触变成形ZA27合金的微观组织

通过OM、SEM和XRD对触变成形并经5年自然时效的ZA27合金的微观组织进行了观察。结果表明:经触变成形后的ZA27合金由球状初生粒子α′相、晶间的二次凝固组织及半固态成形时没有凝固完全的小液池组成。共晶方式主要为离异共晶及其中"蜂窝"状棒状共晶,部分区域出现不规则层片共晶。ZA27合金在后期的冷却和自然时效过程中,经过了一系列的相变,β相发生胞状分解,形成规则的共析α+η层片组织或不规则的复杂形状组织,从一些层片区域逐渐向低铝的α′相区域中心生长为粗大的层片组织,当其生长被α′中心的连续分解所阻挡时,在其芯部形成细小的α+η颗粒组织。     

ZA27合金的微观组织

用SEM和TEM对金属型铸造并经 18个月自然时效的ZA2 7合金的微观组织进行了观察。结果表明 :ZA2 7合金凝固的初生相为富Al的树枝状α′相 ,随后在α′相周围形成一层富Zn的包晶 β相 ,最后剩余液体发生共晶反应 ,共晶 β优先依附于包晶 β相形核、长大 ,而共晶 η则在包晶 β相间形成一层薄膜 ,在有些区域则形成棒状共晶组织 ;在随后的冷却及时效过程中 ,β发生胞状分解形成规则的共析α η层片组织或不规则的复杂形状组织 ,共析胞以共晶 η相为基形核 ,并向枝晶中心生长 ,使α′相也分解为层片α η组织 ,当其生长被α′中心的连续分解所阻挡时 ,致使其芯部形成细小的α η颗粒组织 ;富Cu的ε相存在于所有 η相中     

热型连铸锌铝合金定向凝固线材的组织分析

对热型连铸锌铝合金定向凝固线材的铸态及热处理组织进行了观察、分析和讨论。结果表明：热型连铸锌铝合金线材的显微组织为定向生长的平行柱状枝晶组织;共晶合金ZA5的枝状芥是的每个枝晶都由多层片状共晶β和η两相构成,过共晶合金的组织为初生树枝晶和枝晶间共晶组织,其中ZA8,ZA12初生相为β相,ZA22和ZA27的初生相是α相。     

锌侣合金热型连铸定向凝固的组织和性能

热型连铸锌铝合金线材定向凝固实验研究结果表明：热型连铸锌铝合金线材显微组织为定向生长的平行柱状枝晶。共晶合金ZA5共晶的枝晶都由多层片状β和η两相构成,过共晶合金的组织为先共晶相枝晶和枝晶间共晶,与普通铸造材料相比,抗拉强度和硬度显著提高,但伸长率有所下降。从ZA5到ZA12、ZA22和ZA27,强度依次递升,其中ZA27的综合力学性能最佳。退火可使枝晶偏析减少,虽然强度略有降低,但塑性可得到改善。     

Zn-Al合金中Al和Cu对α′相和β相分解速率的影响

利用XRD研究了Al和Cu对Zn-Al合金中α′和β相分解速率的影响.结果表明,Cu元素的加入提高了α′相或β相的稳定性,减缓了时效过程中的分解速率,这是由于ε相的析出在某种程度上制约了α′相或β相的分解.ZA27合金的β相和Zn-40Al二元合金的α′相所需时间基本相同（4320min）,但在时效的初期（0～500min）,β相的分解速度远远高于α′相的;而ZA40合金的α′相即使时效时间延长到10 080 min时仍未完成分解.ZA27合金和ZA40合金α′相或β相的分解伴随着四相反应α＋ε→T＇＋η.     

超高压力对ZA27合金非平衡凝固组织和性能的影响

研究了高压凝固条件下ZA27合金凝固组织的变化。高压凝固ZA27合金的宏观组织为致密的网状结构，每个晶粒由相互平行的二次枝晶所构成，而且二次枝晶具有一定的方向性，最后凝固组织并非（β η）共晶体，而是单一的η相，高压也增加了Zn在α相以及Al在η相中的固溶度。同时高压使ZA27合金的二次枝晶臂间距（DAS）减小，硬度获得大幅度的提高。     

锌铝合金热型连铸定向凝固的组织和性能

热型连铸锌铝合金线材定向凝固实验研究结果表明 :热型连铸锌铝合金线材显微组织为定向生长的平行柱状枝晶。共晶合金ZA5共晶的枝晶都由多层片状β和η两相构成 ,过共晶合金的组织为先共晶相枝晶和枝晶间共晶 ,与普通铸造材料相比 ,抗拉强度和硬度显著提高 ,但伸长率有所下降。从ZA5到ZA12、ZA2 2和ZA2 7,强度依次递升 ,其中ZA2 7的综合力学性能最佳。退火可使枝晶偏析减少 ,虽然强度略有降低 ,但塑性可得到改善     

Zr变质及热处理对ZA27合金组织与性能的影响

制备了Zr含量为(质量分数)O.2%和O.5%的ZA27合金铸锭,并对合金进行了370℃×12 h固溶处理及100℃人工时效处理.结果表明,O.2%的Zr可以使ZA27合金发达的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶,起到显著的变质作用,而Zr含量为O.5%的合金中出现粗大的杆状Al<,3>Zr化合物,导致细化晶粒效果减弱.固溶处理后,合金中过饱和的初生a′树枝晶转变为细小的(α+η)两相组织,少量ε-CuZn<,5>相存留于α晶界上.Zr含量为O.2%的合金中α晶粒变得更加均匀、细小.此外,Zr变质可以显著提高ZA27合金时效处理的峰值硬度,并延迟了对应的时效时间.     

