Al—Zn—Mg—Cu—Zr（-Sn）合金的强度和疲劳断裂行为

通过拉伸试验和疲劳裂纹扩展试验研究了Al-Zn—Mg—Cu-Zr（--Sn）合金的强度和疲劳断裂行为。运用光学显微镜（0M）、扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对试验合金的微观组织进行分析检测。结果表明,Sn的添加可以阻碍固溶时Al-Zr-Mg-Cu-Zr合金晶粒的长大,也使得过时效Al-Zr-Mg-Cu-Zr-Sn合金的晶界无沉淀析出带（PFZ）变窄及晶界析出相变小,因此,提高了合金的抗疲劳裂纹扩展能力。此外,过时效的Al—Zn—Mg—Cu—Zr-Sn合金具有较高的抗拉强度。     

固溶处理对Al-9.0Zn-2.8Mg-2.5Cu-0.12Zr-0.03Sc铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、差热分析(DSC)和透射电镜(TEM)研究复合添加0.03%Sc 与0.12%Zr 及固溶处理对Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金组织性能的影响,以及添加少量(小于0.1%)的Sc是否能得到高性能铝合金。结果表明：添加0.03%Sc与0.12%Zr可以使Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金出现“花瓣状”的Al3(Sc,Zr)析出相;Al3(Sc,Zr)粒子对位错有强烈的钉扎作用,明显抑制 Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu 合金在均匀化和挤压过程中的再结晶;多级固溶明显优于单级固溶,可以在添加少量Sc(小于0.1%)时,避免Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu发生再结晶：(420°C,3 h)+(465°C,2 h)为最佳固溶条件,此时Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu?0.12Zr?0.03Sc合金的抗拉强度为777.29 MPa,伸长率为11.84%。     

时效时间对7075铝合金疲劳裂纹扩展速率的影响

采用透射电镜、显微硬度仪、拉伸试验和疲劳试验等研究了 7075铝合金在欠时效(120℃×8 h)、峰时效(120℃×24 h)与过时效(120℃×48 h)状态下的微观组织、硬度、拉伸性能方面与疲劳裂纹扩展速率方面的差异.结果表明:3种时效状态的合金在高低应力强度因子范围时,疲劳裂纹扩展速率呈现不同的规律.在低应力强度因子范围时,峰时效态合金的疲劳裂纹扩展速率最高,过时效态最低;在高应力强度因子范围时,过时效态的合金表现出最优的疲劳裂纹扩展阻力,而峰时效与欠时效状态的疲劳裂纹扩展阻力相近.结合疲劳损伤能量模型、强塑积与晶界析出相差异,分析了时效时间不同引起疲劳裂纹扩展速率差异的本质原因.     

Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与力学性能的影响

通过室温拉伸、疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜等实验手段,研究Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出过程与力学性能的影响。结果表明:随着Mg含量的增加,合金的时效响应速率加快,而强度则先上升后下降,当Cu/Mg比为6时,合金强度最高;Mg含量的提高为主要析出相?相提供了更多的形核位置,使得合金基体中的析出相细小弥散,分布均匀;Cu/Mg比接近4的合金经165℃时效30min处理后,晶内析出大量的Cu-Mg原子团簇,疲劳性能最佳。     

Ce和Sb及时效处理对Mg-Zn-Al系铸造镁合金组织的影响

利用SEM、X射线衍射等手段研究了微量元素Ce和Sb及时效处理对Mg-Al-Zn系铸造合金组织和性能的影响。结果表明:Ce和Sb元素显著地细化了试验合金铸态组织,改善β相形貌及分布,并形成呈粒状弥散分布Mg3Sb2、Al11Ce3、CeCu6的新相;Mg-10Zn-2Al-1Cu+0.5%(Ce+Sb)试验合金的时效沉淀过程中弥散析出粒状、杆状析出相(Mg32(Al,Zn)49、Mg32Al47Cu7、Mg3Zn2、Mg3Sb2、CeCu6等),且其析出相的形成、析出速度和长大速度等都远远小于AZ91D合金,显示较好的时效强化效应。     

时效处理对Al-7.2Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.08Zr-0.12Sc合金组织与性能的影响

