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-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。     

Al-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu合金均匀化过程中Al2CuMg相的消除

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-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu(wt%)合金在均匀化过程中难溶相Al₂CuMg的形成以及实现其充分溶解的工艺。结果表明:铸态时,合金中主要的非平衡凝固相为Mg(Zn, Al, Cu)₂相,Zn、Mg、Cu元素偏聚严重。经过470 ℃×40 h一级均匀化后,虽然Mg(Zn, Al, Cu)₂相逐渐回溶至基体中促进了合金中枝晶网络的基本消除,但合金中形成了一种耐高温的有害相Al₂CuMg。进一步采用485 ℃×14 h的高温均匀化工艺实现了合金中耐高温相Al₂CuMg的充分回溶。扩散动力学分析表明,470 ℃×40 h+485 ℃×14 h的双级均匀化工艺足以使合金中的非平衡相回溶至基体中。     

Cu含量对含Sc铝锂合金显微组织和力学性能的影响

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、扫描电镜和透射电镜等观察手段研究Cu含量对含Sc铝锂合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在Sc元素含量基本不变的情况下,Cu含量为4.2%(质量分数)的合金在均匀化过程中会形成W(Al Cu Sc)相,且该相在固溶时也不会完全溶解到α(Al)。在相同Sc含量条件下,随着α(Al)中Cu含量的下降,w(Cu)/w(Sc)变小,均匀化后形成的W相数量会明显降低,直至消失。由于W相对合金力学性能不利,其数量的减少可以增加合金中有效固溶Cu原子的数量,从而提高合金性能,W相的形成抑制合金中Al3(Sc,Zr)粒子的析出形成。     

基于同步辐射与第一性原理计算的Al/Cu钎焊界面组织与接头性能研究

界面脆性化合物对Al/Cu钎焊接头力学性能影响显著,明晰界面化合物的形成、生长行为与块体性质对调控界面组织与接头性能至关重要。本文借助同步辐射X射线成像技术对加热与冷却过程中Al/Cu钎焊界面组织演变进行动态表征,利用第一性原理计算对界面化合物的块体性质进行计算,研究了界面化合物的形成次序、模量与键合特征。结果表明,界面Al₂Cu与Al₄Cu₉化合物在冷却过程中形成,小平面枝晶状Al₂Cu化合物为初生相,从原始界面处凝固析出,且二次枝晶臂呈非对称性;与母材接触后发生扩散反应形成层状Al₄Cu₉化合物。界面化合物具有金属键与共价键的混合键合特征,Al₄Cu₉化合物具有较高的结合能、体积弹性模量、剪切模量、杨氏模量与硬度,可提高Al/Cu钎焊接头硬度,降低塑韧性。     

Ce对Al-5Cu合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪、同步热分析等手段，研究了Ce含量对Al-5Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入Ce元素后，除了α-Al和Al₂Cu相外还会生成针状Al₈CuCe₄相。合金固相线温度升高，液相线温度降低，凝固温度区间缩短，α-Al得以有效细化和均匀化。随着Ce含量增加，共晶Al₈CeCu₄相逐渐增多，Al₂Cu相在Al₈CeCu₄相边缘附着生长，逐渐形成了沿晶界分布的封闭网状结构。经过T5热处理后Al₂Cu相以粒状弥散析出，基体Cu含量增大，耐热性强的Al₈CuCe₄相形态基本不变。合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均先增大后减小。当Ce含量为0.3%时，合金力学性能最优，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为320 MPa、238 MPa和13.6%,较铸态的明显提高。     

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-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能

研究了Al-6.3Zn 2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能.研究表明,在金属型铸造条件下,Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金的铸态组织为近等轴晶,相组成为α（Al）基体、枝晶间α（Al）+η（MgZn₂）共晶、晶内游离η相（MgZn₂）、少量T相（Mg₃Zn_xCu₃-_xAl₂）及少量颗粒状Al₇Cu₂Fe.固溶处理后,原铸态组织中的η（MgZn₂）相大部分溶解消失,但形成新的沿晶界分布的S相（Al₂CuMg）.实验确定了固溶态Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金较优的单级和双级时效工艺.与单级时效工艺相比,采用双级时效工艺处理后,抗拉强度由480 MPa增加至490 MPa,延伸率由0.2%增加至2.2%.     

