Ce含量和T6热处理对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织与性能的影响北大核心

研究了稀土元素Ce和T6热处理工艺对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织和性能的影响。结果表明，添加适量的稀土Ce和T6热处理均可抑制晶粒长大，并有效细化Al-0.3Fe-0.1Si合金的晶粒尺寸。当稀土Ce的加入量为0.2%时，铸态合金的抗拉强度为81.7 MPa，比加入量为0.1%时提高了10.7%。稀土Ce的加入量为0.3%时，T6态合金的电导率为58.13%IACS，比铸态合金提高了2.3%。热处理前后的Al-0.3Fe-0.1Si-0.1Ce合金与Al-0.3Fe-0.1Si-0.3Ce合金的电导率接近。当稀土Ce的加入量为0.1%～0.2%时Al-0.3Fe-0.1Si合金获得较好的综合性能。本研究的结果可为导电Al-0.3Fe-0.1Si合金制备提供理论和试验参考。     

Al-Mg-Si变形合金的铸态组织特征

制备了一种含Er和Zr元素的板材用Al-Mg-Si合金,其化学成分为Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.2Mn-0.15Zr-0.3Er。通过透射电镜、X射线衍射、扫描电镜、能谱和光学显微镜等分析,研究了合金铸态组织特征,探讨了合金均匀化退火前后析出相的变化。结果表明,添加Er、Zr元素后,铸锭的晶粒多呈等轴晶,第二相主要为Mg2Si、Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2、Al4Mn3Si2、初生Al3Er、Al3Zr和β-Si相;均匀化退火后,第二相质点分布均匀,Mg2Si、Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2相溶解消失,过饱和固溶Er元素析出,形成与基体共格的Al3Er相粒子,并形成了核壳状Al3(Er,Zr)复合相。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

化学成分对高强Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

通过电子拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜等研究了5种不同合金成分对高强Al-Mg-Si合金组织和性能的影响。结果发现,5种 Al-Mg-Si合金微观组织、力学性能以及导电性能都强烈依赖于合金中Mg和Si含量。随着Mg、Si含量的增加,合金的抗拉强度增加,同时导电率呈现下降的趋势。Al-0.7Mg-0.5Si和Al-0.6Mg-0.6Si相比,虽然两种合金的Mg、Si原子总量相当,但是由于Mg/Si比不同,导致二者微观组织明显不同,性能存在明显的差异。Ce微合金化使Al-0.7Mg-0.6Si-0.2Ce合金的力学性能和电学性能获得良好的匹配,175 ℃时效4 h的抗拉强度达到325 MPa,同时导电率达到56.2%IACS。     

稀土Er对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金组织与性能的影响

采用硬度测试、拉伸性能测试、X射线衍射、金相观察、扫描电镜与透射电镜等方法,研究了添加0.2wt%Er对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金的组织与性能影响.结果表明,微量稀土Er可显著降低铸态合金的晶粒尺寸,提高铸态合金的室温与高温力学性能;然而,Er降低了挤压态合金的时效硬化与拉伸性能,这是由于Er与合金中的Al、cu形成了Al8Cu4Er稀土化合物,减少了用于固溶时效的Cu元素,最终使强化析出相Ω相的体积分数减少.     

Mg含量对Al-Zn-Mg铝合金组织及性能的影响

通过改变镁的含量,设计了4种不同成分的Al-6.0Zn-xMg合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差式扫描量热分析仪(DSC)、硬度、导电率以及室温拉伸等分析测试方法,研究了Mg含量对Al-Zn-Mg合金铸态、均匀化态组织性能及T6态力学性能的影响。结果表明:4种铸态合金组织晶界附近存在大量共晶网状结构与链状第二相,主要为α(Al)+三元T(AlZnMg)相,合金中还存在少量的Al₃(Zr,Ti)相和富铁相,提高Mg含量会使合金组织中的非平衡共晶相增加。合金均匀化处理后空冷,基体内有大量细小弥散的针状η(MgZn₂)相析出,且随着Mg含量的提高,这种针状η(MgZn₂)相的析出数量也逐渐增多。随着Mg含量增加,硬度逐渐增加,导电率逐渐下降,且均匀化态合金的硬度及导电率比铸态的高。4种T6态合金中Al-6.0Zn-2Mg合金的综合力学性能最佳。     

