铝锌镁铜锆钪合金型材的组织和性能

采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射仪、透射电镜及拉伸试验机等手段,研究了新型铝锌镁铜锆钪合金经挤压变形及双级时效处理后型材的组织和性能。结果表明:该合金型材双级时效后的抗拉强度为540 MPa,屈服强度为507 MPa,伸长率为11.1%,电导率为41.7%IACS;添加微量元素钪后,合金型材在伸长率和电导率相当的情况下,抗拉强度和屈服强度分别提高了4.5%和4.7%;钪主要以Al3(Sc,Zr)相形式存在,Al3(Sc,Zr)相可以显著细化合金的晶粒和阻碍合金的回复再结晶行为,并且有效抑制晶界无析出带的出现和晶界沉淀相的粗化;另外,在合金中发现了由铝、铜和钪三种元素形成的W相。     

新型Ni-Co基高温合金的显微组织特点和析出相热力学计算

利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明：试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ′相、η相、γ/γ′共晶组织以及MC碳化物。平衡凝固条件下,试验合金的主要析出相为γ′、η、μ、σ、碳化物以及硼化物;钛和铝含量增加导致γ′相析出量增加,析出温度升高;η相析出温度和析出量随钛含量增加呈线性增加。在非平衡凝固过程中,钛、钼元素富集在液相中,而铝、铬、钴和钨元素在液相中贫乏。     

新型铝锌镁铜系高强韧铝合金型材的双级时效工艺

通过时效处理和拉伸性能测试等方法得到了适用于一种新型铝锌镁铜系高强韧铝合金挤压型材的双级时效工艺。结果表明:在双级时效处理后该合金的析出相主要为η′相和少量的η相,随着二级时效时间的延长,η相数量增加,沉淀相尺寸增大;试验合金的硬度随着时效时间的延长先增大后减小,强度随二级时效时间的延长而下降,伸长率则增大;得到合适的时效工艺为120℃×4h+165℃×6h,经该时效工艺处理后试验合金的抗拉强度为566 MPa,屈服强度为540 MPa,伸长率为10.9%,电导率为40.8%IACS,优于T74态7050铝合金的。     

烧结温度对粉末冶金Al-24Si合金组织与性能的影响

采用粉末冶金法制备Al-24Si合金,研究了烧结温度(550～610℃)对合金组织、密度和硬度的影响。结果表明:不同温度烧结合金的显微组织均主要由铝相和硅相组成,当烧结温度达到600℃及以上时,组织中还析出了Mn_4Al_(16)Si_3相;当烧结温度低于580℃时,随温度升高,合金组织中铝颗粒之间的间隙数量减少,合金的密度和硬度增大;当烧结温度达到580℃时,铝和硅形成的共晶液相渗入铝颗粒间界面,而在原先液相位置留下较大孔洞,导致合金孔隙率增大,密度和硬度减小;当烧结温度达到590℃时,共晶液相含量增加,填充内部孔隙,导致合金密度和硬度增大。     

喷射成形7075合金回归再时效处理的组织和抗应力腐蚀性能

喷射成形7075铝合金是典型的时效强化合金,通过T6处理可得高强度,但其抗应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking, SCC)等性能较差;T7处理虽可改善抗SCC性能,但合金的强度却损失严重。为此,采用常温拉伸测试、电导率测试和透射电镜观察等手段,研究4种回归再时效(Retrogression and re-ageing, RRA)处理对喷射成形7075铝合金显微组织及抗SCC性能变化的影响,分析探讨RRA处理与合金性能变化之间的关系。结果表明,合金经200/10 min 回归和再时效处理,抗拉强度和电导率均较好,分别是748 MPa和22.8 MS/m;随着回归处理的进行,基体中的GP区和η′相逐渐回溶,当200 ℃回归处理超过10 min,合金晶粒内再次析出η相,使合金强度小幅上升;回归过程中η相先回溶再析出,因此不同回归状态下RRA处理后的合金晶内组织形貌差异较大。RRA处理后晶内大量再析出的η相与晶界处粗化并断开的η相可以在保持合金高强度的基础上显著改善其抗SCC性能。     

