θ′相对Al-xCu系铝合金组织与力学性能的影响

论述了析出物θ′相对Al-xCu(2xxx)系合金组织与力学性能的影响。析出物体积分数与材料的屈服强度等力学性能之间存在定量关系,θ′相的数量密度直接影响合金的力学性能指标。θ′相的生长方向导致Al-xCu系合金力学性能各向异性显著,不同惯析面上的析出物数量不同,将会导致合金力学性能各向异性。     

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。     

微量Ag对Al-Cu-Mg-Mn合金时效析出及组织热稳定性的影响

采用差热分析(DSC)及透射电镜(TEM),研究了微量Ag对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5Mn-0.5(Zr Ti)合金时效析出过程及显微组织热稳定性的影响.结果表明,添加微量Ag可改变合金的时效过程,提高合金的时效硬化能力.含0.6%Ag的Al-Cu-Mg-Mn合金在185 ℃峰时效时的强化析出相由Ω相与少量θ′相组成,Ω相呈薄片状,该相{001}Ω面与基体Al的{111}α面共格,位向关系为(001)Ω//(111)α、[010]Ω//[101-]及[100]Ω//[12-1]α.当温度低于300 ℃时,Ω相比θ′相具有更好的热稳定性;而在300 ℃经长时间处理时,Ω相变得不稳定并最终转变成θ′相.     

2197铝锂合金形变热处理中T1相的析出行为

对2197铝锂合金进行形变热处理,采用HREM高分辨电镜观察合金欠时效和峰时效两个阶段的显微组织,研究T1相析出长大行为及其界面特征。结果表明:形变热处理2197合金在欠时效阶段主要存在δ′、θ′和T1相,T1相尺寸约为40 nm;峰时效阶段合金中δ′和θ′数量减少,主要析出相为T1相,其尺寸为50~150 nm,T1相可通过δ′相的溶解而长大。在欠时效和峰时效两阶段,T1相末端与基体共格,其他区域与基体非共格。T1相为六方晶系,与基体存在惯析关系:(0001)T1//(111)A1、[1010]T1//[110]A1,惯析面为{111}A1。     

Al-Cu-Mg-(Ag)合金中时效析出相的析出及生长动力学

采用透射电子显微镜(TEM)研究了Ag在时效过程中对析出相形核及生长的影响,并发展了析出相生长的动力学模型。模型指出:在时效过程中,Al-Cu-Mg合金中析出的θ′相通过台阶机制生长而发生共格失稳,转化成球状的θ相而导致强度显著下降;Al-Cu-Mg-Ag合金中的Ω相由于在界面被Mg和Ag原子覆盖,降低了Ω相的生长速度;同时,Mg和Ag原子在析出相界面的存在降低了晶格畸变能,使得Ω相能够保持片状而不发生共格失稳,高温下具有较高的强度。力学实验及显微组织分析表明:分别均匀分布在铝基体(001)和(111)面上共存的θ′和Ω(成分为Al2Cu)沉淀相对含Ag合金起着强化作用。     

高纯Al-Cu-Mg-Ag合金的时效析出行为

利用拉伸力学性能测试和透射电镜等研究了高纯Al-Cu-Mg-Ag合金在长时间时效过程中的时效析出行为。结果表明：实验用高纯Al-Cu-Mg-Ag合金板材具有较好的热稳定性和塑性,经185℃时效50h后合金的强度较峰值状态仅下降6%～7%,同时伸长率δ10保持在8%以上;Ω相是高纯Al-Cu-Mg-Ag合金的主要强化相,当合金处于峰值状态时,Ω相与基体之间会产生较大的错配应变,并在Ω相的细小片层处产生位错,为随后二次析出相θ′的析出提供有利的形核位置;延长时效时间将促进尺寸较大的Ω相和大部分θ′相（包括先析出相和二次析出相）向平衡相θ转变,但Ω→θ的转变远比θ′→θ的转变缓慢。     

强变形Al-Cu合金的退火组织与性能

研究时效Al-Cu合金强塑性变形后退火过程中的显微组织与性能的变化.制备分别只含θ″、θ′和θ相的时效Al-Cu合金,在室温多向压缩变形(MAC)后进行低温退火,测试合金的拉伸性能,借助X射线衍射仪和透射电镜分析显微结构的变化.结果表明,合金中含θ″相和含θ′相试样分别在MAC变形8道次和12道次时,析出相完全回溶于基体,形成过饱和固溶体.在退火过程中,基体发生回复,并伴随粒子再次析出,产生析出强化,再析出速度比同温度下的常规时效快.在120 ℃退火时,析出相完全回溶的含θ″相试样和含θ′相试样的强度分别在前60和30 min上升,而析出相未回溶的含θ相试样的强度则下降;在150 ℃退火时,析出相完全回溶的含θ″相试样和含θ′相试样强度与退火前强度基本持平,而析出相未回溶的含θ相试样强度明显下降;在200 ℃退火时,析出相回溶的试样和未回溶的试样强度都出现明显下降.说明强变形Al-Cu合金退火时强度取决于析出强化与回复软化的综合作用.在所有试样中,MAC变形8道次的含θ″相试样在120 ℃下退火60 min,表现出最好的综合性能.     

