范围内,合金的强度和塑性随均匀化加热温度的升高,呈先增大后减小的趋势,在575℃时达到最佳值;延长保温时间,合金的强度增大,而塑性则先减小后增大。     

Mn/Cr复合变质对15%Mg_2Si/再生A356-1.5%Fe基复合材料中富Fe相形态的影响

利用Mn/Cr复合对15%Mg_2Si/再生A356-1.5%Fe基复合材料进行变质处理,利用SEM、EDS、热分析等方法研究Mn/Cr添加量对复合材料中富Fe相形态的影响规律及其机制,并探讨Mn/Cr添加量对复合材料各物相的凝固结晶特性顺序的影响。富Fe相形态随着Mn/Cr添加量的变化而改变,未变质时,富Fe相形态主要为长针状;Cr(1.0%,质量分数)含量较多时,富Fe相形态主要为骨骼状;Cr和Mn含量均为0.5%时,富Fe相形态主要以颗粒状为主,此时变质效果最佳;而当Mn(1.0%)含量较大时,富Fe相形态则主要呈现花瓣状。未变质复合材料凝固结晶顺序为:初生Mg_2Si相(649.8℃)、α-Fe相(629.8℃)、π-Fe相(618.3℃)、Al+Mg_2Si共晶(578.3℃)、Al+Mg_2Si+Si三元共晶(556.7℃);随着Mn含量的不断增加,富Fe相的初始形核温度与基体形核温度差增大,其形核生长时间增加,Fe相尺寸不断增大,数目相对减少。     

6061铝合金中富铁相在均匀化过程中的相变机理

采用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和透射电镜(TEM),研究6061铝合金中富铁相在均匀化过程中的转变和析出行为.结果表明:Mn元素直接参与6061铝合金中富铁相的相变过程,使富铁相由板条状的β-AlFeSi相转变成颗粒状的α-Al(FeMn)Si相,在560℃未发现明显的β-Al5FeSi→α-Al8Fe2Si的相变过程;在均匀化过程中,析出块状Al8Fe2Si相和颗粒状Al167.8Fe44.9Si23.9相,其中,Al167.8Fe44.9Si23.9相的析出速度受β-Al5FeSi→α-Al8Fe2Si的相变过程影响.     

合金成分对Al-Zn-Mg-Cu合金凝固结晶相的影响

采用Jmat-Pro热力学相图计算软件对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固过程及其结晶相形成规律进行了模拟。结果表明,Al-7.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金非平衡凝固过程中先后形成了Al_3Zr、α(Al)、Al_3Fe、Mg_2Si、Mg Zn_2和Al_7Cu_2Fe相。不同合金中的η(Mg Zn_2)、T (Al Zn Mg Cu)和S(Al_2Cu Mg)相的结晶温度区间分别为473.5～476℃、465～482℃和475～479℃。η(Mg Zn_2)、T(Al Zn Mg Cu)相的形成依赖于Zn/Mg比,且随着Cu含量的增加而减少。S(Al_2Cu Mg)相的生成量随Zn、Mg含量的增加而减少,随Cu含量的增加而增加。     

钎焊芯材3003铝合金添加Zn元素相变机理研究

通过金相显微镜、扫描电镜、能谱和Jmatpro相软件研究了3003铝合金添加Zn后的相变机理。对α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相中Fe/Mn元素含量比的变化进行了讨论。结果表明,Zn的添加可降低3003铝合金Al_6(Fe,Mn)的凝固结束温度,使Al_6(Fe,Mn)的凝固过程延长,但对在凝固过程中形成Al_6(Fe,Mn)的含量影响不大。添加Zn可促进3003铝合金热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相的转变程度。同时,添加Zn可增加3003铝合金中α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相中Fe/Mn元素含量比,有利于提高该合金的加工性能。     

Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织研究

通过重熔-凝固试验,研究了接近AA5083合金成分的Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织。结果表明:Fe和Si元素对Al-5Mg-0.8Mn有重大影响,促进了金属间化合物Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si的形成。当Fe、Si含量很低时,Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织非常简单,只是在α-Al基体上零星散落着一些细小的Al_6(Fe,Mn)共晶相。当Fe、Si含量较高时,合金中不但出现了大量粗大的Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si共晶相,而且,共晶相Al_6(Fe,Mn)呈现多种不同的形态,而Mg2Si相主要呈汉字状。     

变质及T6热处理对ZL111铝合金组织的影响

研究了变质处理+T6热处理对ZL111铝合金组织的影响。结果表明:Y和Sr复合变质处理使ZL111铝合金中的α-Al分布均匀,α-Al从未变质的80～100μm细化到30～40μm,共晶硅由针块状转变为圆点状;T6热处理后,Y和Sr复合变质的ZL111铝合金α-Al保持了原先的变质效果,共晶硅呈球状且分布均匀,并在晶界析出弥散分布的第二相Cu Al_2及Al_9Fe Mg_3Si_5。     

6000系铝合金中的含Mn相

6000系铝合金主要含镁和硅以及少量锰,锰在该系列合金中的作用是强化合金,使再结晶温度提高20～100 K等。铸态6000合金中的含锰相为β-AlFeSi;6061合金中的析出相为α-Al(MnFe)Si,经560℃均匀化处理2 h后,该合金的析出相为Al_(167.8)Fe_(44.9)Si_(23.9);6005合金中的含锰相晶体为简单立方结构。     

深过冷三元Fe_(35)Cu_(35)Si_(30)合金的液相分离与枝晶生长特征（英文）

采用熔融玻璃净化技术研究了三元Fe_(35)Cu_(35)Si_(30)合金的液相分离与枝晶生长特征。实验获得的最大过冷度为328 K(0.24T L)。结果表明,合金在深过冷条件下具有三重凝固机制。当过冷度小于24 K时,α-Fe相为初生相,凝固组织为均匀分布的枝晶。过冷度超过24 K之后,合金熔体分离为富Fe区和富Cu区。在过冷度低于230K的范围内,Fe Si金属间化合物为富Fe区的初生相;当过冷度高于230 K时,Fe_5Si_3金属间化合物取代Fe Si相成为富Fe区的初生相。随着合金过冷度的增加,Fe Si相的生长速率逐渐升高,而Fe_5Si_3相的生长速率将逐渐降低。在富Cu区,初生相始终为Fe Si金属间化合物。能谱分析表明,富Fe区和富Cu区的平均成分均已严重偏离初始合金成分。     

2A70耐热铝合金铸态组织及均匀化处理工艺

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)及X射线衍射分析仪(XRD),分析2A70耐热铝合金的铸造组织,研究其合理的均匀化热处理制度。同时,采用Thermo-Calc热力学计算软件,模拟Al-2.4Cu-1.5Mg-1.1Fe-1.1Ni合金的非平衡凝固路径,分析2A70合金在凝固过程中的析出相种类,并计算该合金低熔点共晶组织的转变温度,为研究2A70合金的铸态组织及均匀化工艺提供理论依据。结果表明:模拟计算所得2A70合金在凝固过程中主要析出α-Al、Al_2CuMg、Al_2Cu、Al_9FeNi、Al_7Cu4Ni及Al_7Cu_2Fe,与实验分析结果一致,且计算所得低熔点共晶组织转变温度可近似替代实验结果;该合金合理的均匀化热处理制度为490℃/12~16 h+520℃/12 h,在高温长时均匀化过程中,非平衡共晶组织得到较彻底的回溶,Al_9Fe Ni、Al_7Cu_4Ni及Al_7Cu_2Fe难溶相未发生明显变化。     

