不同加载条件下Al-Cu合金单晶应力时效后的组织与性能（英文）

利用单晶研究了Al-Cu合金在弹性应力、屈服应力及塑性变形应力等加载条件下的应力时效行为,并分别通过透射电子显微镜(TEM)和压缩试验研究了应力时效后的显微组织与屈服强度。结果表明:15 MPa的弹性应力就足够影响Al-Cu合金单晶在180°C时效过程中θ′相的析出分布。沿着[16]_(Al)方向加载的应力会增加Al-Cu合金单晶(001)_(Al)惯析面上θ′相的析出密度。随着外加应力的增大,(001)_(Al)惯析面上θ′相的析出密度则会随之增加,进而导致Al-Cu合金单晶的屈服强度降低。通过应力产生的位错的影响及θ′相与Al基体之间的错配度作用的影响两个方面对应力时效时析出相择优分布的产生进行了讨论,结果更加符合θ′相与Al基体之间错配度作用的影响。     

循环加载时效对Al-Cu铸造材料组织和性能的影响

采用光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度测试、拉伸实验以及盲孔法测算残余应力等方法研究循环加载时效对Al-Cu铸造合金材料显微组织、力学性能及残余应力的影响。结果表明:淬火态Al-Cu铸造合金中存在较大的残余应力,在人工时效过程中可诱发θ′强化相的应力位向效应;而-40~80 MPa、83 Hz、40 min的循环加载处理可使峰值时效态Al-Cu铸造合金的残余应力降低到0.28σ0.2,其引起的微小塑性变形产生的大量位错组态诱发θ′相非均匀形核,提高了形核率,起到了细化析出相尺寸的作用,且抑制了θ′相析出的应力位向效应,从而提高了Al-Cu铸造合金材料的力学性能。     

双级固溶处理对Al-Cu合金组织与电化学性能的影响

研究了双级固溶处理过程中不同固溶时间对Al-Cu合金组织和电化学性能的影响,确定了Al-Cu合金合理的固溶工艺。结果表明,试验Al-Cu合金主要由α-Al相、θ相、S相、T相(Al13Cu4Mn3)、Fe2Al3Si3和Al65Cu20Fe9Mn6组成。合金在490℃固溶,时间延长,低熔点相回溶充分,高温510℃二级固溶高熔点相溶解,时效后第二相均匀、弥散分布。固溶时间增加,Al-Cu合金的电化学腐蚀敏感性先减小后增大。490℃×60 min+510℃×60 min双级固溶处理后,Al-Cu合金的电化学腐蚀速率最小,为0.035 mm·a-1,较未固溶处理合金腐蚀速率降低50.7%,该工艺为Al-Cu合金合理的固溶工艺。     

外加应力对Al-Cu及Al-Cu-Mg-Ag合金析出相生长的影响

采用电阻法和透射电镜观察研究了应力对Al-3．88Cu(质量分数，％，下同)和Al-3．87Cu-0．56Mg-0．56Ag合金时效析出相的影响，结果表明：外加应力促进原子团簇或GP区的形成但延缓θ‘和Ω相的析出与长大；Al-Cu-Mg-Ag合金时效动力学过程存在一个调整微观结构演化的临界应力值，在大于该值的应力作用下将有助于原子团簇或GP区的析出；Al-Cu合金和Al-Cu-Mg-Ag合金时效过程中引入外加应力导致沉淀相择优取向；采用Eshelby弹性夹杂物理论计算外加应力与错配应力场间的相互作用可分析产生应力位向效应的原因．     

