Ce对高强Al-Cu-Li合金组织及拉伸性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜及拉伸性能在测试研究0.11%Ce(质量分数)添加对一种Al-Cu-Li系高强铝锂合金薄板T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)组织和力学性能的影响。结果表明:0.11%Ce添加明显降低合金强度,但伸长率略有增加。微量Ce添加可细化铸态晶粒组织及固溶再结晶晶粒组织;而且微量Ce添加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍然为T1相(Al_2CuLi)及θ′相(Al_2Cu),但其数量减少。铝锂合金中添加微量Ce,凝固时可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解,导致固溶基体中的Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ′相含量减少,合金强度降低。     

两种Ce微合金化铝锂合金形变热处理时的微观组织与拉伸性能

研究了Ce添加量分别为0.09%及0.23%的Al-4.15Cu-1.25Li-X高强铝锂合金薄板T6态时效(175℃时效)及T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)时的微观组织和拉伸性能。结果表明,相比T6态时效,T8态时效时铝锂合金强度及伸长率均有所提高。T8态时效时,含0.23%Ce的铝锂合金强度及伸长率均低于Ce含量为0.09%的铝锂合金。Ce含量增加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍为T1相(Al_2CuLi)及θ'相(Al_2Cu),但其数量减少。微量Ce的添加可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,这些粒子在均匀化及固溶处理时均难以完全溶解。Ce含量增加,导致固溶基体中Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ'相含量减少,铝锂合金强度降低。     

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.     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

Er对Ti-16Al-27Nb合金组织和性能的影响

采用添加稀土元素Er改善Ti-16Al-27Nb合金的力学性能,分析其对合金组织结构和性能的影响。结果表明:添加微量Er可以细化合金的晶粒,但不改变合金基体的相组成,合金均由B2、α2和O相组成;当Er含量较低时,主要以固溶形式存在于合金中;当Er含量约为0.6%(摩尔分数)时,合金中将析出面心立方结构的富Er相,并弥散分布于基体中,随着Er含量的增加,富Er相尺寸变大且沿晶界聚集,导致合金性能下降。固溶强化和弥散强化是微量Er元素改善合金性能的原因,当添加0.6%Er时,合金具有优良的塑性变形能力。     

Ti-xCr-yCu钛基材料的制备及组织性能研究

研究了Al-Cu-Li-(0.35Mg)-(0.2In)合金的拉伸性能、时效析出相类型及其分布。T6峰时效时,Al-Cu-Li合金的时效析出相为T1(Al2CuLi)和?? (Al2Cu)相。添加0.2%In时,T6态时效早期形成许多方块状的立方相Al5Cu6Li2,且随时间延长其尺寸保持稳定;同时,可促进? ?相析出;相应合金的时效响应加速,强度提高。同时添加In和Mg可抑制Al5Cu6Li2相析出,但促进T1相析出。In和Mg的复合微合金化效果小于2050铝锂合金中Ag和Mg的复合微合金化效果,因而In+Mg复合微合金化铝锂合金T6态强度低于Ag+Mg复合微合金化的2050铝锂合金。T8态时效时,时效前预变形产生的位错抑制了In元素单独添加和In+Mg复合添加的微合金化效果。     

微量Ag，Mg对Al-Cu-Li合金时效特性和显微组织的影响

研究了微量Ag，Mg对Al—Cu—Li合金显微组织和时效特性的影响。结果表明：单独加Ag对Al—Cu—Li系2197合金的固溶强化效果很小，但有较强的时效强化作用，Ag含量不同，时效强化效果也不同；Ag，Mg共同加入提高了Tl相（Al2CuLi）的析出速率和析出密度，使合金具有较大的固溶强化效果及最强烈的时效响应和时效强化效果。Ag，Mg的添加对合金的不同影响可通过溶质原子与空位、溶质原子与溶质原子之间的相互作用来解释。     