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响

对ZA27合金进行了变质处理和热处理试验.XRD分析和金相研究表明,变质处理不改变合金的相结构,但Ti和zr的存在影响初生a-A1相凝固前沿的溶质分布和成分过冷,阻碍了树枝晶生长和二次枝晶的形成,使粗大的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶.370℃×10 h固溶处理表明,变质处理有利于η相的均匀分布.320℃×3h和320℃×18 h退火表明,变质处理有明显的抑制共晶组织粗化的效果.     

冷却速率对Zn-30Al-1Cu合金组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了冷却速率对Zn-30Al-1Cu合金微观组织的影响.结果表明,Zn-30Al-1Cu合金初始凝固组织主要由初生相α’相、包围在初生相周围的包晶β相和共析组织(α+η)组成,共析组织由包晶β相分解而来.凝固后期共析胞向枝晶中心生长,使α相分解为层片α+η组织.随冷却速率增大,初生相由枝晶状变成等轴晶粒,尺寸也越来越小,沉积态晶粒尺寸最细小,铸态晶粒尺寸最大.冷却速率提高Cu元素在基体相中的固溶度,沉积态合金中没有发现富铜相ε,Cu元素全部固溶到基体中;普通铸造和快速凝固合金中均发现富铜相ε,它们存在于枝晶间和η相中.     

固溶时效处理对TC6合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能测试等方法,研究了固溶时效处理对TC6合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明：TC6合金经过900 ℃固溶处理后,合金由片层α相、针状马氏体α′相以及β相组成;而经过1000 ℃固溶处理后,合金主要由针状α′马氏体相和β相组成。对不同固溶温度下的合金样品进行时效处理,针状α′马氏体相完全分解为α相和β相。并且随着时效温度升高,β相的相对含量逐渐增大。通过对比,TC6合金经过900 ℃固溶后在500 ℃下进行时效处理后综合力学性能达到最佳,此时的抗压强度和屈服强度为2000 MPa、1061 MPa,硬度值为499 HV0.2。     

Characterization of Microstructure of Permanent Mold Cast Zinc Alloy ZA27

The microstructure of permanent mold cast zinc alloy ZA27 was examined by SEM and TEM after natural aging for 18 months. It was found that the primary α‘ phase, peritectic and eutectic β phases all decomposed into the equilibrium well-formed α η lamellae or irregular α η structure through cellular reaction. The cell colonies nucleated on the interdendritic eutectic η layer and grew into the primary dendrites, thus first making the β phase in the dendrite edges decompose, and then the α‘ phase in the dendrite cores. The products from the α‘ phase appeared in regular lamellae rather than irregular particles. In addition, a fine, dense transitional phase α‘m containing 27.8 mass% AI, with a fcc crystal structure and lattice parameter of about 0.4013nm, formed in α lamellae. Copper was preferentially concentrated in Zn-rich η phase and existed in the form of Cu-rich ε phase (CuZn4) particles, with hcp crystal structure and parameters a=0.274nm,c=0.429nm and c/a=1.567.     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能

对Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金进行固溶时效处理,随后使用光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、拉伸试验以及冲击性能试验,分析固溶时效对合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能的影响。结果表明,固溶处理后的微观组织中发生初生α相尺寸变小并趋于等轴化,尺寸较小的初生α相发生溶解并消失,其β转变组织变得不明显,经时效后的微观组织中析出大量α_s相,β转变组织更加明显。经固溶处理后,组织均由α+α′+α″相构成,经时效处理后,组织由α相和β相构成。合金经固溶处理后,其抗拉强度为1336 MPa,屈服强度为1070 MPa,断后伸长率为6%,断面收缩率为22%,冲击吸收能量为16 J。经时效处理后,强度随时效温度升高而升高,塑性趋势与之相反,其冲击性能几乎没有变化。合金经固溶处理后的拉伸与冲击断口微观形貌均由韧窝构成,为典型的韧性断裂。经时效处理后,拉伸和冲击断口的微观形貌有明显的高低起伏,随着时效温度的升高,韧窝的尺寸和数量减少,并出现撕裂棱以及空洞,断裂类型有向脆性断裂转变的趋势,但仍以韧性断裂为主。     

