Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响

对经均匀化退火，不同变形锻造，固溶处理的样品，借助TEM，研究了Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明：Cu原子与Al原子在变形与时效过程中形成了Al2Cu沉淀相而降低了Cu元素在Al基体中的浓度，减少了Cu、Mg元素的交互作用。由于Mg元素有较大的原子半径，与基体产生了很大的晶格畸变能和内摩擦力，因此Mg元素在Al基体中对位错的分布式滑移（交滑移）起着明显的阻滞作用，限制了胞状组织的形成。与典型的高能层错金属与合金中位错呈胞状组织不同，Al-Cu-Mg合金中的位错呈准均匀的Taylor晶格分布，这种分布可以降低合金的自由能。     

Er和Yb元素对二元Al-Mg合金位错分布组态的影响

采用透射电镜研究Er和Yb元素对二元Al-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明:二元Al-Mg合金挤压态的位错组态呈典型的Taylor晶格分布,但经拉伸变形至断裂后,合金中储存的高应变能可以抵消Mg原子对位错运动的阻碍作用,使部分位错发生束集而产生交滑移,最终形成胞状组织。添加Er元素不改变Al-Mg合金的位错组态,无论是经挤压还是经拉伸变形至断裂后,含Er的Al-Mg合金均具有与二元Al-Mg合金类似的位错分布组态。添加Yb元素可明显地改变Al-Mg合金的位错分布组态。即使在变形量较小的挤压态,位错也不呈准均匀的Taylor晶格分布,而是表现出胞状组织的特征。当添加0.3%(质量分数)的Yb时,Al-Mg合金中形成了高密度位错墙;而当添加1.0%的Yb时,合金中形成了明显的胞状组织。Yb原子通过与Mg和Al原子形成脆性化合物,降低了Mg在基体中的固溶度,从而抑制Mg原子对位错运动的阻碍作用。     

AZ31镁合金板材等径角轧制变形规律研究

对等径角轧制过程中AZ31镁合金板材的应力应变状态进行了分析,采用有限元对不同通道间隙下板材的应变状态进行了模拟,研究了不同通道间隙下镁合金板材晶粒取向的演变规律及其对晶粒取向的影响。结果表明,在等径角轧制过程中,板材在模具转角处受到剪应力和压应力的作用;随通道间隙的增加,板材的变形由剪切变形演变为剪切+弯曲变形,甚至弯曲变形;由于剪应力的作用,AZ31镁合金板材的晶粒取向由普通轧制所形成的基面取向转变为等径角轧制后的非基面取向,随着剪切变形量的减小,基面沿轧制方向的偏转角度也逐渐减小。     

微量元素对Al-Ag合金时效早期微结构演变影响的Kinetic Monte Carlo模拟研究

采用基于Multi-States Ising Model的Kinetic Monte Carlo算法，模拟研究了添加微量元素对Al-Ag合金时效初期微观结构的演变过程的影响。结果表明：在Al-Ag合金中，In，Sn，Be元素显著地抑制了合金时效初期的Ag原子偏聚，这是这些元素的原子与空位强烈地相互作用的结果。Mg元素对Ag原子的偏聚的抑制次之，添加Mg元素的合金，时效过程中出现了Mg-Ag原子团簇和Ag-Mg-Va团簇，Mg-Ag之间以及Mg-Va之间的共同作用影响了Ag原子的偏聚。Li，Cd原子与Ag原子和空位均无明显作用，因此Li和Cd元素对时效早期Ag原子的团聚影响较小。微量元素是通过与构成析出相的主要溶质元素以及空位的相互作用来实现对原子偏聚过程的影响，进而来影响Al-Ag合金的时效过程的，其中微量元素与空位的相互作用起到关键的作用。锁定单空位和空位团聚进而降低空位可动性是影响Al-Ag合金时效过程的两种重要机制。     

镁对铝合金多边结构热稳定性的影响

少量的过渡族金属元素锰、铬、锆对变形铝合金再结晶的影响研究得相当详细,但是有关铝合金中主要合金元素镁、铜、硅、锌对再结晶影响的资料却不多。因而,本文研究少量镁对Al—Zn—Mg、Al—Cu—Mg和Al—Si—Mg系合金(所研究的合金均含0.6%Mn和0.2%Zr)挤压带材再结晶抗力的影响。选择镁为研究对象有两个原因:第一,在变形铝合金中,镁是最常用的一种元素。第二,镁与铝在原子尺寸上的差别较其它合金元素的大,     

Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金的微观组织和枝晶形貌的影响

利用OM、EM研究了Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金微观组织和枝晶形貌的影响,并用EBSD(电子背散射衍射)研究了组织中柱状晶的生长取向.结果表明:不同成分的合金其组织主要由柱状晶区和等轴晶区组成,纯铝的柱状晶区最大,随着Mg含量的增加柱状晶区的宽度逐渐减小,当Mg含量达到15％时柱状晶区完全消失;一次枝晶间距则随Mg含量的增加而持续增加,且枝晶形貌由胞状晶转变为柱状树枝晶,最后变为等轴晶;Mg元素对Al-Mg合金中初生晶的生长取向有一定的影响,在Mg含量为2％时,枝晶生长取向以[100]晶向为主,同时还伴有[011]、[120]、[230]晶向,而Mg含量为10％时,枝晶的生长取向为[001]晶向.     

Sb含量对Mg-4Si合金中Mg_2Si相形貌与结构的影响

采用XRD-7000型X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)探析了铸态下Mg-4Si-xSb(x=0.2,0.3,0.4,0.5)合金相的组成与组织形貌;采用场发射(FESEM)分析了不同含量的Sb元素对Mg2Si颗粒几何形态的影响。结果表明:铸态下,Mg-4Si-xSb由α-Mg、Mg2Si、Mg3Sb2组成。随着Sb元素的增加,Mg2Si相由不规则的多边形结构转变为规则的正六边形结构。由场发射可以观察到,在Mg-4Si-xSb合金中,当Sb元素的含量为0.2%~0.4%时,部分Mg2Si相由不规则的阶梯状相转变为球状相;并且,随着Sb含量的增加,球状Mg2Si相的数量也在增加;当Sb元素的含量为0.5%时,球状Mg2Si相的形貌转变为正八面体结构。     

(SiCW+B4Cp)/MB15 Mg基复合材料的微观结构

利用高分辨电镜研究了(SiCw+B4Cp)/MB15 Mg合金基复合材料的微观结构.SiC晶须的表面附着呈截角八面体形状的MgO纳米颗粒.此外,MgB2和MgO共生在SiC晶须的表面,三者之间存在固定的晶体学取向关系[110]SiC∥[110]MgO∥[1120]MgB2和(111SiC∥(111MgO∥(0001MgB2.MgB2相呈六角盘状几何外形,在Mg合金中其界面能的各向异性显著.此外,还发现了SiC和Mg存在的一种晶体学取向关系[111]siC∥[0001]Mg和(202)siC∥(1120)Mg.研究结果表明,在Mg合金复合材料中,SiC比B4C更加稳定.     

Cu掺杂6000系铝合金中β?相的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似,研究Cu掺杂对6000系铝合金中主要强化相β"相(Mg_5Al_2Si_4)的几何结构、相稳定性和电子结构的影响。结果表明:β"相的晶胞参数与文献报道相符。掺杂Cu后体系的晶胞形状发生微小变形且体积减小,而不同掺杂浓度和掺杂位置对掺Cu结构Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)的几何性质影响不同,进而影响β"相和Al基体之间的晶格错配度;Cu既替代Mg1又替代Al原子和Cu只替代Al原子的结构在合金中更容易形成,而Cu只替代Mg1原子的结构在合金中不易形成,该计算结果与实验报道相符。电子结构分析表明,掺杂Cu后形成的Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)相结构的稳定性和体系在费米能级附近的赝能隙密切相关。     

Fe、Mn、Ce对压铸Al-Mg和Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

研究了几种主要合金化元素Fe、Mn、Zn以及稀土元素Ce在Al Mg4.5和Al Mg4.5Si2.6压铸合金中的存在形式,比较了显微组织中第二相种类和形貌对合金力学性能的影响。结果表明Al Mg4.5Si2.6压铸合金中主要存在α-Al相、多边形状Al8(Fe,Mn)_2Si相、层片状Al-Mg_2Si共晶相和短棒状Al(Si)Ce相,Al Mg4.5压铸合金中主要存在α-Al相、少量Al-Al3Mg2共晶相、长条状Al_6(Fe,Mn)相以及不规则的小块状Al_4Ce相,微量Zn主要固溶于合金基体中。在两种合金金相组织中都有剪切带的存在,溶质原子在该区域富集,第二相含量更高。相比于Al Mg4.5合金,Al Mg4.5Si2.6合金强度和硬度更高,但是塑性较低。Al Mg4.5Si2.6合金中层片结构的Al-Mg2Si共晶组织在拉伸过程中容易形成解理台阶,表现为明显的脆性断裂。Al Mg4.5压铸合金在拉伸过程中表现为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂机制,长条状的Al6(Fe,Mn)粒子尖端处很容易造成应力集中,加速了合金的断裂。     

