合金成分对Al-Zn-Mg-Cu合金凝固结晶相的影响

采用Jmat-Pro热力学相图计算软件对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固过程及其结晶相形成规律进行了模拟。结果表明,Al-7.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金非平衡凝固过程中先后形成了Al_3Zr、α(Al)、Al_3Fe、Mg_2Si、Mg Zn_2和Al_7Cu_2Fe相。不同合金中的η(Mg Zn_2)、T (Al Zn Mg Cu)和S(Al_2Cu Mg)相的结晶温度区间分别为473.5～476℃、465～482℃和475～479℃。η(Mg Zn_2)、T(Al Zn Mg Cu)相的形成依赖于Zn/Mg比,且随着Cu含量的增加而减少。S(Al_2Cu Mg)相的生成量随Zn、Mg含量的增加而减少,随Cu含量的增加而增加。     

不同镁含量Al-Si-Cu合金半固态加工的组织演变（英文）

采用传统铸造工艺制备了一系列Al-6Si-3Cu-(0.3-2)Mg合金。采用倾斜冷却法制备原料,然后在液相分数为50%时进行触变成形。研究镁含量对铸态和半固态条件下Al-Si-Cu合金显微组织的的影响。研究结果表明,在Al-Si-Cu合金中添加镁,形成Al_5Cu_2Mg_3Si_5和Mg_2Si相,消耗了部分Al_2Cu相和Si。添加Mg后,针状β-Al_5FeSi相转变成汉字状的π-Al8Mg3Fe Si6相。对于铸态合金,初生α(Al)为树枝晶,随着Mg含量的增加,树枝晶逐渐减少。此外,镁的添加可明显减小α(Al)晶粒,但对硅的形貌无明显影响。对于触变成形合金,合金的显微组织为细小的球状初生相,且均匀分布硅和碎片状的金属间化合物。共晶硅由薄片状和针状转变成细小纤维状粒子。镁对半固态加工合金的共晶硅作用明显。Mg_2Si初生粒子由多边形粒子转变成细小球状粒子,而汉字状π-Al_8Mg_3FeSi_6转变成紧凑结构。随着A319合金中Mg含量的增加,触变成形合金的硬度、屈服强度和抗拉强度均增加,而伸长率降低。     

Bi掺杂Mg2Si的稳定性,弹性性能和电子结构的第一性原理计算

从动力学角度研究合金元素Bi对Mg_2Si的掺杂情况,采用CASTEP中基于密度泛函理论的第一性原理方法分析了合金元素Bi掺杂Mg_2Si的占位情况、结构稳定性、弹性性能和电子结构。计算结果表明:Mg_2Si、Mg-7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均可稳定存在于体系中,Bi原子优先占据Mg_2Si晶体中Si原子位置,Mg_8Si_4Bi间隙固溶体不稳定存在体系中;Mg_Si、Mg_7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均为脆性相,掺杂合金元素Bi后可以提高Mg_Si的韧性、合金化能力和导电性;Mg_2Si的成键本质是金属键、共价键和离子键的结合,Bi原子掺杂Mg2Si后产生Bi-Si和Bi-Mg键合作用,有利于提高体系的稳定性。     

压力对Al-Si和Mg-Al合金平衡相图作用的残余键结构分析

运用固体与分子经验电子理论(EET)的计算结果分别建立Al-Si、Mg-Al两种合金熔体的剩余化学键的局域价电子结构基本单元即残余键结构模型,从压力对熔体结构作用的层面,分析热力学平衡相图中最大固溶点和共晶点发生偏移的本质原因,并指出压力作用下热力学平衡相图的变化是合金熔体微观结构信息变化的宏观反映.结果表明:压力作用抑制了合金熔体中Si-Si、Al_(12)残余键结构的扩散速率,使其不容易"捕捉"到周围的残余键结构或游动原子,因而形成偏聚的可能性大为减小;而处于"悬空"状态的Al键会以周围Mg原子为"桥"将Al_(12)残余键结构连接起来形成包含Mg_(17)Al_(12)结构的原子集团,为自发产生β(Mg_(17)Al_(12))相凝固核心提供"有效晶胚",从而使Mg-Mg、Mg-Al原子集团内Al原子的数量相对减少.     