组织转变对Al-20%(Al-5Ti-1B)合金力学性能与导电性能的影响

采用纯铝中加20%的Al-5Ti-1B制备了Al-20%(Al-5Ti-1B)合金,并在550℃固溶12h后进行1道次室温等径角挤压试验。运用金相显微镜和扫描电镜等研究了合金微观结构的变化,测定了合金不同状态下的导电率和硬度。对铸态和挤压态合金进行了室温拉伸试验。研究了组织转变对合金力学性能与导电性能的影响。结果表明,等径角挤压可以细化晶粒,改善第二相颗粒分布的均匀性,提高Al-20%(Al-5Ti-1B)合金的力学性能和导电性能。与铸态合金相比,等径角挤压后的合金屈服强度由195 MPa增加到245 MPa,提高了13.4%;硬度由26.37 HV增大到44 HV,提高了66.85%;导电率由49.63%IACS增加到51.8%IACS,提高4.4%。     

冷却速度对Al-4.5Mg-0.7Mn-0.4Er合金固溶度及组织的影响

分别采用铁模浇注、水冷模浇注和半连续铸造3种方式,通过拉伸试验、金相观察、扫描电镜观察、X射线衍射及透射电镜对Al-4.5Mg-0.7Mn-0.4Er合金的力学性能、组织进行了研究,结果发现增大冷却速度可以提高Al-4.5Mg-0.7Mn-0.4Er合金的强度;有利于合金凝固时Er、Mn在Al中形成过饱和固溶体,并且在均匀化退火以后析出形成细小、弥散分布的Al3Er和Al6Mn相。以细小弥散的第二相形式析出的Al3Er是铝合金中的有效强化相,对提高合金的性能、改善合金的组织有益。经过激冷浇注成形,合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了14MPa和7MPa,伸长率稍有下降。     

铸态和挤压变形态Mg-Zn-Al-Re镁合金的室温和高温力学性能

采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、拉伸力学性能测试等手段比较分析了铸态和挤压变形态Mg-7Zn-3Al-0～0.7Re(质量分数,%)镁合金的室温和高温力学性能,探讨了稀土和变形加工对合金强度和塑性的影响规律。结果表明,适量稀土Er可以显著提高铸态Mg-Zn-Al合金的高温塑性,而稀土含量对合金室温力学性能和高温屈服强度影响不明显;挤压变形过程中动态弥散析出纳米级的球形析出相,显著提高Mg-Zn-Al-Er合金的高温力学性能,其200℃下的屈服强度和延伸率分别较铸态提高了105%和120%,断口显示其断裂方式呈明显的韧性断裂特征。     

镁与热处理对Al-4Si-(xMg)合金导电性及力学性能的影响

利用SEM、XRD、EDS、硬度计及电阻率测试仪等方法分析Mg元素和不同热处理对Al-4Si-(xMg)(x=0~1.5%,质量分数)系列合金导电率及硬度的影响。结果表明:随Mg添加量增加,铸态合金的导电率和硬度先增后减,最佳添加量为1.1%。Mg使铸态合金硬度显著增加,但恶化了其导电率。Al-4Si-(xMg) 合金经不同热处理后,合金导电率大幅提高,硬度略有降低。其中,固溶时效对合金导电率的提高最显著,硬度降低幅度最小,使Al-4Si-1.1Mg合金导电率和硬度匹配关系最好。通过Mg元素和固溶时效的协同作用,可使铸态Al-4Si合金导电率由43.3%IACS提高至50.9%IACS,硬度由41.5 HV0.5增加至84.3 HV0.5。     

Effects of Ti addition and heat treatments on mechanical and electrical properties of Cu-Ni-Si alloys

The mechanical and electrical properties of Cu-5.98Ni-1.43Si and Cu-5.98Ni-1.29Si-0.24Ti alloys under heat treatment at 400 and 500 °C after hot- and cold-rolling were investigated, and a microstructural analysis using transmission electron microscopy was performed. Cu-5.98Ni-1.29Si-0.24Ti alloy displayed the combined Vickers hardness/electrical conductivity value of 315.9 Hv/57.1%IACS. This was attributed to a decrease of the solution solubility of Ni and Si in the Cu matrix by the formation of smaller and denser δ-Ni₂Si precipitates. Meanwhile, the alloyed Ti was detected in the coarse Ni-Si-Ti phase particles, along with other large Ni-Si phase particles, in Cu-5.98Ni-1.29Si-0.24Ti.     

