Sc含量对Al-Mg-Sc-Zr合金铸态组织及时效强化的影响

用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及显微硬度仪研究了Sc含量对Al-5.5Mg-0.5Mn-XSc-0.1Zr (质量分数,%) (0.05≤X≤0.50)合金铸态显微组织和时效处理后二次析出相的形貌及其强化作用的影响。结果表明：当Sc含量少于0.09%（质量分数,下同）时,凝固过程中无含Sc相析出,铸锭组织为柱状树枝晶,时效后强化作用有限;当Sc含量在0.16%~0.23%时,凝固过程中析出少量初生及共晶Al3(Sc, Zr)相,这既能够细化晶粒,又不影响时效后二次析出相的热稳定性,时效后合金的硬度也较高;而Sc含量过高（X≥0.23）时,合金中初生和共晶Al3(Sc, Zr)相的含量增多,虽然也能够细化晶粒,但凝固后基体中固溶的Zr含量也会随之降低,导致二次Al3(Sc, Zr)相的热稳定性降低,450 ℃时效24 h后二次析出相粗化严重,强化作用很弱     

Al-Cu-Zr和Al-Cu-Zr-Ti-V合金中Al_3Zr析出相的析出行为

利用透射电子显微技术研究Al-Cu-Zr和Al-Cu-Zr-Ti-V合金中Al3Zr的沉淀析出行为。亚稳态的Al3Zr沉淀相在枝晶中心均匀形核并获得均匀分布。然而,在枝晶边缘区域的析出复杂,观察到由许多球形Al3Zr析出颗粒组成的螺旋状和条状的形貌。条状的沉淀团簇沿100铝方向优先排列,这可能与Al2Cu的亚稳态θ′和稳态θ析出相相关。添加铜有利于Al3Zr沉淀相从L12→D023的结构转变。     

挤压铸造对Al-Mg-Sc-Zr合金组织及力学性能的影响

为提高Sc在Al-Mg-Sc-Zr合金中的利用率,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及拉伸试验等手段,研究了挤压铸造对Al-5.36Mg-0.40Mn-0.16Sc-0.14Zr合金沉淀相析出行为及相关力学性能的影响。结果表明,与金属型铸锭相比,挤压铸锭的晶界析出相分布更加弥散,初生微米级Al3(Sc,Zr)相的长大受到抑制,晶粒尺寸略有长大。不经过热处理,挤压铸锭的抗拉强度与伸长率都明显高于金属型铸锭,而屈服强度相当;经过350℃×12h时效处理后,挤压铸锭与金属型铸锭的基体中均析出纳米级的二次Al3(Sc,Zr)相,但挤压铸锭基体中析出的纳米级Al3(Sc,Zr)相更多,沉淀强化作用更加明显,其屈服强度比金属型铸锭高出约26MPa。     

复合添加微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响

研究了微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。结果表明：单独添加0．18％Zr，合金抗拉强度和延伸率明显低于单独添加0．18％Sc，但再结晶抑制效果优于单独添加0．18％Sc。复合添加Sc，Zr较单独添加Sc或Zr具有更好的晶粒细化作用，较强的固溶强化作用和再结晶抑制效果。在Zr含量一定的条件下，合金强度和延伸率随Sc添加量增加而提高。强度和延伸率增加与所析出的LI2结构的Al3Sc，Al3（Sc，Zr）粒子钉扎位错和亚结构，析出粒子数量增加、弥散度增大、分布均匀性提高、析出的η＇相所占的体积分数增加有关。当Sc，Zr复合添加量达到0．50％Sc＋0．18％Zr时，合金经固溶处理后发生部分再结晶，抗拉强度和延伸率大大降低。合金强度和延伸率降低与晶内、晶界大量析出粗大难熔的DO23结构的Al3（Sc，Zr）粒子有关。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc,Zr)粒子的形貌特征。结果表明:从熔体中析出的Al3(Sc,Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%～0.60%(质量分数)的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc, Zr)粒子的形貌特征。结果表明：从熔体中析出的Al3(Sc, Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc, Zr)层相间排列的多层复合结构。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%~0.60%（质量分数）的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

冷却速率对Al-Sc-Zr中间合金中初始粒子形貌的影响

在不同的冷却速率下制备Al-1％Sc-1％Zr中间合金。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和差示扫描量热仪（DSC）对中间合金初生粒子形貌和热力学性质进行研究。结果表明：初生粒子在低冷却速率时,是由一些立方、尖立方或十字花状的小粒子粘结组成的枝晶状颗粒。但是,初生粒子在中等的冷却速率时呈现分散的十字花状,在高冷却速率时呈现分散的立方状。不同冷却速率下十字花状和立方状单个粒子以及枝状晶中粘附粒子呈现Al3Sc／Al3Zr核一壳结构。通过数学模型对该结构的形成机制进行研究。     

微量元素Sc和Zr对过共晶Al-5%Fe合金组织和性能的影响

二元过共晶Al-5%Fe合金中的初生Al3Fe相为粗大的针片状。微量元素Sc和Zr加入到过共晶Al-5%Fe合金中,合金的初生Al3Fe相形貌发生显著变化。其细化作用在Sc、Zr加入量分别为0.3%和0.1%时效果较好,合金的初生Al3Fe相转变为细小的针状、粒状和花朵状。合金的抗拉强度达到266.8 MPa,提高了119.8%。讨论了Sc、Zr联合添加对过共晶Al-5%Fe合金初生Al3Fe相的作用机理。     

Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3(Sc,Zr)相的形成和组织细化

采用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)以及背散射电子衍射(EBSD),研究了含0.2%Zr和0.6%Sc的Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3 (Sc,Zr)相的形成及其细化合金铸态组织的机制。结果表明:Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金熔体在凝固过程中析出了初生Al_3(Sc,Zr)相,由于其与基体的结构和生长取向相近,作为非均匀形核的核心使合金组织显著细化,并使合金铸态组织从粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶。初生Al_3(Sc,Zr)相以α-Al为核心生长,形成了"α-Al+Al_3(Sc,Zr)+α-Al+Al_3(Sc,Zr)+…"的偶数层共晶结构。     

微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、差热分析、能谱仪和透射电镜研究微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明:在7085铝合金中添加Sc会提高该合金的淬火敏感性。添加Sc后,会在基体中形成弥散分布的Al3(Sc,Zr)粒子,该粒子能够稳定亚晶,强烈抑制再结晶,增加晶界数量;在淬火过程中,随着冷却速度的降低,粗大的平衡η相以Al3(Sc,Zr)粒子为异质形核核心析出,同时也在亚晶界上大量析出长大;η相的析出,降低了基体固溶体的过饱和度,提高了合金的淬火敏感性。