Mg-Gd系铸造镁合金时效析出相研究现状及展望

概述了目前国内外Mg-Gd系铸造镁合金析出强化的研究进展,介绍了析出行为和强化机制对镁合金组织与性能的影响。综合目前的研究结果,认为析出强化是Mg-Gd系铸造镁合金高强力学性能的主要来源,合金化及其热处理是未来新型高强Mg-Gd系铸造镁合金的研究方向。     

铸造高强Mg-Gd系合金研究进展

镁合金由于其自身优异的性能,发展潜力巨大,在诸多领域受到广泛的需求。在镁合金中添加稀土元素,合金的强度、蠕变性能等提升显著。本文总结了铸造高强Mg-Gd合金的研究进展,从合金体系、组分、热处理工艺、合金的强度以及强化机制方面,分析了不同合金元素对重力铸造Mg-Gd合金的影响作用,可以为铸造Mg-Gd合金的设计和优化提供参考依据。     

轻量化车身用AlMgSi合金时效工艺及强化相析出行为研究进展

综述了轻量化合金用Al MgSi合金的时效析出特征、强化机理、织构演化、工艺参数对强化相组织形态及其强化作用的影响等相关研究进展。重点讨论了强化相本身的结构及组织特点、预时效/预变形对强化相析出行为的影响、热处理工艺对性能的影响,总结了强化相析出动力学及强化模型等相关的理论研究进展,介绍了透射电子显微镜、热分析法、电阻测试等在Al MgSi合金中强化析出行为方面表征的最新发展及其在本领域的贡献,探讨了时效温度及时间、变形量及变形缺陷对强化相析出动力学的影响机理。结合近期的研究进展,提出了本领域的研究难点和需进一步研究的重点方向。     

镁系时效析出合金

时效析出物对镁合金的高强度化、高耐热化起着重大作用。可通过控制合金成分、制造方法、组织的手段开发出性能优异的镁合金。     

Al-Er-Zr合金的时效析出过程

利用显微硬度、TEM、HREM等测试方法对Al-Er-Zr合金的时效析出过程及析出相Al3(Er1-xZrx)的粗化行为进行研究。结果表明:二元合金Al-0.04Er在375℃时效5 min后出现硬度峰(约为40.3HV),随后迅速下降出现过时效;添加Zr能够显著提高其热稳定性,三元Al-Er-Zr合金中过时效现象显著滞后于Al-Er二元合金。在三元合金Al-Er-Zr中,随着Zr含量的增加,合金在长时间时效后,由于Er、Zr的协同析出而出现第二个更高的时效峰值,约为53.5HV,明显高于Al-Er二元合金的硬度。Al3(Er1-xZrx)粒子在高温粗化过程中逐渐长大,其平均直径d与退火时间t的关系符合LSW理论中的关系式。     

Cu-Ni-Si-Cr合金的时效析出与再结晶

研究了Cu-Ni-Si-Cr合金在时效过程中，析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响。研究结果表明，形变使合金时效析出相更加细小、弥散，析出对再结晶的形核和长大过程产生阻碍作用。在再结晶的形成和长大过程中，析出相在晶界前沿快速粗化或重新溶解，并在再结晶区域中重新析出，导致更加弥散的析出相分布。     

Si、Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响

本文采用传统铸锭冶金的方法制备不同Si和Er含量的Al-Zr合金,研究Si和Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响.结果表明:Si的添加促进了Al-Zr合金的时效硬化响应,Si大大降低第二相Al3Zr的析出温度.Al-0.25Zr-0.30Si合金在325℃等温时效时获得最佳时效强化增量,最高硬度值达到57.1HV,较...     

镁系时效析出合金

时效析出物对镁合金的高强度化、高耐热化起着重大作用。可通过控制合金成分、制造方法、组织的手段开发出性能优异的镁合金。     

NiTi合金中一个新的时效析出相

用自蔓延燃烧合成法(SHS)制备了比较致密的NiTi合金,并对经固溶和时效处理后的合金进行了X射线衍射和透射电子显微术分析,在样品中除了有热处理前就存在的Ti_2Ni外,又出现了两种相,一种是已报道过的Ti_(11)Ni_(14)(又称Ti_3Ni_4),为菱形结构(a=0.67nm,α=113.85°),它与基体(B2结构,a=0.302nm)的关系为:(111)_(Ti)_(11)Ni_(14)∥(111)_B_2,{110}_(Ti)_(11)_(Ni)_(14)∥{123}_(B2)另一种为新的时效析出相,可用基体中部分Ti原子被Ni原子占据形成的长程有序结构描述,晶格常数为0.873nm,分子式为Ti_(13)Ni_(14)它是一种时效析出亚稳相。     

Mg-Gd系耐热镁合金的研究进展

介绍了稀土元素Gd的特性,Gd在镁中的固溶度较大,可实现固溶强化和时效强化;Mg-Gd二元合金的高温强度可优于ⅣE54合金.综述了Mg-Gd系多元合金的研究进展,在此基础上,指出了Mg-Gd系耐热镁合金存在的问题和发展的方向.     