6061铝合金的等温凝固组织及第二相的析出顺序

制备了不同等温温度时6061铝合金凝固试样,利用扫描电镜观察了试样的微观组织,利用能谱分析仪测试了等温凝固组织中相的成分,利用X射线衍射仪测试了等温凝固试样中的相组成。结果表明,6061铝合金从900～650℃等温凝固时相的析出顺序为:L→α-Al+Al_4Cu_9+CrMn_3+Cu_(16)Mg_6Si_7+Mn_5Si_3→Cr_3Si→Cu_2Mg→FeCr+Cu_(16)Mg_6Si→富Fe相→Al_7Cu_3Mg_6+Mg_2Si+α-AlFeSi;6061铝合金常见的有害富Fe相是在温度低于700℃时形成的;6061铝合金等温凝固时析出的第二相主要聚集在晶界处。     

Mg和Cu对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

通过OM、SEM、T6热处理、拉伸性能测试等方法,研究了Cu、Mg等合金元素对Al-Si-Cu-Mg合金微观组织与力学性能的影响。研究表明,Al-Si-Cu-Mg合金中,Al_2Cu和Q-Al_5Cu_2Mg_8Si_6是主要强化相。Cu、Mg含量增加可以很大程度提高Al-Si合金的强度,但合金的伸长率会降低。经T6(520℃×10 h固溶+170℃×6 h时效)热处理,Al-Si-Cu-Mg合金的强度与韧性均有所提高,当Cu/Mg为4时,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到426.7 MPa、294.9 MPa和6.3%。     

Al、Ti掺杂对Mg2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理.结果显示:在掺杂浓度x＝0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M＝Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M＝Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合.电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关.     

铁元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Cu_(0.46)Zr_(0.44)Al_(0.08)Dy_(0.02))_(100-x)Fe_x(x=0,1,3,5,7)非晶合金,利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(DSC)、透射电镜(TEM)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Fe元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响。结果表明:Fe元素的适量添加有利于改善Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2块体非晶合金的结构,当添加原子分数为1%和3%Fe时,合金为完全非晶结构,并且出现富Fe相和富Cu相两相分离。Fe元素的适量添加有利于提高Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2合金的强度和塑性,当添加3%Fe时,块体非晶合金的抗压强度σ_f和塑性ε_p分别达到1835 MPa和0.5%。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸锭的均匀化退火及组织演变

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、波谱分析(WDS)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC)等技术对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸态组织及均匀化退火过程中的组织演变进行研究。结果表明:该合金铸态组织存在严重的枝晶偏析,主要由α(Al)基体、α(Al)+Mg(Zn,Al,Cu)_2非平衡共晶组织以及少量的θ(Al_2Cu)相、Al_8Cu_4Ce相、Al_7Cu_2Fe相构成;均匀化退火过程中,大量层片状共晶组织溶入基体,同时转变生成Al_2Cu Mg相;合金的过烧温度为474.87℃;合金的最佳单级均匀化退火工艺为465℃、40 h,这与均匀化动力学方程测算结果接近;合金经(435℃,8 h)+(470℃,32 h)双级均匀化退火处理后,回溶效果更好,主要残留相为难溶的Al_2CuMg相,少量含Fe杂质相以及Al_8Cu_4Ce相。     

Cr,Cu,Co对Fe—Si—B非晶合金磁致伸缩系数的影响

本文报道了Fe_(80-x)Cr_xSi_5B_(15),Fe_(80-x)Cr_xC_5B_(15),Fe_(80-x)Cu_xSi_5B_(15)和(Fe_(1-x)Co_x)_(32)Cu_(0.4)Si_(4.4)B_(13.2)四系列非晶合金在室温下的饱和磁致伸缩系数λs随成分x的变化关系,讨论了C,Si,Cr,Cu,Co原子对磁致伸缩系数的影响。发现少量Cu,Co的加入大大提高了非晶合金的λs。特别是(Fe_(1-x)Co_x)_(82)Cu_(0.4)Si_(4.4)B_(13.2)系列中当x=0.02时峰值λs=70×10~(-6)。     

