3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变

利用热分析仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等方法研究了3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变。结果表明,晶粒尺寸、二次枝晶间距和金属间化合物尺寸从铸锭心部至铸锭表层逐渐减小。当均匀化温度为590 ℃时,α-Al晶体内析出细小颗粒状的Al₆Mn;随均匀化温度的提高,颗粒状析出相不断溶解并促进针棒状析出相长大;当均匀化温度为640 ℃时,针棒状析出相开始溶解,至650 ℃时完全溶解。金属间化合物Al₆(Fe,Mn)和Al₆Mn随均匀化温度的升高而变得圆滑球化,部分Al₆(Fe,Mn)在均匀化过程中转变为Al(Fe,Mn)Si。3003铝合金热轧卷材的晶粒组织在厚度方向上存在不均匀性,冷轧和中间退火后有所改善。3003铝合金卷材中的化合物沿轧制方向成行排列,具有明显的方向性,其中大尺寸化合物的比例随加工率的增大逐渐降低。均匀化可以改善3003铝合金的成分和组织均匀性,改善合金的塑性。变形加工在提高3003铝合金强度的同时降低了合金的塑性。中间退火过程中纤维状的变形组织转变为再结晶组织,消除了硬化现象,合金的塑性得到改善。     

箔材用3003铝合金的热处理和性能

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等研究了预回复退火、一段中间退火和两段中间退火后箔材用3003铝合金的显微组织和力学性能。结果表明:随着退火温度的升高,3003铝合金的电导率先上升后下降,锰原子的固溶度先减小后增大; 450℃退火的3003铝合金的电导率最高、锰原子固溶度最小、析出相密度最高; 3003铝合金退火过程中的析出相主要为针状Al_6Mn相、粒状Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相和块状Al_6(Fe,Mn)相。预回复退火有利于中间退火后的3003铝合金形成细小的等轴晶粒。一段中间退火和两段中间退火后3003铝合金的塑性应变比各向异性Δr值分别为0. 31和0. 03,即450℃×5 h+525℃×15 h两段中间退火有助于消除3003铝合金板的平面各向异性,从而有效避免3003铝合金板在深冲成箔材的过程中产生制耳。     

3003铝合金箔制备过程中的组织演变

通过硬度、电阻测试，X射线衍射分析，以及光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察，研究了3003铝合金箔制备过程中的组织演变，探讨了Fe、Si杂质元素对3003铝合金组织及性能的影响。结果表明，随（Fe＋Si）含量升高，Mn的固溶度降低，且α-Al（Fe，Mn）Si相增多；3003铝合金冷轧后在300℃和500℃退火时有大量含Mn粒子析出，300℃退火时析出受到冷轧变形量的影响，而在500℃退火时的析出与冷轧变形量无关；此外，Fe／Si含量比高的3003铝合金箔可获得大量细小且均匀分布的第二相粒子。     

成品退火温度对3105铝合金组织及力学性能的影响

为探究成品退火温度对铸轧坯料生产的3105铝合金冷轧板组织及力学性能的影响，通过拉伸机、光学显微镜、XRD、EPMA等检测设备及手段，探讨了不同温度退火后合金的力学性能、偏光组织、物相、析出相形貌及成分。结果表明：成品退火温度为320℃～400℃时，3105铝合金冷轧板的力学性能变化趋于稳定，抗拉强度为160 MPa～185 MPa,伸长率为13%～15%;成品退火温度为400℃～420℃时，合金的抗拉强度随温度升高而急剧下降，晶粒长大。3105铝合金物相以MnAl₆相为主。为了避免Fe溶入MnAl₆相形成(FeMn)Al₆粗大片状聚集物，应将退火温度控制在400℃以下，w(Fe)控制在0.23%～0.35%。     

钎焊芯材3003铝合金添加Zn元素相变机理研究

通过金相显微镜、扫描电镜、能谱和Jmatpro相软件研究了3003铝合金添加Zn后的相变机理。对α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相中Fe/Mn元素含量比的变化进行了讨论。结果表明,Zn的添加可降低3003铝合金Al_6(Fe,Mn)的凝固结束温度,使Al_6(Fe,Mn)的凝固过程延长,但对在凝固过程中形成Al_6(Fe,Mn)的含量影响不大。添加Zn可促进3003铝合金热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相的转变程度。同时,添加Zn可增加3003铝合金中α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相中Fe/Mn元素含量比,有利于提高该合金的加工性能。     