通过进行透射电镜分析和拉伸试验研究了不同时效处理制度对Al-7.2Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.08Zr-0.12Sc合金的显微组织及拉伸性能的影响。透射电镜分析结果表明:合金在时效过程中,晶内析出大量弥散分布的Mg Zn2相与Al3(Sc,Zr)相。单级时效状态下,晶内析出相细小,晶界析出断续分布的平衡相,并存在晶界无沉淀区;双级时效状态下,晶内及晶界析出相均长大,晶间无析出带宽化;回归再时效处理状态下,晶内析出相较单级时效略有长大,晶界处组织与双级时效相似。拉伸试验结果表明:单级时效状态下的合金具有较高的强度,但断裂伸长率较小;双级时效状态下的合金强度较单级时效明显降低,但有较大的断裂伸长率;经回归再时效的合金既保证了单级时效的强度,也具有双级时效的伸长率。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金时效沉淀相分析

利用喷射成形技术制备了超高强Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金。随后对试验合金进行热挤压,758K固溶2h和393K时效20h,利用透射电子显微镜(TEM)对时效后的合金进行形貌、选区电子衍射、高分辨像观察,得到各种沉淀相形貌和析出相与基体的位相关系。经过标定后确定,时效后的合金中存在3种纳米级沉淀相:η′相、GP(II)区、L12-Al3Zr,GP(II)区和Al3Zr与基体共格结合。     

Cu含量对铸造Mg-3Zn-xCu-0.6Zr镁合金时效析出行为的影响

研究铜含量对铸造Mg-3Zn-xCu-0.6Zr镁合金时效行为的影响,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和X射线衍射仪确定T6时效处理后Mg-3Zn-xCu-0.6Zr镁合金中主要析出相的形态、数量和种类。结果表明:含Cu的Mg-3Zn-0.6Zr合金经180℃时效后,主要析出强化相是以其轴线垂直于基面(0001)Mg的板条状β′2-MgZn2,其次是以其轴线平行于基面(0001)Mg的短棒状β-MgZn;晶界共晶组Mg+(Mg2Cu,CuMgZn)基本保持不变;Cu含量越大(w(Cu)2.0%),析出相的数量越多、分布越弥散,平均晶粒尺寸越小;Cu的加入一方面提高合金的固溶温度,提高固溶处理后合金中的空位浓度,因而显著促进析出相的空位形核和析出密度;另一方面,Cu的加入还能有效促进Zn在镁基体中的扩散,随Cu含量的增加,β′2-MgZn2数量随之增多,Zn的消耗随之增加,β-MgZn相却减少。     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

Ti-xCr-yCu钛基材料的制备及组织性能研究

研究了Al-Cu-Li-(0.35Mg)-(0.2In)合金的拉伸性能、时效析出相类型及其分布。T6峰时效时,Al-Cu-Li合金的时效析出相为T1(Al2CuLi)和?? (Al2Cu)相。添加0.2%In时,T6态时效早期形成许多方块状的立方相Al5Cu6Li2,且随时间延长其尺寸保持稳定;同时,可促进? ?相析出;相应合金的时效响应加速,强度提高。同时添加In和Mg可抑制Al5Cu6Li2相析出,但促进T1相析出。In和Mg的复合微合金化效果小于2050铝锂合金中Ag和Mg的复合微合金化效果,因而In+Mg复合微合金化铝锂合金T6态强度低于Ag+Mg复合微合金化的2050铝锂合金。T8态时效时,时效前预变形产生的位错抑制了In元素单独添加和In+Mg复合添加的微合金化效果。     

