高合金化Al-9Zn-2Mg-2Cu-0.3Ce合金均匀化过程中的组织演变

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC),研究了一种高合金化Al-9Zn-2.0Mg-2Cu-0.3Ce(质量分数,%)合金的铸态微观组织,以及其均匀化过程中微观组织的演变,获得了较优的单级均匀化工艺。结果表明:铸态时,合金晶粒内部枝晶网络发达,Zn、Mg、Cu元素偏聚严重,合金中主要的非平衡凝固相为T(AlZnMgCu) 相和θ(Al₂Cu)相。经过470 ℃×48 h均匀化热处理后,合金中的枝晶网络基本消除,凝固相T逐渐回溶至基体中,主要的残留相为耐高温相Al₂CuMg、Al₈Cu₄Ce和Al₇Cu₂Fe。扩散动力学分析表明,470 ℃退火48 h的单级均匀化工艺足以使合金中的非平衡相回溶至基体中。     

Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸造铝合金的均匀化工艺及组织演变

对Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸态合金进行不同双级均匀化处理,采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、差示扫描量热仪和光学显微镜等,研究了该合金的铸态组织及其在均匀化过程中的组织演变。结果表明:铸态组织主要由α-Al、粗大Al₂Cu相以及少量AlZnMgCu、Al₇Cu₂Fe相组成,合金元素枝晶偏析严重。经470 ℃×12 h均匀化处理后,AlZnMgCu相已基本回溶至基体;第二级均匀化温度由490 ℃逐渐升高到520 ℃或者延长保温时间,Al₂Cu相逐渐回溶至基体,合金元素分布趋于均匀。合金过烧温度为520 ℃,最佳双级均匀化制度为470 ℃×12 h+510 ℃×32 h,该制度与均匀化动力学计算结果基本一致。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺研究

摘 要:利用金相显微镜,差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。研究结果表明：该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8h 530~535℃/22~24h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg,Zn,Ag,Fe,Mn元素的AlCu相和Al2Cu 相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu,Zn,Mg,Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu,Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

7075铝合金的热处理工艺与组织性能研究

研究了固溶和时效热处理对锻态7075合金显微组织、硬度和拉伸力学性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,锻态7075合金中的第二相主要为Al7Cu2Fe、η(Mg Zn2)和S(Al2Cu Mg)相;经过固溶处理后,晶界处η(Mg Zn2)相已经回溶至基体中;固溶温度为480℃时组织中存在Al7Cu2Fe相,而η(Mg Zn2)和S(Al2Cu Mg)相消失;随固溶温度升高,合金显微硬度先上升后减小,在470℃时显微硬度最高;随固溶时间延长,显微硬度先上升后降低,在240 min时硬度最大;延长时效时间,合金抗拉强度和屈服强度都有所提高,而断后伸长率略有降低;7075合金经470℃×240 min固溶以及125℃×24 h时效后可以获得良好的强度和塑性。     

时效处理对7022铝合金组织与弯曲性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸和弯曲试验等研究了时效处理对7022铝合金组织及弯曲性能的影响。结果表明,固溶处理后7022铝合金基体中依然含有大量黑色不溶第二相,且这些相主要由α-Al、MgZn₂、Al₂CuMg和Al₇Cu₂Fe相组成。随着时效的进行,Al₂CuMg和Al₇Cu₂Fe相逐渐溶解,与MgZn₂相性质相似的Mg(Zn, Cu, Al)₂相析出,同时晶粒逐渐长大,产生明显的析出强化效应。试样的抗弯强度主要受到第二相颗粒的数目、尺寸以及晶粒尺寸的影响。110 ℃×10 h时效条件下,合金拥有弥散分布的细小第二相颗粒和合适的晶粒尺寸,具有较好的抗弯强度和抗拉强度,其数值分别为21.7 MPa、608 MPa。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺

利用金相显微镜、差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。结果表明:该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8 h+530~535℃/22~24 h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg、Zn、Ag、Fe、Mn元素的Al Cu相和Al_2Cu相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu、Zn、Mg、Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al_2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu、Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