高导电率Al-Er-Cu合金导线的合金化与时效处理研究

采用SEM、XRD、TEM和显微硬度测试等方法研究了合金化和热处理对Al-Er-Cu合金显微组织与性能的影响。结果表明:铸态Al-Er-Cu合金中初生相的含量会随着Cu含量的增加而增多,但是固溶处理后初生相都基本回熔至基体,而只存在少量颗粒状初生相;固溶处理前的铸态Al-0.04Er-0.43Cu合金中主要存在α-Al和Al8Cu4Er相,固溶处理后Al-0.04Er-0.43Cu合金中主要为α-Al相,而Al8Cu4Er相基本回熔至基体;随着合金中Cu元素增加,时效硬度峰值呈现逐渐增加的趋势,Al-0.04Er-0.43Cu合金的时效峰值硬度最大,且与Al-0.04Er-0.56Mg合金的时效峰值硬度相当。Al-0.21Cu合金的导电率随时效温度的升高而没有发生明显改变,而Al-Er-Cu合金和Al-Er-Mg合金的电导率在时效温度高于225℃时有明显上升,这主要与合金中弥散析出的纳米级Al3Er相有关。     

2A14铝合金的固溶-冷变形-时效工艺

采用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、场发射扫描电镜对固溶-冷变形-时效工艺条件下2A14铝合金的位错密度、硬度曲线以及微观组织结构进行研究。研究表明,原始2A14铝合金中主要包括Al基体及Al2Cu相,且粗大的第二相Al2Cu不均匀地分布在Al基体上;固溶-冷变形-时效后2A14铝合金脱溶相更加细小,且弥散分布在Al基体上。时效过程中位错密度逐渐减小,位错强化效果减弱;传统固溶-时效工艺的2A14铝合金在160℃时效12 h时,维氏硬度从100 HV0.2提高到164 HV0.2,而固溶-冷变形-时效工艺的2A14铝合金在160℃时效8 h后维氏硬度达到185 HV0.2。时效前的冷变形工艺改变了合金的时效析出行为,加速了时效进程,提高了合金强度。     

Weldalite~(TM)210合金的拉伸性能与显微组织

通过显微硬度测试、拉伸实验和透射电镜观察,研究不同热处理状态(T6、T8)和微量Zn的添加对Weldalite~(TM)210Al-Li合金显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:Weldalite~(TM)210Al-Li合金具有很高的强度,在T6状态下,该合金的主要析出强化相是θ'相、δ'相和T_1相;而在T8状态下,其主要强化相是δ'相和T_1相,预变形促进T_1相的析出,提高T8状态下合金的时效强化效果;微量Zn的添加明显促进T_1相的析出和弥散分布,使合金强度提高,但Zn的加入使合金塑性略有下降.     

Er元素添加对Al-7.7Li合金时效强化及显微组织的影响

通过显微硬度测试及三维原子探针(3DAP)分析对Al-0.03Er、Al-7.7Li、Al-0.03Er-7.7Li (at%)合金的时效强化与显微组织进行了研究。结果表明,Al-0.03Er合金在350℃等温时效10 min达到峰时效硬度38HV,相比固溶态硬度提升了12 HV。Al-7.7Li合金在190℃等温时效24 h达到峰时效硬度98 HV,相比固溶态提升了56 HV。Al-0.03Er-7.7Li合金经350℃/1 h+190℃/8h双级时效后,硬度达108 HV,相比固溶态提升了66 HV,其强化效果为Al-0.03Er、Al-7.7Li合金强化效果的叠加。对此状态的Al-Er-Li合金显微组织进行分析,结果表明,合金中有3种析出相:Al_3Er、Al_3Li及以Al_3Er为核、Al_3Li为壳的Al_3(Er,Li)相,说明先析出的Al_3Er能作为Al_3Li异质形核的核心,从而促进了Al_3Li的析出,使Al-Er-Li合金强度高于Al-Li合金的强度。     

T6处理Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材的组织和性能

借助于X射线衍射分析、光学显微镜、透射电镜、扫描电镜和能谱仪等,研究了Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材经T6热处理后的组织性能,并探讨了Er对合金组织与性能的影响。结果表明,随着Er含量的提高,合金晶粒逐渐细化,合金强度、硬度提高;Al-Mg-Si-Zr-Er合金颗粒状和近颗粒状第二相主要为Mg2Si、Q-Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2、Al4Mn3Si2、Al3Er、Al3Zr、Al3(Er,Zr);Er添加促进了β"相的析出,在540℃×1h固溶+180℃×5h时效后,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀地弥散析出。     