固溶处理对7075铝合金第二相演变和力学性能的影响（英文）

利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、差示扫描量热仪(DSC)、硬度测试及拉伸测试研究固溶处理工艺对铸造7075铝合金第二相演变和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度和时间的增加,Mg(Zn,Cu,Al)_2相逐渐溶解到基体内,Al_7Cu_2Fe相由于熔点高,其形貌和尺寸基本没有发生变化。继续升高温度和延长时间,则开始出现粗大黑色Mg_2Si颗粒。合金经460°C固溶5 h处理,其显微硬度、抗拉强度和伸长率相比基体合金分别提高55.1%、40.91%和109.1%。这是因为此时共晶相Mg(Zn,Cu,Al)_2基本完全溶解,且基本没有粗大黑色Mg_2Si颗粒出现。     

快速凝固粉末冶金Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金的组织与力学性能

采用快速凝固粉末冶金技术制备热挤压Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金棒材,研究了快速凝固Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金薄带及热挤压后合金的相结构,并对热处理工艺对合金棒材组织结构及力学性能的影响进行了分析.研究表明,采用单辊快速凝固法在辊速为1800 r/min下制备的Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金薄带为完全非晶态;在热挤压过程中Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金中有Mg_2Cu和Mg晶体相析出,其显微硬度比薄带有所提高,这与合金中细小Mg_2Cu颗粒的弥散析出有关;在450 ℃保温4 h后的热挤压Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金中没有新相析出;随着热处理温度的升高或保温时间的延长,由于Mg_2Cu颗粒出现重溶及聚集长大现象,使得热挤压Mg_(80)Cu_(10)Y_(10)合金的显微硬度表现出逐渐下降的变化趋势.     

Si、Ca对AM60合金时效析出过程的影响

研究了Si、Ca合金化对AM60合金时效析出过程的影响。结果表明:经固溶时效处理后,AM60合金以晶界非连续脱溶方式为主析出β-Mg_(17)Al_(12)相;加入硅钙合金后,形成Mg_2Si相。部分在晶界处形成的Mg_2Si相减少了β相在晶界形核的位置;晶内形成的Mg_2Si相对Al原子向晶界上β相扩散也起到一定阻碍作用,从而减缓了晶界的非连续脱溶析出,使析出相β变得细小。     

添加金属元素Al、Mn和Ti后Mg_2Ni合金的显微组织及其显著改善的储氢性能（英文）

采用固相烧结方法制备Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3 )(M=Al, Mn, Ti)合金。利用X射线衍射仪、扫描电镜和扫描透射电镜对合金的相组成和显微组织进行系统表征。结果发现,Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金中形成了具有面心立方结构的金属间化合物Mg_3MNi_2,其与Mg和Mg_2Ni共存;且M原子半径与Mg原子半径越接近,越有利于Mg_3MNi_2的形成。采用Sievert和Tafel方法对Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的储氢性能和耐腐蚀性能进行研究。Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的吸/放氢性能得到明显改善。Mg_2Ni_(0.7)Al_(0.3)、Mg_2Ni_(0.7)Mn_(0.3)和Mg_2Ni_(0.7)Ti_(0.3)合金的脱氢反应的激活能较Mg_2Ni的激活能明显降低,分别为-46.12、-59.16和-73.15k J/mol。与Mg_2Ni合金相比,Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的腐蚀电位向正方向移动,如Mg_2Ni_(0.7)Al_(0.3)合金(-0.529 V)与Mg_2Ni合金(-0.639 V)的腐蚀电位差为0.110 V,表明添加Al、Mn和Ti能使合金的耐腐蚀性能得到显著提高。     

Ni元素添加对Zr-Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)非晶合金试样,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电镜(SEM),研究了Ni元素添加对(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)结构及力学性能的影响。结果表明:随Ni添加量的提高,该合金内部原子排列有序度提高,非晶形成能力下降,相分离增强并析出纳米级晶体相;晶体相的析出提高了合金的塑性应变、屈服强度和断裂强度。     