均匀化退火对3003铝合金冷轧板组织的影响

利用OM、SEM及EDS等手段,研究了均匀化退火对电解铝液直接铸轧3003铝合金冷轧板显微组织的影响。结果表明,均匀化退火前的3003铝合金冷轧板组织中存在较多粗大的针片状FeAl3相,少量圆颗粒状(Fe,Mn)SiAl相及短棒状(Fe,Mn)Al6和MnAl6相;均匀化退火后,Mn从过饱和固溶体中析出,置换FeAl3中的部分Fe而形成大量(Fe,Mn)Al6相,针片状FeAl3相明显减少,同时在晶间析出大量圆颗粒状(Fe,Mn)SiAl及短棒状MnAl6相。     

退火工艺对3003铝合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜观察轧制后3003铝合金板材退火后的显微组织,利用室温拉伸试验、杯突试验和布氏硬度试验测试不同退火工艺后板材的性能,讨论了退火温度和保温时间对该合金显微组织、伸长率、屈强比、应变硬化指数、杯突值和硬度值的影响。结果表明:3003铝合金板材应变硬化指数和杯突值随退火温度的升高、保温时间的延长而增大,达到一定温度和时间后呈下降趋势;硬度则随退火温度的升高、保温时间的延长而降低,达到一定温度和时间后趋于稳定;结合显微组织的分析,确定退火温度460℃,保温1 h对3003铝合金板的塑性变形能力有较大的提高。     

Zn元素对3003铝合金热处理过程中相变及力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、能谱和拉伸机等手段研究了Al-Mn-Fe-Si系3003铝合金加Zn后,对其热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相转变及力学性能的影响。结果表明:Zn的添加可以促进3003铝合金热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相转变,并且析出相更加细小、弥散,分布更加均匀。添加Zn还可以显著提高3003铝合金的强度,降低其塑性。     

7A04铝合金均匀化退火工艺研究

研究了7A04铝合金Φ405 mm铸锭经两种制度单级均匀化退火后第二相的变化。研究结果显示：(460±5)℃12 h(随炉冷却)均匀化退火后，仍存在大量的小尺寸灰白色Al₇Cu₂Fe相以及大尺寸亮白色T(AlZnMgCu)相，冷却过程中析出的第二相粗大且数量多。(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火后，残留的可溶T(AlZnMgCu)相明显减少，合金中只有少量的剩余含Fe相，冷却过程中析出的第二相细小且数量少。采用(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火的铸锭挤压的棒材的力学性能比(460±5)℃12 h(随炉冷却)的提高8 MPa,伸长率可增加约1%。7A04铝合金单级均匀化退火最优工艺为(475±5)℃12 h(机械风冷)。     

均匀化退火对3003铝合金铸锭显微组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结合能谱分析(EDX)技术,研究了3003铝合金圆铸锭不同部位的铸态显微组织以及均匀化退火温度和时间对组织的影响。研究结果表明:受冷却速度的影响,铸锭心部的晶粒尺寸和枝晶臂间距比铸锭边部的粗大;呈点状的Al(Mn,Fe)和Al(Mn,Fe,Si)金属间化合物在晶界上大量富集;经过均匀化处理后,合金的组织得到明显改善,Mn偏析得以消除,但均匀化处理未能使富集在晶界上的金属间化合物完全溶解。3003铝合金铸锭的最佳均匀化退火工艺为605℃13 h。     

AA3104铝合金均匀化过程中的（Fe,Mn）Al6相向α-Al12（Fe,Mn）3Si相转变研究

采用SEM背散射电子（BSE）技术以及能谱（EDS）等手段定量研究了加热温度和保温时间对AA3104铝合金中（Fe,Mn）Al₆相向α-Al₁₂（Fe,Mn）₃Si相转变作用规律,通过连续截面方法对600℃保温条件下不同阶段的共晶相(即（Fe,Mn）Al₆相及α-Al₁₂（Fe,Mn）₃Si相)形貌进行三维重构,从三维角度揭示了转化各阶段共晶相的三维形态.对转变过程中标志性的铝点进行了定量表征,结果表明在转化的不同阶段,对应的铝点形貌特征也不尽相同,在均匀化进行到一定阶段后,大量铝点通过扩散而消失,导致α相体积明显减小.分析了转化后α相的微观形貌特征,认为转化后存在的脆弱"双相"界面以及α相内部"疏松多孔"的状态,将有助于其在轧制过程中的破碎.     