Ti、Sc、Zr联合添加对7005铝合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、硬度计、MTS810液压伺服试验机、EDS能谱仪等手段研究了Ti、Sc、Zr联合细化的7005铝合金变形前后的显微组织和性能。结果表明,Ti、Sc、Zr联合细化的7005铝合金具有最小的晶粒度,最优的力学性能,比细晶铝锭(GRAI)单独细化或者Sc、Zr联合细化的效果好,抗拉强度比国家标准提高了约24%,伸长率提高了55%。这是因为Ti、Sc、Zr联合细化的合金在凝固过程中形成了与基体共格的一次Al₃(Sc_xZr_1-x)和Al₃(Sc_xTi_1-x)粒子,起到了异质形核的作用,细化了合金晶粒尺寸。合金在均匀化和固溶时效处理后析出了大量弥散分布、热稳定性高并与基体共格的Al₃(Sc_xZr_1-x)粒子,提高了合金的硬度和强度。     

Cu、Li质量比及微量Sc、Ti元素添加对铝锂合金均匀化工艺的影响

采用熔铸法制备了不同Cu和Li含量，Cu、Li质量比及Sc、Ti元素添加的铝锂合金，通过金相组织观察、阳极覆膜金相观察、DSC测试、扫描电镜(SEM)观察、EDS元素分析等研究Cu、Li含量及Sc、Ti元素添加对铝锂合金均匀化优化工艺规律的影响。结果表明：铸态合金中存在粗大Al₂Cu相，含Ag、Zr(Sc)的晶界Al-Cu相和晶界AlCuMnFe(Ti)难熔相三种成分粒子；铝锂合金中优选均匀化温度随着Cu含量的升高而提高，并随着Cu、Li质量比的升高而降低；Sc元素的添加有利于优选均匀化温度的降低；Sc、Ti元素的复合添加促进优选均匀化温度的提高。     

CF／Al—4.5Cu复合材料界面产物的反应与生成机制

利用挤压铸造法制备了ＣＦ／Ａｌ－４．５Ｃｕ金属基复合材料，研究了该材料基体凝固过程中界面产物的反应与生成机制。实验结果表明：当界面反应温度高于５００℃时，生成Ａｌ４Ｃ３的办以应可自发进行，反应的活化能Ｑ＝２５４ｋＪ／ｍｏｌ．Ａｌ４Ｃ３的结晶与生长规律表现为：首先Ａｌ４Ｃ３依附在碳纤维表面形核；碳原子通过已形成的Ａｌ４Ｃ３和液态铝合金扩散，Ａｌ原子则通过Ａｌ４Ｃ３和液态铝合金扩散，Ａｌ原子则通过Ａｌ     

First-principles investigation on stability and electronic structure of Sc-doped θ′/Al interface in Al−Cu alloys

The properties of Sc-doped θ′ (Al₂Cu)/Al interface in Al−Cu alloys were investigated by first-principles calculations. Sc-doped semi-coherent and coherent θ′ (Al₂Cu)/Al interfaces (Sc doped in Al slab (S1 site), Sc doped in θ′ slab (S2 site)) were modeled based on calculated results and reported experiments. Through the analysis of interfacial bonding strength, it is revealed that the doping of Sc at S1 site can significantly decrease the interface energy and increase the work of adhesion. In particular, the doped coherent interface with Sc at S1 site which is occupied by interstitial Cu atoms has very good bonding strength. The electronic structure shows the strong Al—Cu bonds at the interfaces with Sc at S1 site, and the Al—Al bonds at the interfaces with Sc at S2 site are formed. The formation of strong Al—Cu and Al—Al bonds plays an important role in the enhancement of doped interface strength.     