半连续铸造AZTYM66310合金铸态与热处理后的相组成与拉伸性能研究

摘 要: 研究了半连续铸造Mg-6Al-6Zn-3Sn-1Y-0.5Mn（AZTYM66310）镁合金在铸态以及固溶处理与时效处理后的微观组织结构演变和拉伸性能及失效机理。铸态AZTYM66310合金的微观组织中α-Mg初生相呈现典型的等轴枝晶形态,枝晶间分布大量的凝固过程中形成的第二相,包括Mg + Mg32(Al,Zn)49共晶、Mg2Sn离异共晶相以及Al2Y相和Al8Mn4Y相。铸态合金经过380℃×6h固溶处理后,大部分Mg32(Al,Zn)49相和部分Mg2Sn相溶入基体中,形成过饱和α-Mg固溶体,基体中Al、Zn、Sn元素含量显著提高,而Al2Y相和Al8Mn4Y相未发生明显变化。固溶处理显著提高了合金的抗拉强度,同时提升了合金的断后延伸率。经过380℃×6h+150℃×16h的时效处理后,合金组织中,尤其是晶界附近,析出大量的纳米尺度的颗粒增强相,强度提高,特别是屈服强度提高到187.4 MPa。合金在拉伸失效过程中,组织中的第二相首先破裂或者与基体分离,导致了微裂纹的产生,微裂纹沿着晶界扩展,最终导致样品发生断裂。     

Al—Zn—Mg三元合金的晶界偏析

使用俄歇电子光谱仪对合金添加剂在新淬火,未充分时效、峰值时效和过时效状态的三元Al—5.5％Zn—2.5％Mg合金晶界处的含量分布情况进行了测量。AES深度分布图示出了Mg和Zn在晶界处的明显偏析,它与以前对相同合金的测量结果完全不同。还发现,这种明显的矛盾,可通过AES光谱的等离子损失特点来阐明晶界偏析情况面得到解决。用AES等离子损耗测量方法,即可测定Mg和Zn在晶界处的偏析,又能测定合金添加剂周围的冶金环境。还指出,过时效的Al合金试样,仅有部分Mg(占晶界处总Mg含量的一部分)进入了MgZn_2沉淀相,余者则集中分布在界面处的几个原子层内。     

Zn/Mg对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

制备了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg两种合金并进行了固溶时效处理,基于EET理论,计算了合金基体固溶体的价电子结构,研究了Zn/Mg对合金时效析出行为的影响。研究认为：Al6.2Zn2.3Mg合金固溶时优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体为η相析出序列GP区的形成提供了条件,合金只启动η相析出序列,故时效硬化行为表现出明显的双峰特征;而Al5.0Zn3.0Mg合金固溶时形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al两种固溶体分别为η相和T相析出序列GP区的形成提供了条件,合金时效时同时启动了时效进程不同、强化相析出与转变时间及其强化作用不同的η相和T相两个析出序列,故Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化双峰特征不明显。     

Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

采用硬度测试研究了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金470℃固溶2 h,再经120℃时效后的时效硬化行为。计算了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金基体的价电子结构,研究了固溶及时效初期基体中原子团簇形成的微观机制,进而分析了Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响。研究表明:Al6.2Zn2.3Mg合金时效硬化行为表现出双峰特征的原因在于时效初期优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体只为η析出序列起始相GP区的形成提供了条件;而Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化行为不具有双峰特征的原因在于时效初期形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al 2种固溶体分别为η和T析出序列起始相GP区的形成提供了条件,因而合金时效时同时启动了时效进程、强化相析出及转变时间和强化作用不同的2个析出序列。     

Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中的显微组织及力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)等分析手段研究了Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中及不同时效热处理工艺下的显微组织及力学性能。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金铸态组织主要由α(Al)+Mg_(32)(Al,Zn)_(49)(T)相共晶组织、Al(Fe,Mn)Si相和少量过剩T相组成。经均匀化处理后,共晶相基本溶入基体中,基体中又重新析出MgZn_2粒子及少量Al_3Zr相。热轧后的晶粒组织沿轧制方向呈纤维状分布。试验了一种低温时效+常规时效的LTA工艺,结果显示,LTA态的合金强度和伸长率均略高于峰值时效(T6)和回归再时效(RRA)态。同时,析出相尺寸明显大于T6、RRA和双极时效(T73)态,且晶界析出相呈粗大不连续分布,具有较好的抗应力腐蚀开裂(SCC)潜力。     

Al-Si-(Cu,Mg)合金时效析出相分析

测定了Al-7Si-0.3Mg和Al-4.5Cu合金的时效硬化曲线,结合DSC分析、TEM分析和金相组织分析,研究了两种合金的时效析出过程.结果表明:两种合金的时效硬化曲线均出现了“双峰”现象,第二个峰稍大于第一个峰.两种合金首先发生过饱和固溶体向GP区转化,然后发生GP区向θ(Al2Cu)转化或者是GP区向β(Mg2Si)转化的过程.Al-7Si-0.3Mg合金在时效4h后的析出相是Mg2Si,Al-4.5Cu合金时效析出相是Al2Cu相.     