稀土铒对Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金微观组织与时效行为的影响

研究了稀土元素铒对Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金微观组织以及165℃时效特性的影响.力学性能测试结果表明:合金中添加稀土Er对合金的强度贡献不大,但可大幅度提高合金的塑性变形能力.显微组织分析表明:添加稀土Er主要以Al8Cu4Er相和少量固溶于基体的形式存在于合金中,Al8Cu4Er相在合金变形过程中细化,对合金起到异质强化的作用.合金中Er原子和空位发生强交互作用,阻碍Ag、Mg原子团的形成,抑制了Ω相形核,延迟Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金在165℃人工时效响应.     

Zn/Mg对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

制备了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg两种合金并进行了固溶时效处理,基于EET理论,计算了合金基体固溶体的价电子结构,研究了Zn/Mg对合金时效析出行为的影响。研究认为：Al6.2Zn2.3Mg合金固溶时优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体为η相析出序列GP区的形成提供了条件,合金只启动η相析出序列,故时效硬化行为表现出明显的双峰特征;而Al5.0Zn3.0Mg合金固溶时形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al两种固溶体分别为η相和T相析出序列GP区的形成提供了条件,合金时效时同时启动了时效进程不同、强化相析出与转变时间及其强化作用不同的η相和T相两个析出序列,故Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化双峰特征不明显。     

时效前处理对新型Al-Cu-Li-X合金力学性能和显微组织的影响

研究时效前固溶处理、预变形等对一种新型超高强Al-Cu-Li-X合金板材力学性能和显微组织的影响。结果表明:500~540℃固溶40 min时,随固溶温度的提高,合金的时效强度呈现先升高后持平的趋势,且在520℃时强度略有下降;510℃固溶20~180 min时,随固溶时间延长,合金的时效强度则呈现先升高后降低的趋势;(510℃,40 min)固溶处理后的合金具有最高的时效强度。不同固溶处理合金的强度变化主要受固溶阶段第二相粒子的回溶程度、再结晶晶粒形态及长大趋势和过烧的共同影响。合金强化相为大量T_1相(Al_2CuLi)、部分θ'相(Al_2Cu)和少量S'相(Al_2CuMg),预变形可促进T_1相细小弥散析出,但抑制θ'相及S'相的析出。预变形量小于6%的预变形可有效提高合金的时效强度,但当预变形量大于6%之后,合金强度的增量逐渐减少。     

Yb对2519A铝合金抗剥落腐蚀性能的影响

采用铸锭冶金法制备了不同Yb含量的2519A铝合金试样,通过硬度测试、力学性能测试、金相显微镜、扫描电镜与透射电镜等分析方法研究了稀土Yb对2519A铝合金抗剥落腐蚀性能的影响。结果表明:在2519A铝合金中添加0.2%Yb(质量分数)时,Yb与Al,Cu,Fe和Mn形成稀土相,合金内粗大Al Cu相和Al Cu Fe Mn相数量减少,含Yb第二相粒子化学活泼性低于Al Cu相和Al Cu Fe Mn相。适量的Yb能细化合金的时效强化相,使其析出密度增加,阻止θ(Al2Cu)相在晶界上连续析出,减小晶界无沉淀析出带(PFZ)宽度,使晶界析出相变成非连续分布,从而改善了合金的剥落腐蚀抗力。当Yb含量进一步增加时,合金力学性能及抗剥蚀性能下降。     