不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

应变时效过程中析出相界面Al/θ′的能量响应

基于第一性原理密度泛函方法,计算研究Al/θ′共格界面对应变时效参数的能量响应,综合讨论外加单向应变、时效温度以及Cu化学活度对界面形成能的影响作用。结果表明：θ′相的界面能随温度的升高而增大,当温度从298 K增加到498 K时,大尺寸的θ′相界面能(γAl/θ′)增大约2.3%,而小尺寸的富铜θ′相界面能(γAl/θ′(Cu-rich))增大约7.6%;在相同温度和应变下,小尺寸的富铜θ′相界面能总是比大尺寸θ′的相界面能低约10%。在室温下,当应变从0增加到2%时,富铜θ′相界面能最大降低约9.2%;不同的应变方式(压缩或拉伸、垂直或平行界面方向)对各类型θ′相界面能的作用效果有所不同,由此影响到其在基体中的析出方式,这应该是应变时效的主要机制之一。     

溶质浓度对Al-Cu合金中PLC效应的影响

在不同温度下对Al-Cu合金试件进行固溶处理，以改变溶质原子在固溶体中的浓度及析出相在合金中的含量．对所得到的Al—Cu合金试件进行常应变率拉伸实验，观察其应力一时间关系曲线．由拉伸实验现象分析溶质原子及析出相对位错运动的影响，从而探究Portevin-Le Chatelier（PLC）效应产生的微观机制．结果表明，当固溶处理温度由500℃逐步降低，应力-时间曲线上的锯齿幅值逐渐减小，并在300℃时达到最小值；继续降低固溶处理温度至100℃，锯齿幅值又逐渐增大．固溶处理温度高于300℃时，溶质原子对PLC效应的影响强于析出相的影响而起主要作用；反之，固溶处理温度低于300℃时，析出相对PLC效应的影响强于溶质原子的影响而起主要作用．     

Al-Er-Zr合金的热变形行为及动态析出

通过对Al-0.04Er-0.08Zr合金进行200°C 到450°C 范围内的热压缩测试对该合金的热变形行为进行了研究，在这个过程中利用Arrhenius-type方程进行线性拟合从而分析应力-应变曲线，之后通过透射电镜来观察研究变形组织。结果表明对于固溶态以及时效态合金来讲，在热压缩过程中动态回复是使合金软化的一个主要机制。高温以及低应变速率的热变形会诱导固溶态合金快速析出。动态析出会明显增加固溶态合金在热压缩过程中其表面的流变应力，但是却不能有效提高变形合金的硬度。动态析出还会导致应力-应变曲线拟合出现Arrhenius型偏差。     

外加应力对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出行为的影响

采用维氏硬度、光学显微镜、双臂电桥电阻及透射电子显微镜等手段,研究普通时效与应力时效时,外加应力对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出行为的影响。结果表明:外加应力会降低Al-Cu-Mg-Ag合金的时效硬化速率,减小峰值硬度和延长欠时效时间;外加应力能够促进Al-Cu-Mg-Ag合金中θ′相的析出,抑制Ω相的析出和长大;在外加应力的影响下,Ω相产生应力位向效应,且应力位向效应的产生主要在Ω相的形核阶段形成。     

Al-Er-Zr合金的热变形行为及动态析出（英文）

通过200～400℃温度范围内的热压缩实验对Al-0.04Er-0.08Zr的热变形行为进行了研究。通过实验得到的应力-应变曲线是利用Arrhenius-type方程线性拟合来分析的,合金的变形微观结构通过透射电镜进行观察。结果表明,不论是固溶态合金还是时效态合金在热压缩过程中其都是以动态回复为主要软化恢复机制。固溶态合金样品在高温以及低应变速率的热压缩条件下会发生快速时效析出,且动态析出会明显增加固溶态合金在热压缩过程中表面受到的流变应力,但并不能有效地提高变形合金的硬度。动态析出还会导致应力-应变曲线在运用Arrhenius-type方程线性拟合时出现一定的偏差。     

Effect of high-temperature pre-precipitation on mechanical properties and stress corrosion cracking of Al-Zn-Mg alloys