7075铝合金的热处理工艺与组织性能研究

研究了固溶和时效热处理对锻态7075合金显微组织、硬度和拉伸力学性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,锻态7075合金中的第二相主要为Al7Cu2Fe、η(Mg Zn2)和S(Al2Cu Mg)相;经过固溶处理后,晶界处η(Mg Zn2)相已经回溶至基体中;固溶温度为480℃时组织中存在Al7Cu2Fe相,而η(Mg Zn2)和S(Al2Cu Mg)相消失;随固溶温度升高,合金显微硬度先上升后减小,在470℃时显微硬度最高;随固溶时间延长,显微硬度先上升后降低,在240 min时硬度最大;延长时效时间,合金抗拉强度和屈服强度都有所提高,而断后伸长率略有降低;7075合金经470℃×240 min固溶以及125℃×24 h时效后可以获得良好的强度和塑性。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织

利用OM、SEM、XRD及TEM等分析方法,对几种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金的凝固态组织进行研究,通过比较不同合金中一次凝固析出相的种类、形貌结构及合金元素在各相中的显微分布,揭示了不同凝固析出相的形成过程与机理。结果表明:法系7449、7056合金晶界处粗大析出相为T(Mg(Zn,Cu,Al)2)四元相共晶组织,且大部分共晶组织网层状结构发达,共晶组织特征明显;美系7136与7095合金晶界处粗大的网状结构第二相数目大大减少,主要以棒条状结构存在,且部分粗大第二相是以两相(T(Al Zn Mg Cu)与θ(Al2Cu))伴生的结构形态存在;不同合金凝固态显微组织的差异是由合金成分的不同而导致的凝固进程的差异造成的;其中,Cu元素含量对凝固态组织中一次凝固析出相的种类及结构形貌有较大影响。     

微量Sc和Zr对2524SZ合金薄板疲劳裂纹扩展特性的影响

采用拉伸和疲劳力学性能测试、金相和透射电子显微分析,研究2524和用微量Sc和Zr合金化的2524SZ合金T3态薄板的组织和性能,考察微量Sc和Zr合金化对2524SZ合金T3态薄板疲劳裂纹扩展特性的影响。结果表明:微量Sc和Zr在2524SZ合金中主要以次生的Al3(Sc,Zr)粒子形式存在,这种粒子与基体共格,固溶处理过程中能部分抑制合金的再结晶,基体晶粒组织主要由细小的亚晶组成;在相近的应力强度因子ΔK条件下,2524和2524SZ合金T3态薄板的疲劳裂纹扩展速率分别为4.50和2.35μm/cycle,表明添加微量Sc和Zr能显著降低2524SZ合金抵抗疲劳裂纹扩展速率;亚晶强化和Al3(Sc,Zr)相析出强化是微量Sc和Zr使2524SZ合金疲劳裂纹扩展速率降低的主要原因。     

Al3Zr析出相对Al-Zn-Mg-Cu合金板组织、织构与性能的影响

采用不同均匀化制度获得了Al3Zr粒子在晶界析出状态存在显著差异的两种Al-7.81Zn-1.62Mg-1.81Cu(7085型)合金铸锭试样,研究两种铸锭试样热轧板的微结构、织构和性能。结果表明:分级均匀化可促进Al3Zr粒子在晶界区域的析出;均匀化过程中Al3Zr粒子晶界析出量越少,热轧后轧制形变织构组分越强;与基体共格的Al3Zr粒子既能阻碍基于应力作用的位错运动,使轧制形变织构减弱,又能阻碍亚晶界/晶界的热激活运动,影响热轧过程中的动(静)态回复和再结晶,提高材料时效后的硬度,延长峰值硬度存在时间,从而提高材料的力学性能。