钛合金化对Mg_2Ni储氢性能的影响

采用第一性原理方法研究了钛合金化对Mg_2Ni及其氢化物储氢性能的影响。计算结果表明,在掺杂浓度为0~0.5的范围内,Ti优先占据Mg(6i)位,六方结构的固溶体合金Mg_((2-x))TixNi极易分解为立方结构的Mg3TiNi2和六方结构的Mg_2Ni组成的复合相。Ti的掺杂削弱了H原子和Ni原子间的相互作用,降低了其合金体系的吸氢反应焓,提高了Mg2Ni氢化物的解氢能力。     

Ca对铸态AZ61镁合金显微组织和压入蠕变行为的影响（英文）

研究含1%和3%(质量分数)Ca的AZ61镁合金的显微组织和蠕变性能。用压痕法研究在423～491K、200～500MPa应力作用下的蠕变性能。AZ61合金的显微组织包含α(Mg)基体相和Mg_(17)Al_(12)金属间化合物相。结果表明,在AZ61合金中加入Ca可通过形成(Mg,Al)_2Ca相从而减少Mg_(17)Al_(12)相含量,当Ca含量达到3%时,形成(Mg,Al)_2Ca相,Mg17Al12相消失。Ca的加入可以改善AZ61合金的蠕变性能,这是由于Mg_(17)Al_(12)相减少而形成的(Mg,Al)_2Ca相具有高的热稳定性。根据蠕变数据可以推断,管扩散-攀移控制的位错蠕变是主要的蠕变机制,Ca添加对此机制没有影响。预变形对AZ61+3%Ca合金蠕变性能的影响表明,合金的抗蠕变性能取决于(Mg,Al)_2Ca相的连续性,该相的连续性越低,合金的抗蠕变性能就越差。     

Mg-Zn系合金电子结构和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分析了Mg-Zn、Mg-Zn-Al等二元和三元合金的结构、电子结构和弹性性质。结果表明:Mg_4Zn_8合金为所计算二元Mg-Zn合金的最稳定相,与相应的实验结果一致。在三元金属化合物中,Mg_4Zn_6Al_2和Mg_4Zn_2Al_6是比Mg_4Zn_8更稳定的合金相。分析其电子结构特征,这主要是由于Al原子和Zn原子之间电子杂化的贡献,进一步在原子尺度上揭示了三元合金的稳定性特征。在弹性性质方面,Mg_4Zn_8、Mg_4Zn_6Al_2和Mg_4Zn_2Al_6合金均呈延性相,而Mg_4Zn_6Al_2在抗外力变形能力、抗剪切变形能力和刚度方面综合性能最强。     

微波辅助MgH_2固相反应法制备Mg_2Si_(1-x)Sn_x基热电材料及性能

在微波作用下利用MgH_2、纳米Si粉、Sn粉和Bi粉进行固相反应,结合电场激活压力辅助合成法(FAPAS)制备了高纯Bi掺杂的Mg_2Si_(1-x)Sn_x(0.4≤x≤0.6)基固溶体热电材料,并对其微观结构和热电性能进行了表征。结果表明,MgH_2替代传统原料Mg粉显著降低了固相反应温度且防止了Mg的挥发和氧化,同时微波快速低温加热有效抑制晶粒长大,可获得平均晶粒尺寸为200 nm的高纯产物。在300~750 K的温度区间对样品热电性能进行测试。结果表明,细小的片层固溶体组织和Bi的掺杂有效降低了样品热导率,同时改善了其电性能,在600 K时,含1.5%Bi(原子分数)的Mg_2Si_(0.4/0Sn_(0.6)热电材料具有最大ZT值0.91。     

Mg_(65)Cu_(25)Y_xGd_(10-x)(x=0,5,10)玻璃形成能力的EXAFS分析

采用扩展X射线精细结构谱（EXAFS）分析了Mg65Cu25YxGd10-x（x=0,5,10）非晶合金局域原子结构及合金的玻璃形成能力差异的原因。结果表明,随着替代元素Gd含量的增加,淬态Mg65Cu25YxGd10-x非晶合金吸收原子Cu周围的配位数单调增加,而最近邻原子间距呈现出微弱的下降,短程有序进一步增强。Mg65Cu25YxGd10-x系非晶合金中Cu原子周围形成配位数越大、原子间束缚更加紧密的多面体构型的短程有序结构,越有利于合金玻璃形成能力的提高。