AlSi20/8009铝合金在加热至熔点附近温度和冷却过程中的相演变（英文）

将AlSi20/8009铝合金加热至熔点附近温度后进行冷却,利用差热扫描量热仪、扫描电子显微镜、能量分散谱仪和X射线衍射仪研究外加Si对Al_(12)(Fe,V)_3Si弥散体相演变的影响。结果发现,当AlSi20/8009铝合金在580～600°C保温时,Al_(12)(Fe,V)_3Si和Si相演变成为针状Al_(4.5)Fe Si相和富V纳米相。提高保温温度至620～640°C,Al_(4.5)Fe Si相和纳米相逆向演变为Al_(12)(Fe,V)_3Si相和Si相,其中Al_(12)(Fe,V)_3Si相具有粗大六边形形貌。当AlSi20/8009铝合金在640°C保温后冷却至570°C或更低的温度时,Si相和粗大六边形Al_(12)(Fe,V)_3Si相演变成片状Al_(4.5)Fe Si相和富V纳米相,这是一种不同于Al-Fe-Si三元体系的Al_(4.5)FeSi相的新型形成路径。     

3104合金均匀化过程中金属间化合物的演变

利用金相显微镜、扫描电镜等对不同温度、不同时间均匀化的3104合金中化合物的转变情况进行研究。结果表明,3104合金铸锭组织中的粗大化合物主要为(Fe Mn)Al_6相,少量为α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相,其相对比例10%。均匀化过程中(Fe Mn)Al_6相向α-Al_(12)(Fe Mn)3Si相转变,随温度升高和保温时间延长,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相比例增加,在580和600℃保温20 h后,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相比例达80%以上。转变过程中,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相中产生细小密集的铝点,随时间延长铝点合并而变得粗大稀疏。同时,晶粒内析出Al_(12)Mn_3Si弥散相,500℃均匀化时弥散相尺寸细小密度最大。随温度升高,弥散相尺寸增大密度减小,580和600℃保温后弥散相尺寸粗大,分布稀疏。因此,580和600℃均匀化可以获得较合理的化合物比例和弥散相分布。     

均匀化退火对5052含Er铝合金显微组织的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了单级、双级和三级均匀化热处理对新型5052含Er铝合金显微组织的影响。结果表明,合金经560℃/30 h高温均匀化热处理后,铸态组织中存在的非平衡共晶相大部分发生回溶,未溶的共晶相是Al_3Fe和Al-Fe-Er等富Fe相,第2级较低温的均匀化热处理有利于富Fe共晶相的球化和尺寸细化。研究结果还显示,均匀化制度显著影响析出相的析出行为。560℃/30 h单级均匀化后的缓冷过程中有大量杆状β′(Al_3Mg_2)和球状Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr相析出,但分布、尺寸很不均匀,析出相的总体积分数最高,为7.4%;第二级均匀化有利于细小均匀的Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr纳米析出相形成,其中第2级均匀化温度为150℃时更有利于其弥散形核,析出相数量密度最高(20.3μm~(-1))、尺寸最细小(平均半径14 nm);采用三级均匀化处理可以在控制粒子尺寸的前提下,获得较高的数量密度。     

预退火处理对等通道转角挤压双辊铸轧AA3003铝合金显微组织演变的影响（英文）

添加少量锆元素对双辊铸轧AA3003铝合金进行改性。在450℃对合金进行退火处理产生Al_3Zr析出相,同时出现富Mnα-Al(Mn,Fe)Si相。由等通道转角挤压引起的大塑性变形致使合金的晶粒细化且硬度增加。电子背散射衍射及透射电镜观察结果显示在热处理变形后期预先退火处理对合金显微组织变化的影响。对于变形前未进行退火处理的合金,在450℃退火时,其位错回复和α-Al(Mn,Fe)Si相析出使再结晶提前发生。由于预变形退火使固溶体中Mn原子含量降低,因此,在变形过程中对合金进行预变形退火处理会使回复更容易发生。Al_3Zr析出相能促进再结晶过程的进行。