复合添加Cr、Bi元素的ZA84镁合金时效硬化及微观组织研究

本文利用扫描电镜及高分辨透射电镜对复合添加Cr、Bi元素的ZA84镁合金的时效硬化及微观组织进行了研究。其结果表明：在ZA84合金中复合添加微量的Cr、Bi元素能显著增强合金时效硬化效果。ZA84-0.2Cr-0.5Bi合金经160℃时效,在时效初期基体存在严重的晶格畸变并含有数量较多的晶体缺陷。峰时效阶段合金微观组织中析出大量呈棒状或块状的MgZn2相以及粒状的Bi2Mg3相,此时合计峰时效硬度达到92.48HV。随着时效时间的延长,沉淀相继续长大并粗化,其硬度也略有下降。     

Cr-Bi对Mg-8Zn-4Al合金铸态组织及时效沉淀相演变的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段研究了Bi、Cr-Bi复合添加对Mg-8Al-4Zn合金铸态组织及时效沉淀相演变的影响。结果表明:Cr-Bi复合添加能有效改善合金的铸态组织,使连续网状相断开呈短杆或颗粒状。Bi、Cr-Bi复合添加的合金经350℃×12 h+160℃时效,其沉淀硬化曲线呈现典型的温时效。Cr-Bi复合添加的合金时效初期硬化速率较高,20 h就达到峰值硬度的97%,时效48 h达到峰值硬度92.44 HV,过时效阶段硬度下降速度比较缓慢。Mg-8Zn-4Al-0.5Bi合金经350℃×12 h+160℃×120 h时效后主要有MgZn2、Mg3Bi2和单Bi相,呈短杆或细小颗粒状弥散分布在基体上;Cr-Bi复合添加的合金经350℃×12 h+160℃×144 h时效后,除短杆或细小颗粒状的MgZn2相外还有Cr、Al12Cr3等沉淀相,没有发现粗大的MgZn相,且沉淀相与单独添加Bi经120 h时效的合金相比更加细小、致密、弥散均匀分布。     

时效对Mg-Zn-Zr合金组织性能的影响

研究了Mg-Zn-Zr合金在438K和473K时效过程中的硬化软化现象。合金在时效初期（2h左右）出现了一次明显的时效硬化峰，之后硬度急剧下降；在10h左右又出现小幅二次硬化现象，随着时效时间的增加，材料不断软化。微观结构分析表明，初次时效峰是合金中析出MgZn5．X沉淀相及板条状组织所致。随后MgZn5．X沉淀相及板条状组织开始溶解减少。合金硬度下降,位错组织的形成是导致合金二次硬化的关键因素。在时效过程中沉淀相的溶解以及晶界宽度的增大导致合金软化。     

Mg-8Zn-1Cu-0.2Cr-0.5Ce-0.5Sb合金时效微观组织

利用HRTEM研究了复合添加Cr、Ce和Sb的Mg-8Zn-1Cu合金的时效微观组织。结果表明：在160 ℃经8 h时效的实验合金时效初期存在较高的硬化速率,其微观组织中存在层错和位错等缺陷,Moiré条纹,与基体共格且无明显边界的短杆状预沉淀相和在三叉晶界交合处析出的沉淀相;经20 h时效处理后达到峰值硬度945 MPa,其微观组织中存在大量短杆状-MgZn2相,块状-MgZn2相和粒状沉淀相;经48 h时效处理后,其微观组织中存在大量沿[0001]α方向生长的长条状沉淀相和弥散分布的粒状沉淀相,与Mg-8Zn-1Cu合金相比长条状沉淀相的尺寸明显减小     

Mg-Gd-Y-Zr-Ag合金的组织和力学性能

分析了Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag合金的显微组织、时效特性及力学性能。结果表明,合金的铸态组织主要由α-Mg基体及Mg24(GdY)5、Mg3Gd、Mg2Gd和Mg5Gd相组成,Ag元素固溶于基体中,没有形成含Ag化合物。时效硬化特性曲线表明,Mg-Gd-Y-Zr-Ag合金具有明显的时效硬化特征。添加1%的Ag元素使合金的峰时效时间提前,但对硬度无明显影响。根据特性曲线确定了固溶合金的最佳时效工艺参数;合金经T6态热处理后强度有明显提高,而Ag元素的添加对合金的铸态及热处理态的室温力学性能均无明显影响。     

Zn含量及时效工艺对Al-Mg-Si-Cu合金微观组织及硬度的影响

研究了时效处理工艺和Zn元素的添加对Al-Mg-Si-Cu合金微观组织及硬度的影响,运用Jmat-Pro热力学软件计算了不同成分体系实验铝合金的相变规律,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和维氏硬度仪等研究了不同热处理状态下合金的微观组织和显微硬度。结果表明:Zn元素的添加对热力学平衡状态下的相演变行为没有明显的影响;固溶处理后,3种实验铝合金的显微硬度均随自然时效时间的延长而增大,且初期的硬化速率高,随后逐渐减慢直至稳态,Zn元素的添加提高了自然硬化效应;相比于固溶处理,预时效处理后的No.1～3铝合金自然时效后硬度值分别降低了5 HV、9 HV和8 HV,Zn元素的添加影响了Mg、Si原子的团簇行为,有效地消减了自然时效硬化效应;人工时效处理后,No.1～3铝合金的硬度值分别增加了13 HV、27 HV和33 HV,Zn元素的添加促进了人工时效过程β″相的强化析出,提升了人工时效硬化能力。     

