微量Er在高强Al-Zn-Mg-Cu合金中的存在形式及其“遗传效应”

采用铁模铸造制备Al-Zn-Mg-Cu及Al-Zn-Mg-Cu-0.15% Er两种合金铸锭。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）、差热分析（DSC）、透射电镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和常温拉伸等方法研究了Er元素在Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织、均匀化态组织、变形组织以及时效态组织中的存在形式、作用机理以及其对合金室温拉伸性能的影响。研究结果表明： 微量Er元素对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织有一定细化作用,但这种作用较为有限。Er在合金中主要以三元Al8Cu4Er相的形式存在,该相在合金凝固过程中形成并偏聚在晶界附近,常出现在共晶网状结构之间。此外,还有少量的Er生成了细小Al3Er粒子。Al8Cu4Er相熔点约为573.8°C,为难溶硬脆第二相,在合金变形过程中易破碎从而会导致裂纹萌生或成为粒子诱发再结晶形核的核心,最终会对合金的综合力学性能产生不利的影响。     

Al-Ti-B合金中AlB_2、TiB_2和TiAl_3的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究0 K条件下Al-Ti-B体系中AlB_2、TiB_2和Ti Al_3的平衡晶格常数、形成热、结合能及电子特性,并结合准简谐德拜模型对3种物相在高温条件下的热力学基本性质进行了分析。计算结果表明:AlB_2、TiB_2和Ti Al_3的形成热与结合能均为负值,表明3种相均具有结构稳定性,且稳定性由大到小依次为TiB_2、Ti Al_3、AlB_2;3种物相的离子性与金属性由大到小依次为Ti Al_3、AlB_2、TiB_2,Ti Al_3与AlB_2显示离子键特性,而TiB_2键合特性以共价键为主;3种物相的热稳定性由大到小依次为TiB_2、AlB_2、Ti Al_3。计算所得TiB_2、AlB_2和Ti Al_3的热力学性质可以用于分析氟盐法制备Al-Ti-B时Al熔体与氟盐之间反应发生情况以及中间合金最终的物相组成。     

预处理对汽车用Al-Mg-Si合金组织和晶间腐蚀行为的影响

采用拉伸试验、晶间腐蚀试验、电化学测试、光学显微镜、透射电镜等方法手段研究了Al-Mg-Si合金在不同预处理条件下经烤漆处理后的微观组织与晶间腐蚀行为的演变规律。结果表明,随着预变形量的增加,试验合金晶界析出相的数量密度和尺寸相应地减小,而晶内析出物(β″相)的析出数量增加,尺寸减小,以致不同的预处理试验合金具有不同的综合性能。由预应变和预时效组成的预处理工艺有利于提高Al-Mg-Si合金的综合性能,其晶间腐蚀抗力和烘烤硬化性能都得到显著提高,这主要归因于合金在烤漆过程中不产生无析出区,形成的晶界析出物数量少而不连续,以及基体强化相β″相通过消耗大量溶质原子而充分地析出。     

调控LPSO层片相Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的热变形行为及热塑性提升机制

以挤压态Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金为研究对象，通过热处理调控出晶内不含和含层片状LPSO相的两种合金，进行了热压缩试验。结果表明，含层片状LPSO相合金热塑性更好，主要是由于层片状LPSO相的扭折及其诱发的连续动态再结晶能有效提升合金的变形协调能力。随后，对含层片状LPSO相合金的热变形行为进行了深入研究，发现在低应变速率变形时，软化机制主要以不连续动态再结晶为主。在高应变速率变形时，动态回复和不连续动态再结晶共同作用，造成材料软化。结合应变0.8下的热加工图和典型区域微观组织分析，确定最佳成形温度为440～480℃,应变速率为0.001～0.01 s^-1。提出了一种通过调控层片状LPSO相提升稀土镁合金热塑性的方法，为挤压态稀土镁合金的后续变形提供了新思路。     

Ar/CCl_4联合净化对2219铝合金铸锭组织与力学性能的影响

借助氢含量检测、金相组织观察、力学性能测试和拉伸断口形貌观察等检测和分析方法,研究Ar/CCl_4联合净化对2219铝合金铸锭的组织与力学性能的影响,并与用固态RFI型精炼剂(简称RFI精炼剂)精炼的合金进行对比,同时,揭示精炼介质对夹杂物和氢的作用机制。结果表明:相对于用Ar/RFI联合精炼,采用Ar/CCl_4联合精炼2219铝合金熔体具有更高的除氢效率,并可有效抑制铸锭中缩松、气孔和夹杂的产生,Ar/RFI联合精炼和Ar/CCl_4联合精炼的除氢率分别为8.57%和17.67%;连续2次采用相同介质精炼时,Ar/CCl_4精炼的二次除氢率(15.4%)比Ar/RFI精炼的二次除氢率(8.57%)高;采用1次Ar/RFI联合精炼+2次Ar/CCl_4联合精炼时铸锭的抗拉强度和伸长率分别达到205.69 MPa和14.5%。此外,相对于1次Ar/RFI联合精炼+1次Ar/CCl_4联合精炼,合金经一次Ar/RFI联合精炼+2次Ar/CCl_4联合精炼后的抗拉强度提高21.63 MPa,伸长率提高4.04%,合金的断裂行为由脆性断裂向韧性断裂转变。     

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的 研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法 针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果 当施加的初始应力为250 MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论 在250 MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。     

弥散相对3003铝合金再结晶晶粒尺寸的影响

针对3003铝合金冷轧板再结晶退火时出现的晶粒粗大问题,通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法,研究均匀化退火和中间退火过程中形成的弥散相的种类、尺寸和分布情况对3003铝合金再结晶晶粒尺寸的影响机理。结果表明:3003铝合金铸轧板的再结晶开始温度约为540℃;均匀化退火过程中形成的预析出的粗大弥散相对再结晶有促进作用,而细小弥散相对再结晶有抑制作用;中间退火过程中析出的弥散相对再结晶的抑制作用微弱;500℃中间退火200s后,板材基体内没有弥散相析出,此时再结晶优于弥散相析出率先发生;500℃中间退火2h后,板材基体内会析出大量细小的AlMnSi相;3003铝合金的最佳均匀化退火温度区间为560~580℃。     

预时效制度对6016铝合金机械性能和析出相的影响

通过第一性原理计算、硬度测试、拉伸测试、X射线衍射（XRD）以及透射电镜（TEM）等手段研究了预时效处理对6016合金机械性能以及析出行为的影响.结果表明:预时效处理能够抑制自然时效的负作用, 其中110 ℃×10 min预时效处理能够显著抑制板材的自然时效, 使板材保持良好的成形性（σ_0.2: 109.65MPa）; 预时效能够提高烤漆强化效应, 110 ℃×10 min预时效处理的烤漆性能较优（σ_0.2:212.29 MPa）, 且随着预时效时间的增加和温度的升高, 烤漆强化效应降低; 不同预时效处理并不能改变基体中相的成分, 主要为α-Al和Mg₂Si 2种相,且随时间的增加和温度的升高, Mg₂Si相略微增多; 预时效处理后的试样在烤漆之后有更多针状的β"相析出且机械性能更好, 这与第一性原理计算的β序列的理化性质相符合.