半连续铸造7136超高强铝合金的组织特征及均匀化处理工艺

以半连续铸造7136铝合金为研究对象, 以铸态组织分析为基础, 采用双级均匀化. 结果表明: 与其他7×××系铝合金相比, 7136铝合金铸态组织没有明显的层片状α(Al)+T共晶相的特征, 也没有发现S相的存在. 基体中的弥散相为微米级的圆形或棒状MgZn₂相, Mg元素和Zn元素随着液态合金的凝固, 在Al基体中以MgZn₂相的形式析出, 为了平衡Mg元素和Zn元素的分配系数, Mg元素和Zn元素从液态向固态迁移, 这也是使得晶内Zn元素和Mg元素偏高的原因. 经过462℃, 24 h单级均匀化, 残留相大致消除. 随着均匀化时间的延长, 残留相有减少的趋势, 但作用相对较小. 经过450℃, 24 h+470℃, 24 h双级均匀化, 差示扫描量热法获取的峰值非常小, 晶间除了少量高熔点Al₇Cu₂Fe相残留, Al₂Cu等其他相已基本消除, 均匀化效果显著.      

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10～50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

可降解医用Zn-3Al-1Mg合金的体外腐蚀行为和力学性能

采用热挤压方法制备了管状Zn-3Al-1Mg合金,利用扫描电子显微镜(SEM)及拉伸、压缩测试等方法研究了铸态和挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金的微观组织与力学性能.同时,利用浸泡试验、电化学测试、X射线光电子能谱分析(XPS)研究了挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金在模拟体液(SBF)溶液中的腐蚀行为.结果表明：铸态及挤压态合金均由η-Zn, α-Al及Mg₂Zn₁₁三相组成,挤压态合金的微观组织明显细化,且力学性能明显优于铸态合金的力学性能;挤压态合金在模拟体液中的腐蚀速率为0.15～0.28 mm/a.腐蚀形貌分析结果揭示了不同物相间的微电偶腐蚀机制,腐蚀产物包括Zn/Al/Mg的氧化物、氢氧化物,以及Ca, P和Zn/Al/Mg相结合产生的磷酸盐、碳酸盐.结合电化学测试结果,对挤压态合金的腐蚀过程和腐蚀机理进行了分析.     

电流均匀化对7B04铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测试、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱分析技术(EDS)分析了不同均匀化条件下7B04合金的组织演变及性能变化规律。结果表明:在均匀化过程中施加电流,随着均匀化温度的升高,合金的硬度提高,电导率下降。经420℃/2h均匀化后,残余相面积分数由铸态5.47%减少到3.87%,硬度由铸态HV80.0提高到HV135.4,电导率由铸态43.0 IACS%减少为32.5IACS%;经420℃/2 h/1000 A均匀化处理后,残余相面积分数减少到3.4%,硬度提高到HV151.2,电导率减少为30.7 IACS%;经440℃/2 h/1000 A均匀化后,合金的硬度比440℃/2 h提高9%,电导率减少8%,残余相面积分数减少22.4%。在均匀化过程中,亮白色T相(Cu28.6,Mg 18.5,Zn 32.9,Al 20.0;%,质量分数)逐渐转变为灰色S相过渡相(Cu 27.8,Mg 16.9,Zn 14.3,Al 41.0;%,质量分数),当Zn质量分数低于10%,转化为深灰色S相(Cu 40.3,Mg 14.3,Zn 9.4,Al 36.0;%,质量分数),S相在生成的同时,部分S相也在向基体中溶解。在均匀化过程中施加电流,可以促进T相向S相的转变。     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.      

2D70耐热铝合金铸态组织研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线物相分析、透射电子显微镜研究了2D70耐热铝合金半连续铸锭的铸态组织.研究结果表明:2D70耐热铝合金铸态组织为粗大枝晶组织,枝晶间蜂窝状共晶相为AL,A12CuMg/A12Cu,合金中含有大量块状相和条状相,能谱分析显示为含Fe,Ni相,铸态合金中Cu,Fe,Ni元素偏析严重.合金铸态相主要为а(Al),S(Al2CuMg),0(Al2Cu),Al7Cu2Fe,Al7Cu4Ni,Al9FeNi相.     

超声振动原位Al2O(3(p))/7075汽车零件合金组织与耐腐蚀性能研究

通过超声振动在7075合金中添加SiO₂,原位生成Al₂O₃颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、自带能谱分析仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、浸泡腐蚀实验和电化学测试实验对合金的微观组织、物相组成和耐腐蚀性能进行分析。结果显示,超声振动和Al₂O₃颗粒的原位生成可以细化合金的微观组织,将团聚的Al₂O₃颗粒分散均匀,且Al₂O₃颗粒可作为异质形核的核心,提高形核率。超声态Al₂O₍3(p))/7075合金主要由Al、Al₂O₃、Al₇Cu₂Fe、Al₂CuMg、Mg₂Zn相组成。相比于7075合金,超声态Al₂O₍3(p))/7075合金的失重腐蚀速率...     

Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11% Al、Zn-11% Al-1.5% Mg、Zn-11% Al-3% Mg和Zn-11% Al-4.5% Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11% Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明:Zn-11% Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn₂三元共晶、块状MgZn₂相和Al/MgZn₂二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe₂Al₅Zn_x和FeAl₃Zn_x相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11% Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂.Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.      