均匀化退火工艺对7050铝合金组织演变与再结晶影响

研究了均匀化退火工艺对7050铝合金铸态组织演变、Al₃Zr弥散相析出及其变形组织再结晶的影响。研究结果表明：均匀化退火过程中缓慢升温时，Zn元素扩散速率明显高于Mg元素和Cu元素，且Zn在铝基体中的固溶度较大，所含的Zn元素扩散回溶到铝基体后，T相(AlZnMgCu相)转变成高熔点的S相(Al₂CuMg相);采用低温段缓慢升温替代低温段保温工艺，同样能够促进Al₃Zr弥散相的形核析出，对抑制后续变形组织再结晶有同等效果。7050铝合金铸锭的均匀化退火温度可采用470℃+480℃复合均匀化制度，通过合理控温工艺即可促进Al₃Zr弥散相的均匀析出，同时有效消除低熔点T相和高熔点S相，该工艺可推广应用至7050铝合金工业化生产，达到提质降本增效作用。     

高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金铸态及均匀化态组织

采用热力学计算软件计算了一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固相,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了合金的铸态、均匀化态组织。研究结果表明,合金的铸态组织主要由MgZn_2+Mg(Al,Cu,Zn)_2+α(Al)+(极少量)θ(Al_2Cu)相构成;450℃48 h均匀化退火后,Mg(Al,Cu,Zn)2仍有大量残留,470℃24 h均匀化退火后则完全回溶。     

Li含量对高Cu铝锂合金均匀化处理的影响

通过金相显微分析(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、能谱分析(EDS)和电子探针显微分析(EPMA),研究了不同Li含量对高Cu铝锂合金铸态组织和均匀化处理的影响。结果表明：铸态高Cu铝锂合金的晶界和枝晶间有大量非平衡结晶相存在,主要为富Mg和Ag的Al-Cu相、T_B(Al₇Cu₄Li)相和θ(Al₂Cu)相;Li含量对铸锭枝晶间距和第二相种类有明显的影响,当合金中Li含量较高时,枝晶间距较小,T_B(Al₇Cu₄Li)相的占比较大;当合金中Li含量较低时,枝晶间距较大,θ(Al₂Cu)相的占比较大。θ(Al₂Cu)相占比越大,均匀化处理需要的时间越长,低Li合金、中Li合金和高Li合金适宜的均匀化制度分别为(470℃,16 h)+(500℃,40 h)、(470℃,16 h)+(500℃,24 h)和(470℃,16 h)+(500℃,8 h)。     

Al-4Cu-Mg-Er合金均匀化制度研究

通过扫描电镜观察、XRD物相定性分析,研究了Al-4Cu-Mg-Er合金相组成及其均匀化制度.结果表明:Er元素主要以Al8Cu4Er相形式存在于铸态合金中;Al8Cu4Er相与Al2Cu相在合金铸态组织中共生于晶界,形成典型的枝晶偏析;Al8Cu4Er相在合金晶界凝固时比Al2Cu相优先析出,生长为典型的枝晶组织.与Al2Cu相相比较,Al8Cu4Er相的熔点较高,为难溶相,成为该合金均匀化制度的制约因素.经400℃×6h+495℃×24h均匀化处理后,Al8Cu4Er相回溶至基体,合金晶界变薄,均匀化效果明显.     

Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构转变

通过电子探针微分析(EPMA)等手段研究了Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构演变。结果显示:铸态时,晶界上存在大量共晶网络状Al₂Cu相及Al₆(Mn,Cu)相,初生Al₃(Sc,Zr)和Al₂CuMg相形成较少, 并没有发现W(AlCuSc)相。在520 ℃下均匀化,Al₂Cu相在12 h后就几乎完全回溶,16 h彻底溶解,这与均匀化动力学分析得到的14.1 h基本吻合,而Al₆(Mn,Cu)相并不能溶解,且在均匀化过程中会形成一些粗大的、不连续排列的W相颗粒,可见添加Sc会影响均匀化过程中的组织变化。     

Mn元素在7A99铝合金中微观组态分布的研究

通过半连续铸造方式向7A99铝合金中添加0.4%Mn(质量分数)元素,采用SEM、TEM、HRTEM与三维原子探针(3DAP)开展Mn元素在7A99铝合金铸锭、均匀化以及固溶时效过程中的微观组态分布的研究。结果表明,Mn元素在7A99铝合金铸锭中主要以晶界处鱼骨状的含AlZnMgCuMn的MgZn2型非平衡共晶化合物形式存在;均匀化处理后,Mn元素在7A99铝合金中主要以Al₆Mn析出相与断续、细小、颗粒状的含AlZnMgCuMn的S型(Al₂CuMg)第二相形式存在;固溶处理后,Mn元素主要以Al₆Mn析出相形式存在,其尺寸范围处于0.2~1μm;120℃时效过程中,Mn元素始终主要以与尺寸稳定、与铝基体非共格的Al₆Mn析出相形式存在;Mn元素在120℃时效过程中未析出新相,且未参与影响7A99铝合金中Zn、Mg元素的时效析出行为。     