均匀化处理及冷却方式对Mg-Y-Zn合金显微组织及硬度的影响

利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和硬度测试等方法研究了均匀化处理以及冷却方式对Mg-Y-Zn合金显微组织及硬度的影响。结果表明:铸态合金的组织由α-Mg基体、连续网状分布的层片状LPSO相及不规则块状Mg24Y5共晶相构成。均匀化处理过程中,Mg24Y5共晶相逐渐溶解,层片状LPSO相沿平行片层方向向晶粒内部持续生长直至贯穿整个晶粒,并在垂直片层方向发生聚集粗化。相较于水冷态合金,炉冷态合金晶粒内部析出细小弥散的针状相。硬度测试结果表明:均匀化处理初期,合金硬度得到一定程度的提升;进一步延长均匀化处理时间,合金硬度降低。其次,炉冷态合金硬度低于水冷态合金。     

热处理对WE43镁合金显微组织和力学性能的影响

采用低压铸造制备了WE43镁合金,使用OM、SEM、EDS研究了热处理前后合金的显微组织及元素分布情况,并对其力学性能进行测试,分析热处理对其力学性能的影响。结果表明,WE43镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和晶界上的Mg₂₄Y₅共晶相组成。经过520℃×10h+225℃×14h热处理后,WE43镁合金主要由α-Mg基体、方块相团簇、少量残余Mg₂₄Y₅共晶相及针状的时效析出相组成。与铸态合金相比,热处理后WE43镁合金的抗拉强度和屈服强度显著提高,分别达到305.9 MPa和191.8 MPa,但伸长率下降至3.1%。     

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。     

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160 ℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al₂Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al₂Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。     

时效对Fe基合金激光重熔层组织和性能的影响

利用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和电化学工作站等,对比分析了Fe基合金原始热喷焊层、在500 ℃经不同时间时效处理后激光重熔层的组织和性能。结果表明,火焰喷涂后的热喷焊层组织较粗大,经激光重熔后组织明显细化,由较细小的树枝晶间均匀分布着层片状共晶组织构成;随时效时间的增加,重熔层中距离共晶组织较近的柱状晶球化,基体中Cr₇C₃、Cr₂₃C₆型碳化物进一步析出,弥散分布在枝晶间层片状共晶组织上;时效6 h所获得的激光重熔层组织硬度最大,可达507 HV0.5,随时效时间继续增加,硬度有所下降,但仍高于未经时效处理时的激光重熔层组织硬度;热喷焊层经激光重熔,耐腐蚀能力显著提高到最强,时效6 h的激光重熔层耐腐蚀性降低不明显,时效48 h的激光重熔层的耐腐蚀性则明显降低。     

非平衡凝固条件下Zn-5Al合金的组织形成

对Zn-5Al合金采用液淬凝固和定量金相统计试验,考察了合金在非平衡冷却凝固过程中组织的形成和转变。研究表明:合金在非平衡凝固下析出初生富铝相α,它随着冷却速度的提高是逐渐减少的;初生相逐渐从胞状向树枝状转变。Zn-5Al合金在非平衡凝固条件下因析出初生相而获得亚共晶组织,冷速较大时共晶组织皆无明显的共晶核心,并且共晶层片组织逐渐变细,有的甚至无法看到,只有在共晶团搭界处才可看出明显的层片,共晶团内部的共晶层片基本呈无序状态。通过对本试验结果探讨,定性得到了锌铝合金共晶共生区相图,为以后研究Zn-5Al合金在非平衡凝固条件下凝固结晶提供了一些参考。     

Microstructural evolution during containerless rapid solidification of Ni–Mo eutectic alloys

Ni–45%Mo hypoeutectic, Ni–47.7%Mo eutectic and Ni–50%Mo hypereutectic alloys are rapidly solidified during containerless processing in drop tube. The microstructures of Ni–47.7%Mo eutectic alloy are composed of lamellar eutectic plus anomalous eutectic of Ni and NiMo phases. When the droplet size decreases, the volume fraction of anomalous eutectic becomes larger. The structural morphology transforms into Ni dendrite plus lamellar eutectic in very small droplets which are highly undercooled. The microstructures of Ni–45%Mo hypoeutectic alloy are characterized by primary Ni dendrite plus lamellar eutectic, whereas those of Ni–50%Mo hypereutectic alloy consist of NiMo dendrite plus lamellar eutectic. For both off-eutectic alloys, the experimental results show that the microstructure evolution depends mainly on droplet size. In the case of Ni–45%Mo hypoeutectic alloy, with the decrease of droplet size, the primary Ni phase transforms from dendrites to equiaxed grains. As for Ni–50%Mo hypereutectic alloy, when droplets become smaller and smaller the microstructural transition proceeds from primary NiMo dendrite plus lamellar eutectic to anomalous eutectic. The calculated highest undercoolings of the three alloys are 226, 182 and 135 K, respectively. By classical nucleation theory, Ni phase is the primary phase to nucleate for Ni–47.7%Mo eutectic alloy. The TMK eutectic growth and LKT/BCT dendritic growth theories are applied to analyze the rapid solidification process and investigate the microstructural transition mechanisms. The coupled zone of Ni–Mo eutectic alloy has also been calculated on the basis of TMK and LKT/BCT models, which covers a composition range from 45.7% to 57.1% Mo.