1　INTRODUCTIONMediumandhighstrengthAl Zn Mgseriesaluminumalloysarethe primaryweldingstructurematerialsofaerocrafts ,transportationvehiclesandmilitaryequipments[1,2 ] ,duetoitsbetterweldabilityandexcellenttechnologicalproperty .Buttheexten siveutilizationofthesealloysishamperedbyitspoorstresscorrosioncracking (SCC)resistance[3,4 ] .Ac cordingly ,manystudieshavebeenconcernedwithsuchaproblemashowtoimprovestresscorrosionre sistanceofAl Zn Mgalloyswithnon deterioratedstrength[3,58] .Atpres…     

Effect of high-temperature pre-precipitation on microstructure and properties of 7055 aluminum alloy

1　INTRODUCTIONAl Zn Mg Cuserieshigh strengthaluminumal loyswithhighstrength to densityratioandexcellentmechanicalpropertieshavebeentheprimarystruc turalmaterialsofaerocraftinthespaceandgroundtransportationvehicles.Thedevelopmentandexten siveutilizationofhigh strength 7xxxseriesareham peredby poorcorrosionresistance ,especiallystresscorrosioncracking (SCC )resistance .Overthe pastfewyears ,thestudiesaboutstresscorrosioncrackingandageingtreatmentprocesshavebeenproceedinginordertoobtainma…     

金属退火硬化现象及机理的研究进展

通常金属进行退火时都会发生软化现象,而对于一些特殊的金属或者合金,将出现退火硬化的反常现象。对纯金属、铜合金、镍钨合金、锌铝合金和铝合金等体系中退火硬化现象及机理进行了总结与分析。铝钪、铝镱和铝锆系合金中存在铸态直接退火硬化现象,而其它合金体系需要进行冷变形才会出现退火硬化现象。退火硬化的机理主要包括:晶界溶质偏析、晶界弛豫、第二相颗粒的晶界钉扎、位错源限制硬化、溶质偏析对孪晶边界迁移或位错滑动的钉扎效应、退火孪晶、第二相纳米粒子强化等。     

Interaction of Precipitation and Creep in Mg-Al Alloys

Microstructural studies of a Mg-10.3 pet Al alloy showed that discontinuous precipitation during aging multiplies the grain boundary area available for easy deformation in elevated temperature creep. An increase of strain rate for a 6.2 pet Al alloy at 400°F, where precipitation and creep are concurrent, caused an increase in the volume percentage discontinuously precipitated at the completion of the process. The relatively poor elevated temperature creep resistance of heat treated alloys of the Mg-AI-Zn type was explained in these structural terms.     

变形及热处理对Al-Sc二元合金力学性能与导电性能的影响

研究了Al-x Sc(x=0、0.10%、0.45%、0.70%)合金在挤压变形、拉拔变形和热处理过程中的力学性能和导电性能的变化。结果表明,铸态Al-Sc二元合金的强度都随Sc含量的增加而增加,而电导率逐渐降低。挤压变形后,Al-Sc合金的晶粒均有所细化,屈服和抗拉强度大幅提升,塑性略有下降;拉拔变形后,加工硬化使各Al-Sc合金的强度进一步提高,伸长率大幅降至1%左右;经过400℃保温2 min+300℃保温150 min的热处理后,Al-Sc合金的伸长率大幅提升,纯铝和Al-0.1%Sc合金的强度降低,然而添加0.45%和0.70%Sc的合金强度却有所升高,这主要是由于热处理后含Sc第二相析出导致的。两种变形过程对Al-Sc合金电导率的影响很小,热处理可通过分解铝钪固溶体大幅提高Al-Sc合金的电导率。最终制备的Al-0.45%Sc合金屈服强度,伸长率和电导率分别为210 MPa,7.2%,34.8×10^6S/m,兼具良好的力学性能和导电性能。     