Microstructural evolution of high strength 7B04 ingot during homogenization treatment

The evolution of the microstructure and phases of the direct chill semicontinuous casting ingot of 7B04 super-high strength aluminum alloy during homogenization treatment was studied with metallographic analysis, scanning electron microscopy（SEM）, energy spectroscopy and differential scanning calorimetry（DSC）. The results show that a considerable amount of non-equilibrium eutectics containing AI, Zn, Cu and Mg exist in the direct chill semicontinuous casting ingot of 7B04 super-high strength aluminum alloy, and their melting point is 478℃. During homogenization treatment at 470℃, these eutectics dissolve into the matrix partly, coarsen and also transform into Al2CuMg phase whose equilibrium melting point is 490℃ in the alloy. Moreover, the homogenization treatment at 470℃ for 72 h results in the disappearance of the non-equilibrium eutectics though Al2CuMg phase can not dissolve completely.     

Overheating temperature of 7B04 high strength aluminum alloy

The microstructure and overheating characteristics of the direct chill semicontinuous casting ingot of 7B04 high strength aluminum alloy, and those after industrial homogenization treatment and multi-stage homogenization treatments, were studied by differential scanning calorimetry(DSC), optical microscopy(OM) and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy(SEM-EDX). The results show that the microstructure of direct chill semicontinuous casting ingot of the 7B04 alloy contains a large number of constituents in the form of dendritic networks that consist of nonequilibrium eutectic and Fe-containing phases. The nonequilibrium eutectic contains Al, Zn, Mg and Cu, and the Fe-containing phases include two kinds of phases, one containing Al, Fe, Mn and Cu, and the other having Al, Fe, Mn, Cr, Si and Cu. The melting point of the nonequilibrium eutectic is 478 ℃ for the casting ingot of the 7B04 alloy which is usually considered as its overheating temperature. During industrial homogenization treatment processing at 470 ℃, the nonequilibrium eutectic dissolves into the matrix of this alloy partly, and the remainder transforms into Al2CuMg phase that cannot be dissolved into the matrix at that temperature completely. The melting point of the Al2CuMg phase which can dissolve into the matrix completely by slow heating is about 490 ℃. The overheating temperature of this high strength aluminum alloy can rise to 500-520 ℃. By means of special multi-stage homogenization, the temperature of the homogenization treatment of the ingot of the 7B04 high strength aluminum alloy can reach 500 ℃ without overheating.     

固溶处理对TiB2/7050Al复合材料组织与性能的影响

研究了固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响规律。结果表明,TiB₂/7050Al复合材料内的可溶性第二相主要为MgZn₂(η相)、AlZnMgCu(T相)和Al₂CuMg(S相)。η相在470℃已完全溶解,T相在476℃开始溶解,S相在491℃下可完全溶解。随固溶温度的升高,复合材料的强度整体呈上升趋势,但伸长率先增加后降低。在480℃固溶时,复合材料同时具备高强度和高塑性,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为658 MPa、719 MPa和11.3%;继续升高固溶温度至490℃,虽然可使铝基体内残余S相完全溶解,但也使基体再结晶晶粒异常长大,降低了复合材料的塑性。     

Phase relations and hydrogenation behavior of Sr(Al1−xMgx)2

The phase relations and hydrogenation behavior of Sr(Al_1−xMg_x)₂ alloys were studied. The pseudobinary C36-type Laves phase Sr(Al,Mg)₂ was found as a structural intermediate between the Zintl phase and the C14 Laves phase. The single-phase regions for the Zintl phase, C36 phase and C14 phase, were determined to be x=0–0.10, 0.45–0.68 and 0.80–1, respectively. The Mg-substituted Zintl phase Sr(Al_0.95Mg_0.05)₂ can be hydrogenated to Sr(Al,Mg)₂H₂ at about 473 K. However, the Sr(Al,Mg)₂H₂ directly decomposes into SrH₂ and Sr(Al,Mg)₄ starting at 513 K. When the temperature is 573 K, the C36 Laves phase Sr(Al_0.5Mg_0.5)₂ can be hydrogenated into SrMgH₄ and Al, while the C14 Laves phase Sr(Al_0.1Mg_0.9)₂ is hydrogenated into SrMgH₄, Mg₁₇Al₁₂ and Mg.     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。