添加微量锆、铒对铸造Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等方法研究了微量Er和压元素对Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu合金铸锭组织的细化作用及其细化机制,同时考察了微合金化元素对试验合金力学性能的影响.结果表明:单独添加Zr对Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu合金铸锭组织有一定的细化作用,而复合添加Zr和Er则对Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu合金铸锭组织产生强烈的细化效果,分析表明其细化效应与合金凝固过程中Al8Cu4Er相、Al3Er相和Al3Zr等复合质点的析出及微量元素在凝固界面前沿的富集有关.经过T6处理,Al-8.25Zn-2.4Mg-2.3Cu-0.18Zr-0.40E哈金的抗拉强度σb为600 MPa;延伸率达到8%.与7075合金相比,试验合金的强度与塑性均获得大幅度提高.     

Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg 合金组织和性能的影响

通过向合金中单独或联合添加微量的Sc、Zr、Ti,研究了Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg合金微观组织、再结晶抗力及力学性能的影响.研究结果表明合金中单独添加0.2%Sc,使合金的再结晶抗力、硬度和强度明显增加而塑性明显下降,但对合金没有晶粒细化效果.Sc、Zr复合合金化明显改善了Sc对晶粒的细化能力和再结晶抗力,合金的强度和硬度也进一步增加,但对塑性的影响不大.添加0.036%Ti进行Sc、Zr、Ti复合合金化使合金具有最佳的晶粒细化效果和再结晶抗力,但对合金的力学性能影响不大.原因在于Sc、Zr、Ti复合合金化降低了Al-Al3Sc共晶点,而且Zr、Ti可以代替部分Sc形成Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子,有利于凝固过程中形成与α-Al具有良好晶格匹配性的一次Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子及挤压和退火过程中二次复合粒子的析出.这些大量的、弥散分布的、与基体共格的粒子可以有效地阻止位错的运动和亚晶界的迁移,从而产生良好的细晶强化、弥散强化和亚结构强化效果.     

Zr元素对超高强铝合金微观组织及力学性能的影响

研究了Zr元素对Al-Zn-Mg-Cu系合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,合金的强度随着Zr含量的增加而提高,当Zr含量为0.12wt%时,合金的强度和延伸率出现峰值。当Zr含量>0.12wt%时随着Zr含量的增加合金强度降低,这是因为合金中的Zr含量过高时,会析出粗大的Al3Zr初生相,降低了合金凝固时固溶在基体中的Zr含量,从而使Zr的有益作用降低。添加Zr可抑制合金的再结晶,使合金组织细化,提高了合金的抗剥落腐蚀性能。TEM分析发现Zr含量为0.12wt%的铝合金固溶态下Al3Zr颗粒比较细小,且分布比较均匀,Al3Zr的平均直径约为16.6nm。研究结果表明,对于所研究的超高强铝合金,Zr的最佳添加范围为0.10%-0.12wt%。     

含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO₂.      

机械振动对再生铝合金组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析测试方法研究了机械振动对再生铸造铝合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:在未添加3%Al-3B的再生铸造铝合金凝固过程中施加机械振动使粗大枝晶破碎,初生α(Al)相趋于等轴晶,二次枝晶臂间距减小;在加入3%Al-3B的再生铝凝固过程中施加机械振动,能显著地细化合金中的组织并改善富铁相的形貌,使长针状的富铁相转变为短棒状或球状且均匀的分布于晶界处;同时增大振动频率还能较大幅度地改善再生铝合金的力学性能,当振动频率为40 Hz时,振动效果最佳,晶粒尺寸明显减小,由91μm减小到63μm,且二次枝晶臂间距最小,合金的室温抗拉强度和伸长率分别为171 MPa,4.74%,合金的强度和伸长率相对于无振动条件下的分别提高了约9.6%,34.6%,其合金力学性能最优。     

锆对急冷凝固FGH96合金粉末显微组织和元素偏析的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪,对不同Zr含量的急冷凝固FGH96合金粉末的显微组织、热学凝固参数和枝晶间合金元素偏析进行研究。结果表明:通过调整Zr含量,可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例;粉末凝固组织形态主要取决于冷却速率T-、固液界面前沿温度梯度G和长大速度R;不同Zr含量的FGH96合金粉末颗粒中,Mo、Nb、Ti、Zr等元素富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni富集于枝晶轴,随Zr含量增加,Ti、Nb、Zr等元素的枝晶偏析程度减小。     