Formation of eutectic intermetallic rosettes by entrapment of liquid droplets during cellular columnar growth

We study the formation of -Al-(Fe,Mn)-Si phase intermetallic particles in a directionally-solidified model Al–0.5Fe–1.0Mn–0.2Si (wt%) alloy. In this the aluminium matrix has a cellular-columnar grain structure. Secondary phases are expected to form from solute-partitioned liquid at the cell boundaries. However, spherical rosettes of eutectic -phase can be found within the cells. Evidence is presented that these are formed from liquid droplets trapped when a cell splits and then coalesces. The intercellular regions of the as-cast alloy are primarily occupied by metastable Al₆(Fe,Mn) eutectic particles. However, these may transform to the stable -phase, either by a ternary peritectic transformation during solidification, or by the eutectoid 6-to- transformation during the period in which the ingot cools to room temperature.     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。     

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。     

Effect of Partially Substituting Ca with Mischmetal on the Microstructure and Mechanical Properties of Extruded Mg-Al-Ca-Mn-Based Alloys

Mg-2Al-1.2Ca-0.2Mn(at%)-based alloys with Ce-rich mischmetal(MM) substitution of 0–0.6 at% for Ca were hot extruded at 400 °C. The effect of MM substitution on the microstructure and mechanical properties of the extruded alloys was investigated. The as-cast Mg-2Al-1.2Ca-0.2Mn alloy is mainly composed of a-Mg, Mg_2Ca and(Mg,Al)_2Ca phases and Al_8Mn_5 precipitates, whereas the substitution of MM brings about the formation of Al_(11)MM_3, Al_2MM phases and Al_(10)MM_2Mn_7 particles with the absence of (Mg,Al)_2Ca phase. The volume fraction of MM-containing phases increases with increasing MM contents. All of the extruded alloys exhibit bimodal microstructure comprising fine dynamically recrystallized grains with almost random orientation and coarse deformed grains with strong basal texture. Dense nanosized planar Al_2Ca and spherical Al–Mn phases precipitate inside the deformed grains. High tensile yield strengths of~ 350 MPa and moderate elongations to failure of 12% are obtained in all extruded alloys; the MM substitution induces negligible difference in the tensile properties at ambient temperature, while the highest MM substitution improves the strength at 180 °C due to the better thermal stability of the fragmented MM-containing phases.     

退火工艺对Al-Zr-Er系高导铝合金组织和性能的影响

采用硬度计、电导率测试仪、扫描电镜(SEM)研究了退火工艺对水冷铜模制备的Al-Zr-Er合金组织和性能的影响规律。结果表明:Er元素添加量由0增加至0.30wt%,Al-Zr-Er合金内的初生Al(Fe,Er)相逐渐增多,在退火过程中则会析出大量纳米级Al₃(Zr、Er) 相。在等时退火过程中,硬度和电导率会形成两个峰值位置,即300~400 ℃的Al₃Er析出峰和500~550 ℃位置的Al₃(Zr,Er) 粒子析出峰;退火工艺中,多级退火可以更充分形成核壳结构Al₃(Zr,Er)粒子,硬度提升显著;三级退火过程中固溶在基体内的Zr、Er元素析出更充分,电导率提升最显著。成分方面,在Al-0.10Zr-xEr合金中,添加0.15wt%Er表现出更优越的综合性能;在Al-yZr-0.15Er合金中添加Zr元素虽然会提高合金硬度,但由于Zr元素析出不充分带来电导率的损失。     

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。     

Fabrication of Bulk (Fe,Cr)_3Al/Al_2O_3 Intermetallic Matrix Nanocomposite Through Mechanical Alloying and Sintering

In the present study,(Fe,Cr)_3Al/20 vol% Al_2O_3 nanocomposite was prepared through mechanochemical reactions during ball milling and successfully bulked using a combination of cold isostatic press and sintering at 1400 ℃ for 1 h. Two processing approaches were utilized to produce(Fe,Cr)_3Al/Al_2O_3 nanocomposite: The first was milling of Fe, Cr,Al and Fe_2O_3, while the second one was milling of Fe, Cr, Al and Cr_2O_3, both in stoichiometric condition, to synthesize(Fe,Cr)_3Al/20 vol% Al_2O_3. Structural changes of powder particles during mechanical alloying were studied by X-ray diffraction. The microstructure and the morphology of powder particles and bulk samples were also studied by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Microstructural analysis showed that mechanochemical reactions took place during milling, and nanometric Al_2O_3 was uniformly distributed in the matrix. The results also showed that the second approach required a considerably higher milling time to produce(Fe,Cr)_3Al/Al_2O_3 nanocomposite, as compared to the first one. For this reason, bulk samples were produced from the synthesized nanocomposite in the first approach. The microstructure of the sintered samples consisted of a network structure of(Fe,Cr)_3Al and Al_2O_3 phases with superior mechanical properties.     

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。