微量Sc元素对Al-Cu合金组织与性能的影响

采用拉伸力学性能测试、扫描电镜与能谱分析等方法，研究了不同量稀土元素Sc对Al-4Cu合金组织与性能的影响。结果表明：稀土元素Sc能够细化Al-4Cu合金的晶粒组织，改善枝晶网胞；当Sc含量小于0．2％时，Al-4Cu合金的抗拉强度δb和屈服强度δ0.2提高约20MPa；当Sc含量为0．3％～0．4％时，抗拉强度δb和屈服强度δ0.2有所降低；当Sc含量为0．5％时，抗拉强度δb和屈服强度δ0.2又有所升高，但低于未添加Sc的Al-4Cu合金；Sc对合金的伸长率几乎没有影响。微量Sc元素添加到Al-4Cu合金中，当Sc含量小于0．2％时，基本上以固溶的形式溶入合金基体中；当Sc含量为0．3％。0．5％时，除部分固溶于Al基体中外，大部分形成起强化作用的Al3Sc相及交互作用AlCuSc相，AlCuSc相是Al-Cu-Sc系合金中的有害相，它使合金的力学性能在一定程度上有所降低。     

Cu对ZL114A合金组织与力学性能的影响

以ZL114A合金为研究对象,探讨了Cu合金化对ZL114A微观组织和力学性能的影响。结果表明,在ZL114A合金中Cu加入量小于0.1%时,合金组织和性能无明显变化,此时Cu完全固溶在基体中。随着Cu加入量增加,合金抗拉强度呈先迅速升高再稍微下降趋势,伸长率则一直降低。在Cu加入量为0.5%时,ZL114A合金的抗拉强度达到最大值337.21 MPa,伸长率降低至3.4%。Cu含量高于0.1%(超过基体固溶极限)时,时效会析出W(Al2Mg5Si4Cu4)相,W相弥散分布在基体中,形成第二相强化,提高合金强度、降低塑性。析出第二相过程中铝基体会产生晶格畸变,提高合金的强度。     

微量稀土Er对Al-5Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法,制备含不同量稀土元素Er的Al-5Mg合金。利用拉伸力学性能测试、OM、XRD、SEM、TEM及EDS分析等分析测试手段,研究微量Er对Al-5Mg合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:Er可以明显提高Al-5Mg合金的强度,添加0.4%Er(质量分数)的Al-5Mg合金的冷轧态屈服强度(σ0.2)提高了81MPa,而延伸率变化不大;Er的加入还能减少Al-5Mg合金的枝晶偏析,并可显著细化合金的晶粒组织;Er对晶粒的细化机理与其添加量有关,当Er含量较低时,符合传统的稀土细化机理;当Er含量较高时,由于在熔体中形成了初生Al3Er质点,在结晶形核时可以作为非均质形核核心,从而可显著细化晶粒组织;Er对合金的强化效应主要来自于晶粒细化及在晶内形成的细小二次Al3Er质点。根据实验结果可知,添加0.4%Er可使合金具有较为优异的综合性能。     

Al-Mg-Si-Zr-XEr合金β″相析出动力学研究

通过组织观察、性能检测和差热分析(DSC)试验,研究了不同Er元素含量下Al-Mg-Si-Zr-XEr合金时效硬化曲线、TEM组织、β″相的析出激活能和TTT曲线,并得到对应的β″相析出动力学方程和TTT表达式。结果表明:Er元素的添加促进了β″相的析出,在540℃固溶1 h+180℃时效5 h时,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀的弥散析出;随Er元素含量增加,合金硬化速率明显加快,软化速率降低,合金β″相析出激活能降低,分别为96.3、93.6和84.9 k J/mol;析出动力学方程分别为:Y?(Er0.1)=1–exp[–1.534×10~(13)t~(1.5)exp(–17382.7/T)]、Y_(Er0.2)=1–exp[–5.865×10~(12)t_(1.5)exp(–16895.3/T)]、Y_(Er0.3)=1–exp[–2.965×10~(11)t~(1.5)exp(–15324.9/T)];TTT曲线方程分别为:T_(Er0.1)=17382.7/[30.4+1.5lnt–lnln(1-Y)~(-1)]、T_(Er0.2)=16895.3/[29.4+1.5lnt-lnln(1–Y)~(-1)]、T_(Er0.3)=15324.9/[26.4+1.5lnt–lnln(1–Y)~(-1)]。