Liquid Penetration Phenomenon of Gas Atomized Powders during Semi-solid Rolling

在氢气保护性气氛下,采用半固态轧制工艺将Al-5.8Zn-1.63Mg-2.22Cu-0.12Zr(wt%)粉末制备出生带材。研究了加热相同温度610℃(i.e.液相分数f s≈53%)时,不同的加热时间对生带材显微组织的影响,重点研究了液相渗透现象。结果表明:液相渗透程度越高,颗粒在接触界面的边界加速消失,颗粒边界发生了较大的变化。当在610℃下加热,保温时间由10 min延长至30 min时,η(Mg Zn2)相的数量减少,且在晶界处析出了更多的Al2Cu颗粒。Al-5.8Zn-1.63Mg-2.22Cu-0.12Zr(wt%)粉末在610℃下半固态轧制,其最优的保温时间为20~30 min。研究结果表明通过优化半固态轧制工艺可以制备出性能优异的带材。     

气雾化Al-Zn-Mg-Cu-Zr粉在半固态轧制过程中显微组织的演变(英文)

在H2气氛下,采用半固态轧制工艺将Al-5.8Zn-1.63Mg-2.22Cu-0.12Zr(质量分数)粉末成功轧制成相对密度为76.1%~88.0%的生带材。分析了温度对生带材显微组织和力学性能的影响规律。当轧制温度由580°C上升到610°C时,加速了原始颗粒边界和内部孔洞的消失、粒子的扩散、晶界的变化;显微组织演变的机制由致密为主的阶段转变为以晶粒粗化为主的阶段;η(MgZn2)相的数量在减少,更多的Al2Cu粒子在晶界处析出。获得了Al-5.8Zn-1.63Mg-2.22Cu-0.12Zr(质量分数)粉末的最佳半固态轧制温度。当液相分数为53%~67%时可以制备出具有较高密度的生带材。该研究有助于采用半固态轧制将金属粉末制备出性能较好的带材。     

Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金的非枝晶组织演变及机理

半固态金属坯料部分重熔是半固态金属触变成形工艺的重要技术环节,采用等温热处理法对Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金在部分重熔过程中的非枝晶组织演变过程和机理进行研究。结果表明:在半固态重熔初始阶段,Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金沿晶界分布的共晶相逐渐向α-Mg基体中扩散溶解,达到共晶熔化温度后,剩余部分开始熔化。随着保温时间的进一步延长,为了降低系统的界面能,颗粒将发生合并长大。其中,非枝晶颗粒的分离是由液相沿亚晶界浸渗和根部重熔两种机制起主导作用。Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金的最佳等温热处理工艺为保温温度600℃和保温时间25 min,采用该工艺处理后所得非枝晶颗粒平均尺寸为57μm,形状因子为1.16,固相率为68%。     

Zn含量及热处理工艺对Al-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-8.7Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.5Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金,采用扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了两种合金不同处理态的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率.结果表明,增加Zn含量可以提高Al-Mg-Cu-Sc-Zr合金的抗拉强度,降低电导率.     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

等温热处理对Mg-7Zn-0.3V合金半固态组织演变的影响

通过半固态等温热处理,研究保温温度和保温时间对Mg-7Zn-0.3V镁合金把固态组织演变的影响。结果表明:保温温度和保温时间对Mg-7Zn-0.3V非枝晶组织的演变有重要的影响。提高保温温度或是延长保温时间,可以使Mg-7Zn-0.3V中的非枝晶组织转变为更加细小且分布均匀的球状颗粒。当保温温度过高或是保温时间过长时,半固态颗粒会出现合并和长大,其主要的演变机制与Ostwald熟化规律相符合。Mg-7Zn-0.3V合金的最佳等温热处理工艺是:保温温度605℃,保温时间40 min,非枝晶颗粒的平均尺寸为48.5μm,形状因子为1.26。     

Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu-0.12Zr高锌铝合金热压缩变形流变应力本构方程

利用Gleebble-3500热模拟机对Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu-0.12Zr高锌铝合金进行热压缩变形试验,获得该合金在不同变形温度和应变速率条件下的流变应力本构方程。结果表明:Al-10Zn-1.9Mg-1.7Cu-0.12Zr高锌铝合金的高温流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,在获得的流变应力本构方程中A、α和n值分别为4.0934×1016 s-1、0.01145 MPa-1和5.961;其热变激活能为221 569.977 J/mol。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金挤压铸造组织性能的影响

采用电阻炉熔炼了Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Zr和Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Sc-0.2Zr两种铝合金,在700~720℃挤压铸造成形,并经过465℃×24h+475℃×8h水淬+120℃×24h时效热处理。结果表明,Sc、Zr的复合添加能明显细化α-Al基体和晶间第二相;通过多级固溶和时效处理,显著提高了合金的力学性能,铸件的抗拉强度达到613MPa,屈服强度达到528 MPa,伸长率为6%。     

喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金均匀化过程中的组织演变

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、差热分析等手段,研究了喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金在均匀化过程中微观组织的演变。结果表明:均匀化处理可使合金中的一次析出相明显减少,经470℃均匀化处理24h的Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金的晶粒尺寸没有明显长大,大多数AlZnMgCu四元相回溶到基体中;均匀化态组织除α(Al)外,主要存在3种不同的相,分别为AlZnMgCu四元相、Al9FeNi相以及Al3Zr(L12)弥散粒子。     

Mg-7Zn-0.3Mn-xCu镁合金半固态组织演变

本文研究了Cu含量、重熔温度及等温时间对Mg-7Zn-0.3Mn镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:Mg-7Zn-0.3Mn-1Cu合金的铸态组织由白色α-Mg基体和黑色共晶组织(α-Mg+Mg_4Zn_7+MgZn_2+CuMnZn)组成。在等温热处理过程中,Cu有加速非枝晶颗粒分离和球化的作用,且Cu含量(质量分数)为1.0%时效果最佳;Mg-7Zn-0.3Mn-1Cu镁合金通过适当提高保温温度或延长保温时间,能够得到细小且分布均匀的球状颗粒。然而当保温温度超过585℃或保温时间超过20 min时,半固态颗粒则会粗化长大。这种粗化长大现象是在合并长大机制与Ostwald熟化机制共同作用下产生的。在整个等温热处理过程中,半固态组织演变主要经历了初始粗化、组织分离、球化和最后粗化四个阶段。Mg-7Zn-0.3Mn-1Cu镁合金的最佳等温热处理工艺参数为保温温度585℃和保温时间20 min,其非枝晶颗粒的平均尺寸、形状因子和固相率分别为38.85μm、1.39和53.38%。     

添加Al-Ti-B的Mg-20Al-0.8Zn半固态组织的形成机理

利用添加质量分数为0.4%的Al-Ti-B中间合金来改善Mg-20Al-0.8Zn镁合金的铸态组织,研究了该合金在半固态等温处理过程中的组织演变以及非枝晶组织的制备与控制.结果表明,Al-Ti-B能显著减小铸态Mg-20Al-0.8Zn合金的晶粒尺寸,且经过Al-Ti-B细化处理的Mg-20Al-0.8Zn合金在半固态等温热处理过程中可获得更加均匀、细小的球状固相颗粒,固相颗粒的粗化速度较慢.试验得到的半固态组织中固相颗粒的平均尺寸为55～65 μm.试验表明,采用等温处理(450℃+保温90～120 min;465℃+保温90 min或485℃+保温60～90 min)能够得到更适合触变成形的半固态浆料,其半固态浆料的组织更加均匀、晶粒更加细小.     

含钪铝锌镁合金铸锭和均匀化显微组织研究

采用金相显微镜、差示扫描量热仪、扫描电镜及其能谱仪研究了Al-5.4Zn-2.0Mg-0.3Mn-0.25Cu-0.1Zr和Al-5.4Zn-2.0Mg-0.3Mn-0.35Cu-0.1Zr-0.25Sc两种合金的铸态及均匀化态显微组织演变与成分分布.结果表明:铸态组织以典型的枝晶结构存在,由过饱和的α-Al固溶体和α-Al+η-MgZn2的非平衡共晶相组成;铸态合金在470℃保温24 h,非平衡共晶相消失,合金枝晶偏析消除.确定合金铸锭的理想均匀化工艺参数为470℃×24 h.     

7085铝合金的淬透性

通过端淬试验和大尺寸锻件合金淬火试验研究了3种成分7085铝合金的淬透性。端淬试验表明:成分Al-7.0Zn-1.41Mg-1.50Cu-0.14Zr,Al-7.48Zn-1.51Mg-1.42Cu-0.15Zr及Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr 3种合金的淬透深度均大于150mm,而7075合金(成分:Al-5.62 Zn-2.51 Mg-1.60 Cu)仅有38.5 mm,大尺寸合金淬火试验证明了7085合金高的淬透性。通过比较3种7085铝合金T76时效后的硬度和电导率,及与大、小淬火试样比较,淬火后,相对较大的试样比小试样硬度高、电导率低,主要是由于较大试样淬火应力高,导致晶格畸变大造成。研究结果证明,7085铝合金具有极佳的淬透性能,同时建议提高Zn/Mg不应低于4.4。     

半固态等温处理Mg-Zn-Y合金微观组织演变

研究了挤压Mg-2Zn-x Y(x=0.5,1,2,at%)合金在半固态等温处理过程中的微观组织演变规律。结果表明:3种Mg-2Zn-x Y合金中,挤压Mg-2Zn-1Y合金中α-Mg基体晶粒尺寸最小,挤压Mg-2Zn-2Y合金中出现了大量的孪晶;当半固态等温时间为10 min时,随着等温温度的升高,Mg-2Zn-x Y合金中α-Mg固相晶粒均逐渐趋于球化,且α-Mg固相颗粒逐渐分离,晶界处的液相和晶内液池体积分数均明显增加;随着580℃等温时间的延长(≤30 min),Mg-2Zn-0.5Y合金微观组织演变以Ostwald熟化机制为主,而Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金微观组织演变过程中Ostwald熟化机制和固相颗粒熔化机制同时起主导作用。     