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．     

铝合金应力／应变时效机制的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法探讨了铝合金应力／应变时效的可能机制,综合评估了时效温度和外加应力／应变对Al-Sc合金中Al3Sc固溶边界和A1-Cu合金中Al／θ＇＇界面能的潜在影响。计算结果表明：在传统时效过程中引入外加拉应力／应变,声子态密度在高态区有红移现象,可以明显降低溶解熵;同时,导致相图中固溶线上移,表明外加拉应力／应变可降低Al3-Sc在Al-Sc合金中的极限固溶度,从而增加析出相的最大可能体积分数。外加应力／应变对Al-Cu合金中不同取向的Al／θ＇＇,界面形成能有不同程度的影响,这种差别可以通过泊松效应进一步放大,从而影响到Al-Cu合金中析出相的择优取向。这2种机制在应力／应变时效中均可能发挥重要作用。     

弹性应力对Al-Cu合金中析出相的作用及模型

Al-Cu合金中析出相有3种变体,以前的研究大都假设在外力作用下析出相平行或垂直于外加应力方向,而实际析出相与外力可能存在一定的角度,因此建立了一个新的模型,将析出相与力的夹角考虑在内,通过此模型能便捷地判断出析出相是否存在应力位向效应。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电镜(STEM)对Al-4Cu合金在外力作用下时效后的析出相进行分析。结果表明,析出相GP区和θ″相存在应力位向效应。采用所建的模型分析合金中析出相在外力作用下的应力位向效应,此模型可简捷方便地判断合金中析出相在外力作用下的析出行为。     

喷射沉积过共晶AlSiCuMg合金的时效行为和力学性能

利用扫描电镜(SEM+EBSD)、透射电镜(TEM)、硬度测试以及室温拉伸实验研究了喷射沉积过共晶AlSiCuMg合金的时效组织演变规律及力学性能。结果表明：随时效时间的延长，喷射沉积AlSiCuMg合金的硬度先增加后降低；随着时效温度的升高，合金硬度达到峰值所需时间分别为24 h (170℃)、2 h(185℃)和0.5 h (200℃)。合金经185℃时效0.5 h后，在位错处可观察到非均匀析出的细小针状θ″相。在(185℃, 2 h)峰时效状态下，析出相包含细针状θ″相和点状Q′相，同时存在粗针状θ′相。峰时效硬度约为91HRB，比挤压态提高了近72%。合金经185℃时效28 h后，θ′相体积分数明显增加。合金经185℃时效48 h后，析出相演变为粗大的板条状θ相和方块状Q相；过剩Si相开始析出，同时在与入射轴垂直的晶面上观察到包围Si相的粗大盘片状富Cu相。合金经185℃时效56 h后，θ相和Q相演变为粗大椭球状。合金的硬度下降至约80HRB。喷射沉积AlSiCuMg合金的时效析出惯序为：过饱和固溶体→GP区→θ″+Q′→θ′+Q′→θ+Si+Q′→θ+Si+Q。合金的峰值时效...     

DD5单晶高温合金在长期时效和持久性能试验中的γ′相演化

研究了DD5单晶高温合金在热处理态、长期时效态(1 100℃/500 h)和持久性能测试过程中的γ′相演化。结果表明:1 100℃时效500 h后,γ′相全部由立方体形态转化成条状组织,基体通道宽度接近γ′相宽度并析出大量粒状二次γ′相,γ/γ′相界面形成大量错配位错网。与热处理态相比,长期时效态合金在871℃/552 MPa和1 038℃/172 MPa条件下持久寿命明显降低。长期时效态合金在871℃/552 MPa条件下持久试验后,一次γ′相保持长期时效后形态,但基体通道中的二次γ′相形成了N型筏形组织。长期时效态合金在1 038℃/172 MPa条件下持久试验后一次γ′相形成垂直于拉应力的N型筏。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

Al-Cu合金时效初期的价电子结构

用固体经验电子理论(EET)对Al-Cu合金时效初期的析出相的价电子结构进行计算.计算结果表明:合金基体析出的共格GP区、θ″相,具有比基体更强的共价键络,提升了合金的整体键络强度.从价电子结构层次上解释了时效初期的GP区和θ″相对合金强化作用的内在原因.     