微量银对铝-铜-镁系合金组织和力学性能的影响

介绍了铝-铜-镁系合金不同相区的析出特征,总结了微量银对不同相区的铝-铜-镁系合金组织和性能的影响.在不同的铜镁质量比的铝-铜-镁系合金中添加微量的银可以影响其时效过程,改变铝-铜-镁系合金常规析出相的结构,形成具有热稳定性更好的新析出相,从而提高合金强度和工作温度.     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金回归再时效过程的XRD分析

采用拉伸测试、电导率测量,X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析以及点阵常数测量等方法对喷射成形7075铝合金回归过程中的拉伸性能、导电性能以及溶质元素与强化析出相的析出程度和演变过程进行研究。结果表明,在回归再时效处理过程中,采用合适的回归温度与时间,可有效改善合金的力学和导电性能。经120℃预时效16 h后的喷射成形7075铝合金,通过200℃高温回归8 min及再时效处理,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为791 MPa、736 MPa、8.5%和22.6 MS/m,合金综合性能良好。通过XRD分析及α-Al基体晶格常数的精确测量,能更好地表征溶质元素与析出相的回溶和析出,以及回归与再时效后析出相的回溶和析出程度,指导7075合金回归处理制度的优化和选择。     

铝钎焊用锌基合金钎料的制备及钎焊接头的组织和抗剪强度

采用高频感应加热装置制备了锌基合金钎料,并以纯铝为母材进行润湿试验,并采用该钎料分别对2A12铝合金、55%SiCp/Al复合材料进行钎焊,分析了合金钎料的显微组织、成分、熔化温度范围,并对合金钎料及钎焊接头的拉剪强度进行了测试。结果表明:自制锌基合金钎料主要由α-Al固溶体、η-Zn固溶体和共晶组织组成,熔化温度区间为361~398℃;锌基合金钎料在纯铝上具有较好的润湿性;使用锌基合金钎料钎焊铝合金,其钎缝组织为η-Zn相、细小的共晶组织、树枝状及块状的α-Al相;钎焊55%SiCp/Al复合材料,其钎缝组织由铝的共析组织、η-Zn相、条纹状共晶组织及细小的共晶组织组成;钎料、2A12铝合金钎焊接头以及55%SiCp/Al复合材料钎焊接头的抗剪强度分别为237,127,109 MPa。     

喷射沉积Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg热变形行为研究

亚共晶铝硅合金因具有轻质、耐腐蚀、高的比强度和优异力学性能等优点,被广泛应用于航空、航天、军事及汽车工业领域。利用喷射沉积技术制备亚共晶Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg合金,通过高温压缩试验结合微观组织分析,研究温度和应变速率对沉积态亚共晶铝硅合金热变形行为的影响规律,最终确定沉积态合金优化的致密化工艺参数。研究发现,采用双曲线正弦函数建立的沉积态合金的本构方程,能够准确描述沉积态合金的流变行为。喷射沉积合金主要由Al相、Si相、Al_2Cu相和Mg_2Si相组成,硅相平均尺寸为8.5μm。当温度为300℃,随着应变速率由1s~(-1)减小至0.001s~(-1),合金的压缩应力由112.19 MPa减小至61.26 MPa。在应变速率为0.001s~(-1)下,随着变形温度由300℃升高至450℃,合金压缩流变应力由61.26 MPa减小至21.35 MPa。合金在低应变速率(0.001s~(-1))和相对较高的温度(450℃)下变形时,由于相对充足的变形时间和铝基体较高的软化程度,导致组织中硅相尺寸增大,不利于合金性能的提高。沉积态合金最佳的变形参数为变形温度400℃,应变速率0.01s~(-1)。     

机械合金化制备Al-12%Sn合金的显微组织与耐磨性能

利用机械合金化方法制备出纳米Al-12%Sn合金粉体,然后将其压制成型,并进行烧结得到块体合金;运用X射线衍射仪和扫描电镜分析了合金在高能球磨和烧结过程中的组织结构变化,并进行了耐磨性能试验。结果表明:随着烧结温度升高,合金中纳米锡相的尺寸长大,合金硬度下降;在523 K温度以下烧结时,锡相可均匀分布于铝基体上;当烧结温度超过523 K,高于了铝-锡合金的共晶温度,部分锡相呈网状分布,但仍有很多锡均匀弥散分布在基体上;在723 K烧结的合金具有优良的耐磨性能。     