Al-Ag-(Sc)合金的时效析出行为

通过时效硬化曲线的测量及时效组织的透射电镜分析,研究了微量钪对Al-Ag合金时效析出行为的影响.研究结果表明:在Al-Ag合金中添加0.2%Sc(质量分数),可增强合金350℃的时效硬化效果,延长达到峰时效的时间.微观组织分析发现,微量钪的添加促使合金中γ'相弥散细小地析出,同时钪的存在减少了γ'相宽面上的位错台阶数.含钪Al-15Ag合金中γ'相长大过程比较缓慢的微观机理是微量钪的添加影响了合金中γ'相宽面上的台阶分布.     

Al元素对亚共晶SnBi钎料接头组织及力学性能影响

通过向亚共晶Sn30Bi钎料中添加Al元素,制备新型Sn-30Bi-xAl低温无铅钎料,采用扫描电镜和拉伸力学实验等研究了时效前后Sn30Bi-Al钎料合金的微观组织及力学性能。结果表明:向亚共晶Sn30Bi钎料中加入Al元素,能够一定程度上抑制焊后接头中形成网状共晶组织,以及Bi相团聚,当Sn30Bi-Al合金中Al元素含量为0.3%时,对网状共晶组织形成和Bi相团聚的抑制作用最佳;在时效过程中,向Sn30Bi合金中添加Al元素,能够一定程度上抑制Bi相团聚,降低界面IMC层生长速率;当Al含量为0.3%时,Sn30Bi-0.3Al接头的力学性能最佳。     

微量钪对Al-15Ag合金时效特性与微观组织的影响

通过时效硬化曲线测量及时效组织分析，研究了微量钪对Al-15Ag合金时效行为和显微组织的影响。在Al-15Ag合金中添加0．2％Sc(质量分数，下同)，可以增强合金在190℃和350℃时效的时效硬化效果，延长峰时效的到达时间。微量钪的添加促使合金中y’相细小密集地析出，同时钪的存在减少了y’相宽面上的位错台阶数。含钪Al-15Ag合金中y’相长大过程比较缓慢的微观机理是微量钪的添加影响了合金中y’相宽面上的台阶分布。     

微量Sn和In对Al-3.5%Cu合金时效行为及微观组织演变的影响

通过显微硬度测试和透射电镜观察,研究微量Sn和In对Al-3.5%Cu(质量分数)合金的时效特性及微观组织演变的影响。结果表明:在Al-3.5%Cu合金中添加少量Sn能加速合金的时效进程并增强合金的时效硬化和强化效果,且复合添加0.15%In和0.15%Sn(质量分数)时合金的时效强化效果优于添加0.3%Sn合金的;微量Sn、In的添加能明显促进Al-3.5%Cu合金中θ′相的析出,并使之细小呈弥散分布;时效早期,Sn′粒子和Sn/In′粒子先于θ′相析出,并可作为θ′相非均匀形核位置,从而增加了θ′相的形核率;微量Sn、In的添加能抑制θ′相的粗化,提高合金过时效性能。     

添加元素Cu对Al-Mg-Si合金析出相行为的影响

研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金时效过程及微观组织变化的影响.结果表明,添加元素Cu后提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度,同时缩短了合金达到峰值硬度的时间.根据透射电镜及三维原子探针的观察可知,经过170℃时效2h后,添加元素Cu的Al-Mg-Si合金中所形成的β"析出相中有Cu原子的富集,而未添加元素Cu的合金仍以GP区为主.170℃时效8h后,在含0.6%Cu合金中形成了明显的板条形Q'析出相.     

Mg-8Zn-4Al-1Ca合金的时效微观组织(英文)

利用TEM和HRTEM研究Mg-8Zn-4Al-1Ca合金的时效微观组织。结果表明:Mg-8Zn-4Al-1Ca合金较Mg-8Zn-4A1合金时效硬度显著增高。Mg-8Zn-4Al-1Ca合金在160°C时效16 h,有大量的盘状Ca2Mg6Zn3相沉淀弥散析出,此外,合金的微观组织中还存在晶格畸变、蜂窝状的莫尔条纹、刃型位错及位错环;经48 h时效后合金中沉淀相为粗大的盘状沉淀相和细小、弥散的粒状沉淀相;经227 h时时效后后,其组织中存在大量MgZn2相和Ca2Mg6Zn3相。因此,在Mg-8Zn-4Al-1Ca时效160°C的合金中添加Ca元素能有效提高合金的时效硬度及促进MgZn2强化相的生成。     

Zr元素对Cu-Cr-Y合金组织和性能的影响

对添加微量Zr元素的Cu-0.8Cr-0.05Y(wt％)合金进行冷轧及时效处理,分析了各试样的显微组织、硬度及导电率,研究了热处理后该合金的时效行为.结果表明:适量Zr元素的加入,可细化合金的显微组织.Zr的加入可抑制合金时效过程中Cr析出相的长大,细化Cr析出相,提高合金强度,能有效的保持强度.适量添加量为0.15wt％～0.20wt％,经90％冷轧变形,在480℃时效60 min后,显微硬度可达198 HV,导电率达81％IACS,可获得优良的硬度与导电率匹配的综合性能.     