Al-Sc二元合金中次生Al_3Sc的析出和长大行为

研究了温度、时间等因素对Al-0.4Sc合金时效过程中次生Al3Sc粒子的析出和长大规律及其对合金性能的影响。指出在350、400和450℃下时效,次生Al3Sc粒子长大行为基本符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测;在500℃下时效1h,粒子长大行为接近LSW理论预测值,1h以上,粒子长大速度变慢,与LSW理论偏差较大。当Al3Sc粒子半径在4～40nm的范围内,Al-0.4Sc合金硬度值随着粒子尺寸上升而下降;当Al3Sc半径为4～7.5nm时,硬度为750～850MPa,大约是热处理前的硬度值(200MPa)的3.75～4.25倍,析出强化作用显著;当Al3Sc半径达到40nm时,合金硬度下降到300MPa。     

In对Al-3.5Cu合金析出过程的影响

利用透射电镜(TEM),差示扫描量热仪(DSC)等方法对Al-3.5Cu和Al-3.5Cu-0.5In(质量分数,%)合金中θ′相的生成及粗化行为进行对比研究。在175℃时效时In的添加显著地促进了合金的时效响应,时效峰值硬度提高了约200MPa。TEM观察结果显示富铟(In′)粒子在时效早期均匀析出,为θ′相的析出提供了非均匀形核位置;且在θ′相宽面发现了位于其片状顶角的In′粒子;时效后期含In合金中θ′相粗化速率明显小于无In合金。时效前增加6%预变形后两种合金时效响应及效果差别不大,证实T6状态In主要是通过淬火空位团簇,从而促进θ′相析出。     

Interaction of recrystallization and precipitation: The effect of Al3Sc on the recrystallization behaviour of deformed aluminium

The kinetics and mechanisms of recrystallization in high purity binary Al-Sc alloys have been investigated. In an Al-0.25wt.%Sc alloy, precipitation always precedes recrystallization, which is severely inhibited. However, in an Al-0.12wt.%Sc alloy, precipitation is found to either precede, follow or occur concurrently with recrystallization, depending on the processing conditions, and the resultant complex microstructures are interpreted in terms of the interactions between precipitation and recrystallization. Coherent precipitates are found to coarsen and become semi-coherent during the passage of low-angle boundaries during recovery. The passage of high-angle boundaries through semi-coherent precipitates during recrystallization occurs by migration of the boundary through the particle, resulting in the precipitates maintaining semi-coherency with the new grain.     

Stress aging of Al–xCu alloys: experiments

Exposure of age-hardenable aluminum alloys to an elastic loading, either for “age-forming” and other manufacturing processes or during utilization at relatively high temperature, may lead to microstructural changes such as a stress-orienting effect of plate-like coherent or semi-coherent precipitates in the alloys. Preferentially oriented θ″/θ′-precipitate structures were quantitatively examined in single-crystal Al–2.5Cu, Al–4Cu and cube-textured Al–5Cu alloys aged to peak strength under compressive stresses. The dependence of the stress orienting of the θ″/θ′-precipitates on the applied stress, aging temperature and the copper content were determined. The effect is discussed and explained within the frame of classical nucleation and growth theories that incorporate the interaction energy between the external stress and the strain fields due to the lattice misfits between the θ″/θ′-precipitates and the Al matrix.     

Effect of post equal-channel-angular-pressing aging on the modified 7075 Al alloy containing Sc

The effect of post-ECAP low-temperature aging on mechanical properties of the 7075 Al aluminum alloy containing Sc (7 × 51) after a single pressing was examined. The best aging effect on strengthening was achieved at 373 K after 20–30 h. After the post-ECAP aging treatment, the yield stress and UTS of the 7 × 51 alloy have increased to 680 MPa and 730 MPa, respectively. This achievement is remarkable when compared with the 7075 Al alloy conventionally ECAP processed for three passes exhibiting the YS of 667 MPa and UTS of 677 MPa. The post-ECAP aging was also effective in improving the tensile ductility of the ECAPed alloy. The unECAPed and ECAPed 7 × 51 Al alloys before or after aging at 373 K showed a big difference in strain hardening ability. According to the model assessing the extent to which the hardening and softening mechanisms are active during the plastic deformation of the materials, the low strain hardening rate of the ECAPed alloy could be attributed to a significant contribution to softening by cross slip and a small contribution of precipitation to hardening.