Pd-Ag-Sn-In-Zn合金时效强化机制研究

通过硬度测试、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）观察研究了Pd-Ag-Sn-In-Zn合金时效强化行为及相关的微观结构变化，从而很好地解释了该合金的时效强化机制。结果表明，时效前期合金硬度的增加与在晶界处形成中间过渡相有关。通过扫描电镜观察，可以清楚地看到基体相以及等温时效过程中在晶界处有类似珠光体的析出相。随着稳定第二相的长大，硬度持续下降。     

时效处理和挤压后预变形工艺对Mg-Gd合金组织和力学性能的影响

将挤压态Mg-4Gd合金沿挤压方向进行10%预拉伸处理,然后研究了时效处理对预变形后合金组织和力学性能的影响。结果表明:预拉伸处理产生加工硬化的同时促进了变形镁合金中灰暗过渡相及明亮平衡相的形核,时效过程加速了过渡相的形成及其向平衡相的转化。随着时效温度升高,明亮平衡相的平均尺寸增加。预拉伸试样经时效处理可提高力学性能,当时效工艺为210℃×24 h时,合金综合力学性能最佳,其硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为66.65 HV0.1、137.4 MPa、245.4 MPa和22.1%;时效温度升高使得合金的峰值硬度降低,但达到硬度峰值所需时间缩短且强度和伸长率均保持在较高水平。     

结构钢中含铜析出相的时效强化作用

观察并研究了高纯Fe-1．03wt％Cu和Fe-1．65wt％Cu合金中含铜粒子的时效析出对屈服强度的影响、析出粒子尺寸的分布、以及析出粒子对位错运动的阻碍作用。用Frank-Read强化理论分析了析出粒子与屈服强度的定量关系。结果表明，析出粒子是含有一定铁的亚稳Cu-Fe相，且具有一定的塑性变形能力，从而使得含铜钢能在高强度的前提下仍具有高塑性的特征。含铜析出粒子不是刚性粒子，因而其强化效应低于传统的刚性化合物析出粒子。但析出粒子中含较多的铁，可促使粒子体积量明显增多，因此仍能实现很高的整体强化效应。增加析出粒子中的铜含量可以提高粒子对位错运动的阻力及与之相应的屈服强度。     

工业结晶器用Cu-Co-Be合金时效强化机制

研究了Cu-Co-Be合金固溶和时效处理的硬度和电导率的变化,通过XRD、TEM等手段对其时效强化机制进行了探讨.研究结果表明,Cu-Co-Be合金的最佳热处理工艺为920 ℃固溶1 h后,再450 ℃时效4 h.合金中Co的加入抑制了G.P.区的形成,推迟了γ′的析出;同时也抑制了晶界反应,大大改善了铍青铜的性能.根据Avrami相变动力学经验方程,推导出了合金在450 ℃时效的相变动力学方程.     

6000系铝合金时效析出过程的原位电阻表征

采用原位电阻测试、显微硬度测试、准静态拉伸试验、TEM等手段,以6063挤压型材为研究对象研究了Al-Mg-Si铝合金时效过程中强化相的析出行为。结果表明:6063型材在175℃时效8 h后达到强度和硬度峰值,时效初期主要析出相为β″相,材料力学性能快速提高;随时间延长强化相总数增加,但β″相逐渐向β'相转变且尺寸逐渐增大,强化效果逐渐降低。电阻值变化规律与力学性能变化规律有准确的对应关系,随原子团簇或GP区的生成,电阻升高;随GP区向β″相及β″相向β'相转变,电阻下降;电阻的下降速率随析出速率降低而降低。原位电阻测试方法可以对6000系铝合金时效的强化相析出过程进行有效的实时监测。     

Al-Cu合金时效初期的价电子结构

用固体经验电子理论(EET)对Al-Cu合金时效初期的析出相的价电子结构进行计算.计算结果表明:合金基体析出的共格GP区、θ″相,具有比基体更强的共价键络,提升了合金的整体键络强度.从价电子结构层次上解释了时效初期的GP区和θ″相对合金强化作用的内在原因.     

固溶后冷变形对6082Al-Mg-Si合金时效析出过程的影响

用TEM、电阻、力学性能试验等方法研究了固溶后的冷变形对6082铝合金时效析出过程的影响.结果表明,随着变形量的增加,材料达到时效硬化峰值的时间不断缩短,出现过时效的时间也不断缩短;形变强化在时效过程中没有明显的衰减,而固溶后的冷变形会使材料时效强化效果减弱.这主要是由于固溶后的冷变形造成材料中强化相的析出有先后,从而导致强化相对材料强度和硬度的贡献没有在同一时刻达到最大值.     

时效对冷轧态Cu-Cr-(Sc)合金组织和性能的影响

对冷轧态Cu-Cr和Cu-Cr-Sc合金进行时效处理,使用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计和涡流金属导电仪等研究了不同时效温度和时间对合金显微硬度、抗拉强度和导电率的影响。结果表明：480℃时效1 h后,Cu-Cr-Sc合金的综合性能较佳,其显微硬度达到161 HV0.1,导电率达到81.9%IACS,抗拉强度达到491 MPa;相较于480℃时效1 h的Cu-Cr合金,显微硬度提升了24.8%,抗拉强度提升了35.3%,导电率下降了12.9%,表明添加Sc可以显著提升Cu-Cr合金的力学性能,但是会略微降低导电率。微观组织分析表明Cu-Cr-Sc合金峰值时效后析出了Cr相,主要形貌为咖啡豆状和球状,析出相均为面心立方结构,与基体保持良好的共格关系。