混合稀土对AZ91镁合金组织和性能的影响

在ZA91镁合金基础上添加不同含量的混合稀土（MM），对其铸态和固溶时效的组织及性能进行了研究。结果表明，MM显著改变AZ91合金的铸态组织，使Mg17Al12相细化，并出现针状相，从而使硬度，强度提高，但冲击韧度值及伸长率下降，进一步的固溶时效证明该针状相并不固溶于基体中，MM的加入，推迟了AZ91的时效硬化过程。     

Bi对铝基滑动轴承合金力学及抗咬合性能的影响

以Al-Cu-Mg合金为基体,研究了添加低熔点组元Bi后合金的微观组织、力学性能及抗咬合性能。采用XRD分析了材料的物相组成,利用SEM和EDS观察了合金的微观组织、断口形貌、磨损界面形貌。结果发现,添加低熔点组元Bi后,合金中出现球状富Bi相,当富Bi相颗粒较小时,其基本由Mg_3Bi_2相组成;当富Bi相颗粒较大时,其以Mg_3Bi_2为核,外部包裹一层Bi,形成了核壳组织。抗拉强度及硬度检测发现,添加2.6%的Bi后合金抗拉强度降低了10%,伸长率降低了21%,硬度降低了8.5%,说明Bi对合金力学性能具有一定的削弱作用。摩擦磨损试验发现,添加Bi后合金抗咬合能力明显提升,承载力从1 700 N增加到5 500 N,且在磨损表面发现带状富Bi相涂覆在磨损表面,起到减摩自润滑作用。     

Si含量对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金时效过程的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(附EDAX能量分散光谱系统)和差示扫描量热仪(DSC)等分析手段研究了不同Si含量(0～1.61wt%)对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn(ZA84)合金时效过程的影响。结果表明,合金经固溶处理后显微硬度较铸态下提高了8%左右,其Mg2Si、τ(Mg32(Al,Zn)49)等相基本未溶入基体中。随着ZA84合金中加入Si量的增加,合金的析出相形成激活能呈增加趋势,峰值时效时间由ZA84合金的2h左右推迟至8h左右,析出相粗化时间较ZA84合金推迟4h以上。合金中加入不同含量Si后其峰值时效显微硬度提高幅度为4%～12%。     

含Cu的Al-Mg-Si合金微观组织及耐热性能的研究

主要研究了添加铜元素对6082 Al-Mg-Si合金微观组织及耐热性能的影响。研究表明,添加Cu提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度并缩短了合金达到峰值硬度的时间;添加0.6%Cu的合金在170℃时效4 h后,合金中形成了板条状析出相Q′;在250℃等温不同时间后,含Cu合金的硬度明显高于不含Cu的合金,说明添加Cu可以提高Al-Mg-Si合金的耐热性能。     

铸态Al-Cu-Mg-Mn-Ag-(Si)合金的显微组织与时效硬化

采用金相观察、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及硬度测试,研究了高含量Si的添加对铸态Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5Mn-0.6Ag（wt.%）合金组织与时效硬化过程的影响。结果显示,高含量Si的添加降低了合金的时效硬度,延长了合金在185℃时的峰时效时间。TEM显示,Si的添加抑制了基体合金中Ω相的析出,含6.0%Si的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5Mn-0.6Ag合金的强化相由θ′相与σ相组成。     

Mg-8.5Li-3Al-xCe系合金的时效行为研究

采用真空感应熔炼技术制备Mg-8.5Li-3Al-xCe(x=0,1,3)合金。研究Mg-8.5Li-3Al-xCe系合金的时效行为。结果表明,Ce对时效硬化程度具有显著的影响,随Ce含量的增加合金在各时期的硬度都增大,最高时效峰硬度也随之提高,过时效软化的程度随之降低。Ce抑制时效硬化相MgLi2Al和时效软化相AlLi相的生成是Mg-8.5Li-3Al-xCe系合金时效硬化及过时效软化程度降低的主要原因,Ce是抑制Mg-Li-Al合金发生时效软化的有益元素。     

Al-4.0Mg-1.5Cu-1.0Li合金中Sc的微合金化行为

通过时效硬化曲线的测量、室温拉伸实验以及时效组织的电镜观察,研究微量钪对Al-4.oMg-1.5Cu-1.0Li-0,12Zr合金时效行为、显微组织和力学性能的影响.结果表明:微量钪的添加能显著增强该合金的时效硬化和强化效果.微观组织分析发现,微量钪的添加可促进Al3Li/Al3(Sc,Zr)复合相与δ'相的弥散析出.通过对合金时效过程中析出相的分析,发现在所研究的合金中析出了Z相,表明微量银不是Z相析出的必要条件.