轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金，利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析，研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状，存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相；经固溶和时效处理后，再结晶晶粒尺寸变大，主要析出相为δ′相S相；160 ℃时效处理容易加速时效析出行为，导致析出相粗化，强化效果减弱；经120 ℃/20 h峰时效处理后，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.      

Gd含量及热处理对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)等手段,研究了不同Gd含量(1%,2%,3%,原子分数)与不同热处理状态(铸态,固溶态,时效态)对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态组织中,Gd元素富集在晶界,随Gd含量增加,共晶组织增多,并逐渐呈网状分布,合金的晶粒逐渐变小。经过535℃,24 h固溶处理,共晶组织分解,残留相主要为富Gd的方块相,数量随Gd含量升高增加,晶粒尺寸比铸态组织长大。再经过220℃,24 h时效处理,合金中析出第二相,晶粒尺寸与固溶态差别不大。合金的抗拉强度,屈服强度和硬度(R_m,R_(p0.2),HB)随Gd含量增加呈上升趋势,断后伸长率随Gd含量升高呈降低趋势。经过535℃,24 h固溶处理,消除了铸造应力,且使合金晶粒长大,降低了合金强度。时效处理后,合金中析出第二相,合金强度升高,且Gd含量越高析出第二相越多,强化效果越明显。拉伸断裂后,铸态合金呈解理断裂,固溶态合金呈穿晶断裂,时效态合金呈沿晶断裂。     

热处理及热挤压对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr组织及常温力学性能的影响

通过力学和显微硬度测试、能谱和X射线衍射分析以及光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金经均匀化、挤压变形及时效处理后的显微组织和常温力学性能进行研究。结果表明,铸态合金经520℃/16 h均匀化处理后网状共晶消除,并有黑色方块相生成,强度和塑性显著提高;挤压变形后的合金,抗拉强度σb达304.5 MPa,比挤压前提高25%,屈服强度σ0.2成倍增加,达268.7 MPa;在200℃时效20 h后峰值硬度达到137 HV;再经挤压和峰值时效后最终σb为370 MPa,比挤压态合金试样提高22%,屈服强度σ0.2为295.6 MPa,提高10%,但伸长率δ略有下降;该合金在室温下的断裂方式是脆性和韧性断裂兼有的混合断裂。     

时效制度对6013铝合金挤压型材屈强比的影响

以挤压态的6013铝合金为研究对象,通过显微硬度测试、单向拉伸实验和组织分析,研究了自然时效、人工时效和回归再时效处理时合金的力学性能变化规律。结果表明:自然时效峰值状态（16 d）的抗拉强度为286 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.54,适合塑性成形;将自然时效峰值状态下的试样进行回归再时效处理（210 °C回归0.5 h+170 °C峰值时效2 h）,抗拉强度为362 MPa,屈服强度为336 MPa,屈强比达到0.92,抗塑性变形能力显著增强。这是因为回归再时效后析出相的尺寸减小,数密度显著增大,析出强化效果显著增强。而析出强化对屈服强度和抗拉强度的影响程度不同,因此可通过时效热处理来调控屈强比,即通过自然峰值时效提高合金的塑性变形性能以成形零件,而在零件成形后采用回归再时效提高其抗变形能力。      

Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金的时效行为研究

采用硬度测试、电导率测试、常温力学性能测试等方法研究了单级时效处理过程中时效温度和时效时间对Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金力学性能和电导率的影响规律,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)等手段对合金淬火态以及几种不同时效处理制度下的显微组织进行了研究.结果表明,合金经固溶淬火处理后仍残留有较多的大尺寸第二相,淬火态组织存在的第二相主要有Al9FeNi,Al7 Cu2 Fe,Al7 Cu4 Ni等.单级时效处理过程中,时效处理的温度越高,达到峰时效所需的时间越短,材料的峰时效硬度值越低;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快.峰时效条件下合金内主要沉淀强化相包括S’相和S"相,晶界上有明显的链状析出物存在,呈不连续分布;峰时效条件下,合金棒材的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为455 MPa,391 MPa和10.6％,电导率可达到21.6 MS·m-1.     