时效制度对Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率、拉伸性能、撕裂性能等性能测试和差示扫描量热(DSC)、透射电镜(TEM)等分析方法研究单级时效和多级断续时效对高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响.结果表明与T6态合金相比,多级断续时效处理在保持合金强度、硬度和电导率同时,显著提高合金的断裂韧性;160℃单级时效过程中,Ω和θ′相同时析出;断续时效第一级和第三级时效的主要析出相与单级时效的类似,第二级低温时效过程中,θ′相明显析出,未出现明显的Ω相析出特征.     

外场应力对Al-Cu合金中θ″相形貌及析出行为的影响(英文)

对Al-5Cu铝合金在时效过程中施加弹性加载,并采取透射电镜、热分析研究外应力时效作用下θ″析出相的形态和析出行为。结果表明:在50 MPa的外力作用下,在453 K时效6 h后的析出相尺寸是19.83 nm,小于其常规时效(453 K,6 h)的尺寸28.79 nm。热分析结果揭示施加应力后时效析出过程得到促进,同时析出激活能结果表明外应力作用使得激活能下降10%。第一性原理计算结果发现,外应力作用使得析出相与基体的界面能下降6%;结合经典形核相变理论分析讨论,临界形核功受到外应力作用下降19%,从而引起了析出相形态和析出行为的改变。     

ON THE AGE-HARDENING OF MAGNESIUM-ZINC ALLOY

用硬度、拉伸、金相及X射线等方法研究了镁-锌合金的时效硬化机制.研究结果指出:镁-锌(5％)合金在200℃时效时,析出具有六角结构、垂直于镁基体的基面且和基体共格的杆状β′过渡相.其主要作用是提高合金的屈服强度,而对其应变硬化率却几乎沒有影响.当这种时效合金受到范性变形吋,由于位错不能切过β′相而塞积于β′相之前.存在于β′相周围的共格畸变应力場是合金在时效状态屈服强度提高的基本原因.必须提高外加应力才能迫使位错克服这种畸变应力場的作用而交滑移到柱面上去.     

镁-鋅合金的时效硬化

用硬度、拉伸、金相及X射线等方法研究了镁-锌合金的时效硬化机制.研究结果指出:镁-锌(5％)合金在200℃时效时,析出具有六角结构、垂直于镁基体的基面且和基体共格的杆状β′过渡相.其主要作用是提高合金的屈服强度,而对其应变硬化率却几乎沒有影响.当这种时效合金受到范性变形吋,由于位错不能切过β′相而塞积于β′相之前.存在于β′相周围的共格畸变应力場是合金在时效状态屈服强度提高的基本原因.必须提高外加应力才能迫使位错克服这种畸变应力場的作用而交滑移到柱面上去.     

弹性应力对Al-Cu合金中析出相的作用及模型建立

Al-Cu合金中析出相有三种变体,在外力作用下平行或垂直于外加应力方向,而实际情况析出相与外力可能存在一定的角度,因此本文建立一个新的模型,将析出相与力的夹角考虑在内,通过此模型能便捷地判断出析出相是否存在应力位向效应。采用透射电子显微镜TEM、扫描透射电镜STEM对Al-4Cu合金在外力条件下时效后的析出相进行分析,结果验证了析出相GP区和θ″相存在应力位向效应,并采用所建的模型分析合金中析出相在外力作用下的应力位向效应,此模型可简捷方便地判断合金中析出相在外力作用下的析出行为。     

高性能Cu-Ni-Co-Si合金的二次时效行为及析出相特征

采用显微硬度计、电导仪、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)等研究了二次时效Cu-1.6Ni-1.2Co-0.6Si合金的性能和显微结构;根据衍射花样标定和能谱结果,分析了合金的析出相特征。结果表明:合金冷轧过程中形成的高密度位错,促进了二次时效析出相的析出;这些二次析出相与一次时效析出相具有相同的结构和组成,都是正交结构的(Ni,Co)_2Si;但二次时效析出相分布更密集、尺寸更细小;二次时效后合金硬度的提高主要是由这些细小密集的δ-(Ni, Co)_2Si相的强化所贡献;析出相与铜基体之间的位向关系为:(001)_(Cu)//(001)_p,[110]_(Cu)//[010]_p。