应变速率和变形量对合金元素在Ti_3Al和TC11焊接界面上扩散的影响

研究了Ti3Al基合金与TC11钛合金采用不同参数的电子束焊接的双合金件,经近等温锻造和热处理后,近等温锻造工艺参数对合金元素在焊接界面上扩散的影响。结果表明,应变速率和变形量对不同参数焊接的双合金件焊接界面合金元素扩散的影响类似,均随着应变速率的降低及变形量的增大扩散更充分。但当变形20%时,合金元素以沿晶界扩散的管道机制为主;当变形40%时,扩散以晶间扩散机制为主。此外,Ti元素在焊缝区的反常扩散是由于Ti原子的点阵位置被从Ti3Al侧扩散而来的Nb原子所占据,被替代的Ti原子从DO19六方有序结构中扩散出来聚集所造成。     

稀土Y对Mg-Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

研究不同稀土Y含量对Mg-6Zn-1Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Y元素的添加对Mg-6Zn-1Mn合金的相结构、组织和力学性能有明显的影响。随着Y含量的增加,合金中的第二相依次从Mg7Zn3相、I相(Mg3YZn6)、I相+W相(Mg3Y2Zn3)到W相+X相(Mg12YZn)转变;热分析和组织观察证明合金相的稳定性趋势为X相W相I相Mg7Zn3相;Mn元素主要以单质颗粒形式弥散分布在基体中;Y的添加能显著提升Mg-Zn-Mn合金的力学性能,其中含6.09%Y的挤压态合金具有最佳的力学性能,其抗拉强度和屈服强度分别达到389 MPa和345 MPa。合金强度的提升主要源于Y元素的晶粒细化、Mn颗粒的弥散强化和Mg-Zn-Y稀土相的引入。     

Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金晶界偏聚与腐蚀机制研究

采用自编软件建立Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al、η(MgZn2)相及晶界含η相的α-Al大角度晶界原子集团模型.用递归法计算合金中Zn、Mg、Cu的环境敏感镶嵌能、原子相互作用能,α-Al和η相结合能、费米能级等电子参数.并依据电子参数分析合金的腐蚀特性.结果显示:合金元素Mg、Cu容易在晶界偏析,Mg、Zn形成η相原子集团.因Mg在晶界偏析,晶界析出的η相较为粗大,晶内形成的η相比较细小.计算还表明:η相的费米能级最高,在腐蚀过程中作为阳极优先溶解.合金元素Zn具有增大晶界、晶内电位差的作用,降低合金的抗腐蚀性.Cu能减小晶界与晶内费米能级差,降低晶界与晶内的电位差,具有减缓合金腐蚀的作用.     

合金元素含量对铸态Mg_(100-3x)Zn_xY_(2x)合金组织和性能的影响

在保持Zn/Y原子比(1:2)一定的条件下,利用普通铸造法制备了Mg97ZnY2、Mg97.75Zn0.75Y1.5、Mg98.5Zn0.5Y1和Mg99.25Zn0.25Y0.5四种合金,研究了合金元素加入量对该合金系铸态组织和性能的影响。合金元素添加量不会改变合金的物相组成,均主要由α-Mg和Mg12ZnY(LPSO)两相组成。但随合金元素含量降低合金相形态逐渐从网状向孤立颗粒状转变。Mg97.75Zn0.75Y1.5合金的力学性能最佳,与Mg97ZnY2合金相比其抗拉强度和断裂应变分别提高25%和85%。进一步降低合金元素添加量,合金的力学性能降低,断口形貌由韧窝、解理面相结合变为典型的脆断特征。     

晶体取向对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究[001]、[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化及变形特征。结果表明:经完全热处理后,[001]和[011]取向合金中立方γ′相均以共格方式镶嵌在γ基体相中,并沿〈100〉取向规则排列。蠕变期间,[001]取向合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状组织,而[011]取向合金中γ′相沿[001]取向形成纤维状筏形组织,且在(100)晶面的筏状γ′相与施加应力轴方向呈45°角排列,其中,立方γ′相不同晶面中扩张晶格的法线方向是筏状γ′相的生长方向。在试验温度和应力范围内,与[011]取向合金相比,[001]取向合金具有较好的蠕变抗力。在高温蠕变后期,两取向合金中的筏状γ′相均发生粗化和扭折,其中,[001]取向合金在蠕变后期的变形机制是位错剪切γ′相,而[011]取向合金的变形特征主要是形变位错在基体通道中滑移。     