Cu、Mg、Si元素含量对2014铝合金组织与性能的影响

通过设计三种合金成分，研究了Cu、Mg、Si元素含量对2014铝合金组织与性能的影响。研究结果表明，随着Cu、Mg、Si含量的增大，铸态组织的共晶相增多；当Cu含量低于4.2%时，502℃×30 h均匀化退火可以使Al2Cu完全回溶。合金经热挤压、固溶及人工时效处理后，合金保留了挤压变形的取向组织，但伴随有少量地细小再结晶晶粒形成。力学性能表明，Cu、Mg、Si含量的增加提高了合金强度并且没有降低断后延伸率。三种合金时效态屈服强度达到460 MPa以上，抗拉强度达到517 MPa以上，延伸率不低于10%，综合性能超出国际AMS标准。     

时效制度对工业规格喷射成形7055铝合金组织和性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备大规格7055铝合金锭坯。锭坯经热挤压和双级固溶处理后,在不同时效工艺条件下进行双时效处理,测定时效态合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)、伸长率(δ)、硬度(HRB)和电导率(γ),并观察其微观组织,研究时效制度对合金组织和性能的影响,并与120℃/24 h单级时效的合金样品进行性能对比。结果表明,锭坯经120℃/24 h时效处理后获得最高强度,抗拉强度(σb)高达725 MPa,屈服强度(σ0.2)为685 MPa,伸长率(δ)10.0%,硬度为96 HRB,电导率为30%IACS;双级时效后获得较好的塑性和抗应力腐蚀能力,但强度较低,且随着二级时效温度升高和时效时间延长,合金强度下降,伸长率增加,电导率提高。通过对正交实验结果进行分析,确定最佳双级时效处理工艺为:120℃/8 h+170℃/8 h,其综合性能最佳,σb、σ0.2和δ分别达到659 MPa、630 MPa和11.7%,硬度和电导率分别为95 HRB和39%IACS。与单级时效处理相比,电导率提高30%,抗应力腐蚀性能显著改善。     

时效处理对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织的影响

为研究时效处理对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织的影响,在540℃进行固溶处理保温8 h,在200℃进行时效处理,时效时间分别为10 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、24 h、72 h、240 h、480 h。对合金显微组织进行分析,研究其与时效处理后合金的析出物和硬度的关系。经研究发现,Mg-Nd-Zn-Zr合金的铸态组织中晶粒为等轴状,第二相呈网状分布。经固溶处理后,第二相向内溶解,网状断开。再经200℃时效处理,第二相(β′)原位析出致其更加均匀,使其硬度明显提高。β′相的析出速率呈现先升高后下降的趋势,在时效处理2 h～4 h时硬度达到峰值。到达峰时效后β′相开始向β相转化,β′相为主要合金强化相。     

固溶时效处理对SLM成形CoCrWMo合金组织与性能的影响

采用激光选区熔化成形工艺制备CoCrWMo合金,将合金在1 200℃固溶1 h后再分别在600,700,750,800和900℃下时效10 h,研究固溶-时效处理对合金组织与性能的影响。结果表明,SLM成形态CoCrWMo合金由FCC的γ相和HCP的ε相马氏体组成。在固溶时效过程中,发生γ相(FCC相)向ε相(HCP相)的转变,随时效温度升高,ε相马氏体含量增加,同时析出沉淀物M_(23)C_6(M=Cr,Mo,W)。在750℃时效的合金中,ε相比例为77%,表明时效处理可促进FCC→HCP马氏体的相变,所有时效态合金的显微硬度均明显高于固溶态合金的硬度。在750℃时效的合金,在兼顾伸长率的同时,强度提高,抗拉强度和屈服强度分别为1 076 MPa和820.8 MPa,伸长率达10.5%。     

加钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

本文研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织及性能的影响。钪在铝合金中主要以两种形式的化合物存在，一种是合金凝固时从熔体中析出的一次Al2(Sc，Zr)相，另一种是铸锭均匀化时析出的二次Al2(Sc，Zr)相。前者是αa(Al)晶粒细化剂，可有效细化铸态晶粒；后者可强烈牵制晶粒内位错及亚晶界，有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中的再结晶。钪是产生强烈析出强化的合金元素，同不加钪的铝合金相比，含0．30％Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和延性显著提高。     

时效对超高强含钪铝合金组织和性能的影响

采用维氏硬度测量、室温拉伸性能测试和显微组织结构分析,研究了不同时效制度下Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金的力学性能、腐蚀性能和显微组织。结果表明,合金具有显著的时效硬化效应,随时效温度的升高,合金达到时效硬度峰值的时间缩短。合金适宜的时效制度为120℃/24 h。此时,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和维氏硬度分别为696 MPa、654 MPa、11.1%和211.2 HV。合金中主要强化相为GP区和η′相,主要强化作用为沉淀强化及弥散强化。时效过程中Al3Sc和Al3(Sc,Zr)质点表现出较强的热稳定性;合金抗晶间腐蚀能力随时效时间的延长而增强。     

Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η'相发生长大,少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。      