Atomic bonding and mechanical properties of Al-Mg-Zr-Sc alloy

The valence electron structures of AI-Mg alloy with minor Sc and Zr were calculated according to the empirical electron theory(EET) in solid. The results show that because of the strong interaction of AI atom with Zr and Sc atom in melting during solidification, the Al3 Sc and Al3 (Sc1-xZrx) particles which act as heterogeneous nuclear are firstly crystallized in alloy to make grains refine. In progress of solidification, the Al-Sc, Al-Zr-Sc segregation regions are formed in solid solution matrix of Al-Mg alloy owing to the strong interaction of Al atom with Zr, Sc atoms in bulk of alloy, so in the following homogenization treatment, the finer dispersed Al3Sc and Al3 (Sc1-xZrx) second-particles which are coherence with the matrix are precipitated in the segregation region. These finer secondparticles with the strong Al—Zr, Al—Sc covalent bonds can strengthen the covalent bonds in matrix of the alloy, and also enhance the hardness and strength of Al-Mg alloy. Those finer second-particles precipitated in interface of sub-grains can also strengthen the covalence bonds there, and effectively hinder the interface of sub grains from migrating and restrain the sub-grains from growing, and cause better thermal stability of Al-Mg alloy.     

Formation process, microstructure and mechanical property of transient liquid phase bonded aluminium-based metal matrix composite joint

1　INTRODUCTIONThealuminium basedmetalmatrixcomposites(MMCs)areadvancedmaterialsthathavesuperiorproperties ,especiallyincreasedstiffness ,highstrength ,goodwearresistanceandsuperiorelevatedtemperatureproperties .Theyhavereceivedconsider ableattentionascandidatesforadvancedindustrialapplications[1,2 ] .But ,theirapplicationshavebeenseverelyrestrictedbythelackofasuitablejoiningmethod[3] .AlthougthfusionweldingmethodscanbeusedtojointheMMCs ,themethodsnormallytendtoresultinunfavourablejoint…     

焊丝成分对铝/铜激光熔钎焊接头组织和性能的影响

通过添加Zn-Al焊丝成功实现了2A16铝合金/T2铜异种材料的激光熔钎焊连接,并采用扫描电子显微镜和能谱仪对接头的微观组织进行表征,同时,研究了Zn-2％Al,Zn-5％Al和Zn-10％Al?3种焊丝对接头成形、微观组织以及力学性能的影响.结果表明,铝/铜激光熔钎焊接头主要由CuZn相,Al2Cu相,Al4Cu9相...     

Microstructures and mechanical properties of Al-Mg and Al-Zn-Mg based alloys containing minor scandium and zirconium

1　INTRODUCTIONAddingofminorMn ,Cr ,Ti,B ,Zr ,Sc ,Agintoaluminumalloyscanremarkablychangethemi crostructuresandpropertiesofaluminumalloys[18] .Amongthem ,theeffectofminorScandZrhasre ceivedspecialattention .Onthe 1stInternationalScandiumConferenceheldinMoscowin 1994 ,Rus sianmetallurgistsdescribedtheapplicationprospectofaluminumalloyscontainingScinaerospace ,aviation ,warshipsandnuclearindustry ,whichhasstimulatedmanyindustrialcountries’researchinterestinthiskindofalloys .Atpresent…     

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。     

爆炸焊接及镶铸Al的Al/Cu/钢复合板的界面特征

采用固-液镶铸法实现了Cu／50CrV复合板与铝合金LD10液的复合，利用扫描电镜对镶铸复合板和Cu／50CrV复合板界面的组织结构进行了比较和研究。结果表明：Al/钢复合界面与Cu／钢复合界面具有相似的波状界面结构；镶铸铝合金／钢的铝合金基体区的组织类似于铝合金加Cu的铸造组织，过渡区相当于是原铜／钢过渡区的“解体”，其中的组织、相成分都受原过渡区结构的影响，钢基体上脱落的颗粒的组织结构发生了很大的变化；要获得良好的界面结构，需要爆炸焊接复合板的优化设计。