激光重熔和时效处理的镍基合金热喷焊层组织和性能的研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段,重点研究激光重熔镍基合金热喷焊层经不同时效工艺处理后的组织结构变化过程,并对其进行显微硬度测定的比较。试验结果表明,镍基合金热喷焊层经激光重熔处理后,组织得到明显的细化和改善,重熔喷焊层组织主要由细小的树枝晶及枝晶间极细的层片状共晶构成;在时效温度(600℃)一定的条件下,随着时效时间的延长,树枝晶仍保持原来的形态,而共晶组织发生球状化过程改变了层片状组织形态,同时基体中析出了大量弥散分布的硬质相,使重熔喷焊层仍保持较高的硬度;在时效时间(6 h)一定的条件下,随着时效温度的不断升高,树枝晶也发生明显的变化,转变为等轴状,同时基体中析出的碳化物相不但发生聚集长大,而且类型也发生转变,使重熔喷焊层的硬度开始逐渐下降;当时效温度超过800℃后,重熔喷焊层的硬度出现较大幅度下降的趋势。     

Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及时效析出相

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、高温拉伸试验机等对不同状态下Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、高温力学性能及时效析出相进行了分析。结果表明:该合金铸态组织由α-Mg固溶体、Mg5Gd析出相及α-Mg+Mg24Y5共晶体组成;挤压变形后合金的晶粒尺寸明显减小;合金挤压轧制板材在常温及150℃时有较高的抗拉强度,当温度进一步升高时强度下降较快;合金轧制板材时效析出相在高温(高于250℃)拉伸过程中没有发生相变,但在拉伸过程中会改变分布及形貌,使得变形抗力减小。     

铜银锆合金热处理工艺的优化及析出相

对经不同热处理后铜银锆合金的性能进行了研究,通过透射电镜分析了合金中析出相的种类及形貌。结果表明:合金经920℃×40min固溶水淬+30%冷变形+420℃×3h时效空冷处理后,能获得较好的力学性能与电学性能,硬度为123HB,电导率为88.8%IACS,室温抗拉强度为430MPa,断后伸长率为13.5%,断面收缩率为45.2%;热处理后合金基体上弥散分布着Cu5Zr析出相和粗大的铜银锆饱和固溶体。     

等通道转角挤压Al-26%Si合金的组织和冲击性能

采用等通道转角挤压工艺(ECAP)细化了Al-26%Si合金中的组织,研究了该合金在不同温度下的冲击性能及断口形貌。结果表明:ECAP能有效细化该合金的晶粒,块状初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,针状共晶硅呈颗粒状弥散分布于基体中,300℃下挤压16道次后合金的室温(11℃)冲击功约为铸态的5倍;低温下,挤压16道次后合金的冲击性能随温度下降变化不大;当冲击温度由室温升高至100℃时,合金的冲击性能有所下降;铸态试样的断裂机制以脆性断裂为主,挤压后试样的断裂机制以韧性断裂为主。     

700℃长时时效对LF2合金组织和高温拉伸性能的影响

研究了700℃长时时效对LF2合金组织及其高温拉伸性能的影响。结果表明:合金在700℃长时时效后存在γ′相、MC相、Laves相和σ相;γ′相呈小圆球状弥散分布于晶内,MC相和Laves相未聚集长大,σ相大量析出;MC相和Laves相对合金高温强度的影响很小;γ′相是使合金具有良好高温强度的重要析出相;σ相的大量析出是合金高温屈服强度下降的主要原因。     