Mg-9Li-5Gd-1Zr合金的组织转变及力学性能

采用常规熔炼工艺制备Mg-9Li-5Gd-1Zr合金,考察了合金元素、均匀化热处理及ECAP挤压对Mg-9Li双相合金组织转变与力学性能的影响.结果表明,合金元素Gd和Zr能显著细化Mg-9Li双相合金中的α-Mg相,使其成为细小的条状,并均匀分布于基体中;与形成的具有取向分布的针状Mg3Gd对铸态合金起主要强化作用.均匀化热处理使β-Li基体晶粒明显长大;β-Li基体内的针状Mg3Gd相发生部分溶解、数量急剧减少;条状α-Mg相沿晶界偏聚长大,形成块状;合金强度较铸态略有下降,伸长率显著提高.ECAP一道次挤压在细化基体组织,改善组织均匀性的同时,导致均匀化处理合金中条状α-Mg相和针状Mg3Gd相破碎细化,诱导回溶的Mg3Gd相沿流变方向再次析出,合金较均匀化处理的强度、塑性均有所下降.     

应变速率对锆合金塑性变形机制的影响

通过控制应变水平,采用热模拟准静态压缩和霍普金森压杆高应变速率压缩相结合的技术,实现了锆合金不同应变速率条件下的塑性变形。结果表明:锆合金准静态压缩和高应变速率压缩的主要区别在于变形后期。准静态压缩时,位错在晶粒内部塞积成为锆合金塑性变形的主要方式,导致基体晶粒内部累积取向差逐渐增加;而高应变速率压缩时,剪切带成为锆合金塑性变形的主要方式。剪切带塑性变形方式的出现,部分协调了锆合金的塑性变形,导致基体晶粒内部累积取向差较低。     

固溶温度对单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响

通过对不同温度固溶处理合金枝晶干/间区域进行成分分析、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究固溶温度对一种无Re单晶镍基合金成分偏析和蠕变行为的影响。结果表明:经不同温度固溶处理后,合金中枝晶干/间区域具有不同的偏析程度,随固溶温度提高,元素偏析程度降低,可明显提高合金的蠕变抗力和延长蠕变寿命。800℃蠕变期间,合金中γ′相仅形成串状结构,未形成完全筏状组织。合金在中温蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和剪切γ′相,其中,在基体中发生大量位错的单取向、双取向滑移,可产生形变硬化作用,阻碍位错运动,加之γ′/γ两相共格界面的应力场作用,可抑制位错剪切进入γ′相,是使合金在稳态蠕变期间保持较低应变速率的主要原因。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热压缩过程中的形变促进α→β相变（英文）

研究Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金在β→α+β相变点以下热缩变形时的动态相变过程。发现在相变点以下0～100 K压缩时会促进应变诱导的α→β相变的发生。压缩过程中的形变储存能为相变提供驱动力。变形过程中位错和亚晶等缺陷增加,促进溶质元素的扩散,溶质元素的重新分布引起两相自由能的重新分布,促进α→β的转变。在{100}取向和{111}取向晶粒中还发现存在取向依赖特征,{111}取向晶粒中不充分的回复为相变提供更大的驱动力。另外,还研究了变形量和应变速率对相变的影响。     

Al_3(Sc,Zr)粒子与剪切带对Al-Mg-Sc-Zr合金再结晶及断裂行为的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究大变形冷轧Al-6Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)合金在不同稳定化退火过程中的组织演变及单轴拉伸断裂行为。结果表明:在大变形冷轧过程中,弥散分布的纳米级Al3(Sc,Zr)粒子阻碍位错运动和晶界迁移,位错密度显著增加。高密度的位错缠结诱发局部不均匀变形,形成大量剪切变形带。冷轧状态下,合金组织分布不均匀,剪切带区域位错密度较大,变形储能较高,在单轴拉应力状态下,合金沿着剪切带方向发生剪切断裂。在稳定化退火过程中,剪切变形带中优先发生形核与晶粒长大。随着稳定化退火温度的不断提高,亚晶发生合并长大,剪切变形组织逐渐消失,合金的断裂行为由剪切断裂转变为混合型韧性断裂。经过高温稳定化退火处理后,部分Al3(Sc,Zr)粒子发生粗化,析出相弥散强化作用减弱,少量粗大粒子转变为裂纹源,合金强度逐渐减弱。