均匀化工艺对2024高强度铝合金组织及性能的影响

通过采用金相显微镜、扫描电镜、力学拉伸试验机等检测手段,研究了2024高强度铝合金铸锭分别在均匀化温度480℃、495℃和510℃保温8h后经空冷和水冷方式处理后的组织及性能的影响。结果表明,经不同适合的均匀化工艺处理,铸态合金中的枝晶和非平衡低熔点共晶相逐渐溶解,晶界由连续分布逐渐转变呈不连续均匀分布状态。合金经495℃×8h水冷均匀化处理效果最佳,尤其硬度和拉伸性能变化显著,硬度、屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为153.4HV、269.8MPa、402.5MPa和10.6%,较铸态合金相比分别提高了43.4%、59.2%、55.3%和132.5%。     

Study on the Strengthening Mechanism of Two-Stage Double-Peaks Aging in 7075 Aluminum Alloy

The mechanical properties and microstructure of 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process have been studied by means of Rockwell hardness test, tensile test, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution TEM. The results illustrated that there existed double peaks for both the hardness and strength in 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process. Furthermore, the aging time to reach the second peak was obviously shortened compared to single-stage aging process. At the first peak aging state, the strengthening effect of the alloy was dominated by high-density GP zones, but η′ phase (MgZn2) was mainly the strengthening phase at the second peak aging state.     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金组织与耐腐蚀性影响

采用剥落腐蚀、极化曲线、电导率、力学性能测试和TEM显微组织分析,研究T6、T74及RRA时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er铝合金的组织、力学性能与耐腐蚀性的影响.结果表明:①T6态合金的强韧性最高（σ_b:663.5 MPa、σ_0.2:625.4 MPa、δ:12.46 %）,但易腐蚀;与T6态合金相比,T74态合金（σ_b:640.2 MPa、σ_0.2:621.3 MPa、δ:11.34 %）的耐腐蚀性最好,但以牺牲强度为代价,而RRA态合金（σ_b:657.8 MPa、σ_0.2:628.8 MPa、δ:11.98 %）虽强韧性略低于T6态合金,但耐腐蚀性明显改善,综合性能优异.②合金的强度及耐腐蚀性分别与晶内η′析出相和晶界η析出相有关.晶内大量的η′析出相分布越均匀、弥散,尺寸越细小,合金的强度越高;晶界粗大的η析出相分布越离散,合金的耐腐蚀性越好.这与第一性原理计算的η′相与η相的理化性质相吻合.      

Microstructure and mechanical properties of A356 alloy with yttrium addition processed by hot extrusion

The effects of the rare earth element yttrium(Y) and hot extrusion on the microstructure and mechanical properties of A356 alloy were investigated by mechanical properties testing and microstructure observation. The results indicate that the addition of Y improves the microstructure of the as-cast alloy. The distribution of primary α-Al is uniform and orderly. The long needle-like eutectic Si phases and β-Fe phases turn to strips and short rods. When the content of Y increases to 0.2 wt%, the mean diameter of aAl(40.3 μm) and the aspect ratio of the eutectic Si phase(2.3) reach the minimum values, which are68.9% and 86.1% lower, respectively, than that of the alloy without Y addition. Under extrusion stress, the shape of the eutectic Si phase is changed from long rod-like to near grain-like after solution treatment.The size of the eutectic Si phase is significantly reduced. The needle-like β-Fe phases are squeezed and broken. The mechanical properties of the as-extruded alloy are significantly improved compared to the as-cast alloy. When the rare earth content is 0.2 wt%, the ultimate tensile strength, hardness and elongation of the alloy reach the maximum values, which are 328.2 MPa, 110.4 HV and 21.3%, respectively, and increase by 42.01%, 37.71% and 481.91%, respectively, in comparison to the as-cast alloy without Y addition.     

热处理和挤压对WE53镁合金组织与力学性能的影响

为提高WE系列生物镁合金的力学性能,采用重力铸造法制备了Mg-5Y-2Nd-1Gd-0.5Zr （质量分数,WE53）镁合金,并对铸态合金进行了固溶处理（T4）,固溶＋时效处理（T6）和挤压加工.利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了合金的显微组织,并利用拉伸试验机和显微硬度计测试了合金室温力学性能.结果表明,铸态合金屈服强度为130 MPa,伸长率为10.2%,T6处理可显著提高铸态合金的强度和硬度,降低合金的伸长率;挤压变形明显提高合金的强度和硬度,伸长率与铸态相当.通过适当的热处理和挤压变形可显著改善WE53镁合金的力学性能.