热暴露对不同时效处理的铝锂合金微观组织与性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射、透射电镜和硬度测试等方法,研究热暴露对不同时效态2A97铝锂合金微观组织与性能的影响。结果表明：T6和T8态合金经热暴露后物相的种类及形貌变化规律相似,随热暴露温度升高,合金中的θ?相(Al₂Cu)粗化且数量减少,T₁相(Al₂CuLi)向平衡相转变,合金热稳定性变差。与T8态不同的是,T6态合金中的强化相除T₁相和θ?相外,还有立方相,但该相的强化效果远低于T₁相和θ?相。立方相经200℃热暴露后,数量增多,经300℃热暴露后,回溶进入基体。故在低温热暴露后T6态合金的热稳定性优于T8态,但在高温热暴露后两种时效态合金的热稳定性基本相当。T8态合金的硬度显著高于T6态,经低温热暴露后,T8态合金的硬度下降幅度大于T6态,但两种合金高温热暴露后的硬度下降幅度基本一致。     

Al-Ni-Er三元体系相平衡研究

高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点,是航空航天领域的主要结构材料.现代航空航天工业的发展,对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高要求.研究和应用双相纳米结构铝合金离不开精确可靠的相图信息.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析(EPMA/WDS),对Al-Ni-Er三元体系在...     

Solidification Microstructure and Mechanical Properties of Cast Magnesium-Aluminum-Tin Alloys

The solidification microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-Al-Sn alloys have been investigated using computational thermodynamics and experiments. The as-cast microstructure of Mg-Al-Sn alloys consists of α-Mg, Mg₁₇Al₁₂, and Mg₂Sn phases. The amount of Mg₁₇Al₁₂ and Mg₂Sn phases formed increases with increasing Al and Sn content and shows good agreement between the experimental results and the Scheil solidification calculations. Generally, the yield strength of as-cast alloys increases with Al and Sn content, whereas the ductility decreases. This study has confirmed an early development of Mg-7Al-2Sn alloy for structural applications and has led to a promising new Mg-7Al-5Sn alloy with significantly improved strength and ductility comparable with commercial AZ91 alloy.     

粉末冶金铝合金烧结致密化过程

以纯Al粉为主要原料,添加Cu单质粉末以及Al-Mg、Al-Si中间合金粉,利用粉末冶金压制烧结方法制备出相对密度98%以上的Al-Mg-Si-Cu系铝合金.研究表明,烧结致密化过程主要分为3个阶段:初始阶段(室温~460℃),坯体内首先形成Al-Mg合金液相,液相中的Mg原子分别扩散至Al或Al-Si粉末中,与Al₂O₃反应并破除氧化膜,形成Al-Mg-O等化合物;同时,Al-Cu发生互扩散,形成Al₂Cu等金属间化合物.第二阶段(460~560℃),Al-Cu、Al-Si液相快速填充颗粒缝隙或孔洞,坯体相对密度显著提高;此阶段的致密化机制主要是毛细管力引起的颗粒重排,以及溶解析出导致的晶界平直化.第三阶段(560~600℃),随温度的升高,液相润湿性提高,晶粒快速长大,使得大尺寸孔洞填充,烧结体基本实现全致密,此阶段的致密化主要由填隙机制控制.在铝合金晶界处发现了MgAl₂O₄和MgAlCuO氧化物的存在,推测Al粉表面氧化膜的破除机制与合金成分有关.由于Al-Cu液相在Al表面的润湿速率远高于AlN的生长速率,因为在本体系中未发现AlN的存在.      

Stable icosahedral phase in Mg_（44）Zn_（44）Gd_（12） alloy

The microstructure of the as-cast Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy was investigated by using X-ray diffraction(XRD),differentical scanning(DSC),scanning electron microscopy(SEM) and a detailed transmission electron microscope.The XRD,DSC and SEM results indicated that the as-cast Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy were mainly composed of three types of phases:the primary solidification phase,the dendritic phase and the eutectic phase.The primary solidification phase had an icosahedral structure.The dendritic phase was the W-phase,and eutectic structure phase was the Mg 7 Zn 3 phase.Microstructures of icosahedral phase(I-phase),W-phase and Mg 7 Zn 3 phase in Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy were investigated.The results indicated that the I-phase in Mg 44 Zn 44 Gd 12 alloy was a face-centered icosahedral quasicrystal with stoichiometric composition of Mg 42 Zn 50 Gd 8 which had an excellent thermal stability up to 420 °C.The solid solution of the Gd gradually decreased during solidification,which played an important role in activating the formation of Mg 7 Zn 3 phase and W-phase from icosahedral phases.     

铝粉对Al2O3–MgO复合材料抗氧化性的影响

以烧结刚玉、α-Al₂O₃微粉、高纯镁砂、金属铝粉为原料, 酚醛树脂为结合剂, 制备Mg O–Al₂O₃和Al–MgO–Al₂O₃系复合材料, 样品成型后经过200℃烘干, 于1500℃氧化气氛烧成。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱仪研究了金属铝粉对MgO–Al₂O₃复合材料抗氧化性的影响。结果表明: 未添加金属铝粉的样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 微观结构较为疏松; 引入金属铝粉后, 样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 新生相包括Al₄O₄C、Al₄C₃、(Al₂OC)_x(AlN)_1-x等, 微观结构较为致密, 样品性能得到改善。添加金属铝粉样品的内外组成呈梯度变化, Al₄O₄C相主要出现在样品内部, 并有金属铝残留; 金属铝粉引入使样品氧分压从表面到内部依次降低, 金属铝粉氧化后与Mg O原位合成尖晶石, 使结构致密化, 阻隔了氧气的进一步渗入, 样品内部形成的Al₂O与C反应得到晶须状Al₄O₄C。