富Ce混合稀土加入量对铝合金组织与导电性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、室温导电率及高温电阻率测试等方法研究富Ce混合稀土对铸态及均匀化态铝合金组织与导电性能的影响。结果表明:富Ce混合稀土对铝合金组织具有细化、变质和净化的作用,加入量为0.10%时细化效果最好;随着富Ce混合稀土加入量的增加,细化效果逐渐减弱,但对含铁杂质相的变质作用加强,导电率逐渐升高,加入量为0.30%时,导电率达到62.10%IACS;合金在570℃均匀化24 h后导电率整体上升,富Ce混合稀土加入量为0.30%时,导电率达到62.30%IACS;富Ce混合稀土对铝合金的高温导电性能有不利影响,加入量越多,合金在高温下的电阻率越大,通过均匀化处理可以减小合金的高温电阻率,降低合金电阻率对温度的敏感性。     

Study on the Microstructure and Wettability of an Al-Cu-Si Braze Containing Small Amounts of Rare Earth Erbium

The effect of adding small amounts of rare earth Er on the microstructure of an Al-Cu-Si braze alloy has been investigated. Several Al-20Cu-7Si braze alloys containing various contents of Er were prepared, and their melting temperature, microstructure, hardness, and wettability in contact with 3003 aluminum alloy substrates were determined. The results indicate that the constituents of the microstructure of Al-20Cu-7Si-Er braze alloys are similar to those in the Al-20Cu-7Si alloy, and comprise of solid solutions of aluminum, silicon, and the intermetallic compound CuAl₂. When the Er content increases, the size of the Al phase decreases, and the needle-like Si phase is thickened, and transformed to a blocky shape. Moreover, small amounts of Er can improve the wettability and hardness of the Al-20Cu-7Si braze alloy; however, the melting temperature of the Al-20Cu-7Si alloy does not change.     

稀土Sm对Al-7Si-0.3Mg合金微观组织的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热法(DSC)等研究不同含量稀土Sm对Al-7Si-0.3Mg合金微观组织的影响。结果表明:添加Sm元素之后,合金的二次枝晶间距相比基础合金的明显减小;稀土Sm可以显著细化片层状的共晶硅,Sm元素主要形成Al2Si2Sm相。从能量角度,Sm可优先与P形成SmP相,可能会抑制AlP相的形成,减弱其促进共晶硅形核的效能。随着Sm元素含量的增加,Al-Si共晶反应的过冷度逐渐增大。     

Aging Behavior of Cu-Cr-Zr-Ce Alloy

The aging properties of Cu-0.35Cr-0.038Zr-0.055Ce alloy are studied. The results show that can obtain higher electrical conductivity and microhardness after solutioned at 920℃ for lh, and aged at 500℃. The process of precipitation of the secondary phase can be accelerated with cold deformation before aging, so properties of the alloy are improved.Upon aging at 500℃ for 30 minutes after 60% cold deformation, the values of electrical conductivity and microhardness are 69.0%IACS and 152HV respectively, but they are only 66.2%IACS and 136HV upon directly aging after solution. With the addition of a trace of rare earth element Ce, the value of microhardness of Cu-0.35Cr-0.038Zr alloy increases 18～25HV,while the value of electrical conductivity drops a little.     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

固溶时间对Al-7Si-0.4Mg合金Si颗粒形貌和力学性能的影响

在535℃对Al-7Si-0.4Mg合金在不同保温时间下进行固溶处理,分别用OM、SEM、DSC分析研究固溶保温时间对合金中微观Si颗粒形貌、断口形貌和析出相行为以及合金力学性能的影响.结果表明,保温1h合金中的Si颗粒能实现熔断和分离,当保温时间达到3h时能获得最佳形貌的Si颗粒,此后延长保温时间则会出现过烧,恶化Si颗粒形貌.固溶保温3h的合金具有最佳的强度和塑性,表现出最优的综合力学性能,能析出稳定的强化相Mg2Si粒子,实现Si、Mg等元素的均匀化分布.