硼含量对铅镁铝合金组织与力学性能的影响

采用真空熔炼法制备了含硼的铅镁铝合金,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪和力学性能试验机等研究了硼含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:添加硼后,合金中出现了黑色的颗粒状AlB2相,且与Mg-Mg17Al12共晶组织相伴生;随着硼含量的增加,AlB2相分布趋于均匀化,Mg-Mg17Al12共晶相增多;当硼的质量分数为1%时,合金的力学性能最好,抗拉强度、硬度和伸长率分别为105MPa,160MPa和6.87%,室温拉伸断口主要为韧性断裂和准解理断裂的混合特征。     

Development of evaluation technique for microcharacteristics of thixoforged wrought aluminum alloy by nanoindention and atomic force microscopy

This study demonstrated nanoindentation techniques of investigating the effects of size and feature in a microstructure on the mechanical properties of thixoforged aluminum alloy. Mechanical properties and tribological characteristics of rheology-forged Al2024 wrought aluminum alloy in terms of T6 heat treatment were investigated by varying the aging time by nanoindentation and nanoscratch techniques. By nanoindentation/nanoscratch tests and atomic force microscopy, it was demonstrated that the 4-h aged material exhibited the highest hardness because of the intermediate precipitate phase θ″, which was precipitated by T6 heat treatment. Moreover, the friction coefficients in the precipitates in the eutectic phase region were lower than those in the primary α phase region.     

过共晶高硅铝合金固溶工艺因素的优化

通过理论分析和相关试验,对过共晶Al-25Si合金固溶处理阶段的主要工艺因素(如温度、时间)进行了优化,并研究和探讨了其对合金组织和性能的影响.结果表明,固溶处理工艺为510℃×6h时可以获得最佳的固溶处理效果,此时,初、共晶硅及Mg2Si等均获得了最大的固溶度,形态分布得到改善.同时,合金硬度随固溶时间的延长呈现先降后升趋势,在6h时达到最低值99 HBW,相比固溶前降幅超过15％,获得饱和度最大的过饱和α-Al固溶体,成为时效强化作用最大化的先决条件.     

电子束熔丝增材制造TC11钛合金组织及力学性能

采用电子束熔丝增材工艺制造了直径260 mm的试环。分析了不同热处理状态的增材制造TC11钛合金微观组织和室/高温拉伸性能及其各向异性。并测试分析了锻件基体晶粒2次热处理和锻件基体与增材界面处的组织和性能。结果表明：沉积态微观组织为沿<001>β方向生长的柱状晶。晶界存在连续α相，晶体内部由集束和网篮α相组成的片层组织。经950℃/2h/空冷+530℃/6h/空冷的热处理后晶界连续α相破碎，晶内α相宽度从1.1μm增加至1.8μm。并形成具有二次α相的双片层组织。锻件与增材过渡区锻件一侧，等轴初生α相转变为“雪花”状初生α相。锻件基体2次热处理后等轴初生α相轮廓光滑，转变β相比例增加，并形成大量细小的针状二次α相。沉积态室温及500℃高温拉伸性能均具有明显的各向异性。经过热处理后室/高温拉伸性能均获得改善并高于锻件要求且各向异性明显降低。与沉积态相比，热处理态室温抗拉强度和断后伸长率各向异性分别从4.4%和27.1%降低至1.6%和5.4%。柱状晶及其晶界连续α相是引起塑性各向异性的原因。锻件+增材界面处热处理后其室/高温拉伸性能均满足锻件要求。     

喷射态7075合金回归再时效工艺研究

针对传统回归再时效(Retrogression and re-aging,RRA)工艺并不能充分发挥合金综合性能的缺点,通过拉伸试验、电导率测试、透射电镜观察等手段,研究适合喷射成形7075铝合金的回归再时效处理工艺。结果表明:120℃,16 h的欠预时效处理更有利于合金晶内析出相在回归处理过程中的回溶,有利于合金再时效后强度的提升;200℃,8 min的回归处理可有效地粗化晶界析出相并使其断开明显,使合金的耐蚀性大幅提升;120℃再时效24 h可再次强化合金的力学性能。采用上述RRA处理工艺可得抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为791 MPa、736 MPa、8.5%和22.9 MS/m的高性能喷射成形7075合金,比传统RRA处理的合金在强度与耐蚀性上均有明显提高。