温度对大应变轧制Al-Mg-Si-Cu-Zr合金的组织及性能的影响

在250、300、400℃下分别对Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金进行大应变轧制变形,采用拉伸性能测试和扫描电镜(SEM)等研究了轧制温度对不同处理态合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在250℃轧制时,Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金的抗拉强度为204 MPa,伸长率为15.2%;随着轧制温度的升高,强度逐渐降低,而伸长率不断增大;合金经300℃热轧+510℃×80 min+195℃×13 h+冷轧加工后的晶粒最为细小,其综合力学性能最好,抗拉强度为475 MPa,伸长率为8.13%,断口上分布着大量细小均匀的韧窝。     

Al-9.0Zn-2.06Mg-2.12Cu-0.13Zr合金固溶工艺试验研究

超强高韧耐蚀铝合金是航空航天铝合金挤压材的发展方向。为此,进行了更高合金成分配比的Al-9. 0Zn-2. 06Mg-2. 12Cu-0. 13Zr合金挤压材的研制。为了获得更好的固溶效果,对Al-9. 0Zn-2. 06Mg-2. 12Cu-0. 13Zr合金进行单级固溶、双级固溶工艺对比试验,结合DSC曲线分析和组织观察,确定本试验合金宜采用的固溶工艺为450℃2 h+470℃4 h。     

热处理工艺对车用半固态Mg-5.5Zn-0.1Y镁合金微观组织演变的影响

选择Mg-Zn二元合金作为研究对象,在该合金中加入第三组元Y,制备得到Mg-5.5Zn-0.1Y镁合金,对该试样进行热处理,并分析了Mg-5.5Zn-0.1Y镁合金组织结构特征与保温温度及时间的关系,从而获得最优热处理工艺。结果表明:铸态Mg-5.5Zn-0.1Y合金中形成了α-Mg基体以及呈现沿晶分布特点的共晶组织。随着保温温度上升至620℃后,颗粒尺寸与形状因子都到达最小,依次等于48.3μm与1.24。随着保温温度的不断提高,在晶界处形成的共晶组织重熔转变为颗粒状组织。620℃热处理随着保温时间到达40 min时,组织中的颗粒尺寸变为最小,48.3μm,并且分布形态也更加均匀,此时的固相率是52.2%。确定最佳的半固态Mg-5.5Zn-0.1Y镁合金热处理参数为620℃,40 min。     

二次加热过程中半固态AZ31镁合金的显微组织演变

利用波浪形倾斜板振动技术制备AZ31镁合金半固态坯料,获得较为理想的球形或近球形晶粒组织。结果表明:随二次加热温度的升高和保温时间的延长,半固态组织中的液相体积分数增大,固相逐渐长大并球化;AZ31镁合金580℃和610℃时二次加热组织均不适合半固态触变成形;适合触变成形的二次加热最优工艺为590℃保温40～60 min、或者600℃保温30 min;此条件下获得的平均晶粒直径为58～61μm,固相率为87%(体积分数)左右。晶格扩散机制对二次加热原子扩散起主导作用,是造成合金固相颗粒尺寸变化的根本原因;固液界面张力是造成颗粒形状球形或近球形变化的重要原因。     

Al-4Cu-Mg合金半固态重熔时的组织演变

文章研究了Al-4Cu-Mg合金半固态重熔过程中加热温度和保温时间对微观组织形貌和α晶粒尺寸的影响,并对组织演化机制进行了探讨。实验结果表明,当加热温度较低或保温时间较短时,晶粒尺寸小且均匀性差。由于液相分数少,α晶粒之间粘连严重。随着加热温度的升高或保温时间的延长,α晶粒发生了长大和圆整化。对于Al-4Cu-Mg合金来说,合适的半固态重熔参数为:加热温度为540℃~580℃;保温时间小于10min。在半固态重熔过程中,α晶粒的合并长大和Ostwald长大是其微观组织演化的主要机制,两种晶粒长大机制在重熔过程中所起的作用受液相体积分数的影响。     

Al-7.8Zn-1.6Mg-0.8Cu-0.14Zr合金的淬火敏感性研究

利用分级淬火方法测定了Al-7.8Zn-1.6Mg-0.8Cu-0.14Zr合金的时间-温度-性能(TTP)C曲线,并通过观察等温保温过程中显微组织和过饱和固溶体晶格常数的变化规律,对合金的淬火敏感性进行了研究。结果表明,合金的淬火敏感温度区间为233~396℃,鼻温为321℃,孕育期为13.829 s。在不同温度下等温时,晶格常数随时间延长先增大后减小,鼻温处的晶格常数值最大。