Ce对Al4.5Cu合金流动性和热裂倾向的影响

研究加入稀土Ce对Al4.5Cu合金流动性、凝固收缩、微观组织和热裂倾向的影响。结果表明,适量稀土Ce的加入,降低金属液的黏度,提高合金流动性,减少金属在凝固过程中的收缩,抑制合金枝晶化的趋势,改善铸造合金的微观组织,净化合金,提高合金的导热率,明显地减少合金的热裂倾向。稀土Ce加入量为4%时,Al4.5Cu合金流动性最佳、凝固收缩量最小、合金晶粒组织细化圆整,同时其热裂倾向最小。     

锆基大块非晶合金的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了锆基非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15的晶化动力学.结果显示,随着升温速率的加快,这两种非晶合金的特征温度Tg、Tx、Tp均向高温区移动,且过冷液相区逐渐加宽,表明非晶合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.分别采用Kissinger法和Ozawa法计算各非晶合金的激活能,两种方法的计算结果相近.从激活能数据得出,两种锆基非晶合金的热稳定性均较强;与非晶合金Zr60Al15Ni25相比,Zr65Al10Ni10Cu15虽较难形成玻璃化转变和开始晶化,但其晶化一旦开始则随后的过程反而更容易进行.     

快速凝固偏晶合金的显微结构

采用雾化快速凝固技术制备了ＡｌＰｂ二元偏晶合金。对合金的显微结构分析结果表明，在快速凝固条件下，偏晶合金中的第二相形态从带条状转变为颗粒状。随冷速的增加，第二相在基体中的分布更趋均匀、细化；随冷速的降低和第二相含量的增加，第二相趋于分布于材料的表面。本文从凝固过程的凝固速度和固／液界面对第二相液滴的界面排斥对上述现象进行了解释。     

含铒Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr合金中Al_3Er相的形成及微观结构

采用XRD、高分辨透射电镜及选取电子衍射等手段研究了含铒Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr合金中Al3Er相的形成及其微观结构。结果表明Er的含量达到0.4%时,除部分固溶于Al基体中之外,凝固过程中Er开始析出形成初生Al3Er相,初生的Al3Er相以离异共晶的形式形成并分布于晶界处。470℃/20 h均匀化退火过程中,过饱和固溶的Er析出,形成与基体取向相同的共格的L12结构的Al3Er相粒子。粒子的大小为15 nm左右,由于界面能各向异性的结果,粒子的形貌是由低表面能的{100}和{110}晶面围成的近球形的多面体。由于Zr的存在,退火过程中也形成了核壳结构的Al3(ErZr)复合相,其中Er主要分布于复合相粒子的心部,而Zr主要分布于复合相粒子的外部。     

微量稀土对铝合金枝晶间距的影响

枝晶间距是重要的铸态组织参数。本文的研究表明，微量稀土的加入能显著细化工业纯铝的枝晶，明显细化Ａｌ－Ｍｇ和Ａｌ－Ｌｉ系合金的枝晶稀土对铝合金枝晶的细化效果与铝合金中原有合金元素的种类和数量直接相关。本文提出的溶质传输量特征参数Ｐ０可正确反映稀土对铝合金枝晶的细化能力与原有合金元素的种类和含量的半定量关系。     

锆和钪对Al-Mg铸造合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、拉伸力学性能测试、XRD等手段研究了在铸造Al-Mg合金中添加不同含量的钪和锆后合金的铸态组织。结果表明,合金添加钪和锆后,明显减小了枝晶网胞尺寸,细化了晶粒。当锆和钪的添加量分别为0.2%、0.4%时,铸造Al-Mg合金组织具有良好的综合性能。     

Investigation of Macrosegregation Formation in Aluminium DC Casting for Different Alloy Systems

Direct chill (DC) casting of aluminum involves alloys employing different solute elements. In this article, a qualitative analysis and comparison of macrosegregation formation is presented for three different alloy systems: Al-Mg, Al-Zn and Al-Cu. For this purpose, a multiphase, multiscale solidification model based on a volume-averaging method accounting for shrinkage-induced flow, thermal-solutal convection and grain motion is used and applied to an industrial-scale DC-cast ingot. The primary difference between these alloys is the thermal-solutal convection with Al-Mg having a competing thermal and solutal convection, whereas the other two systems have a cooperating thermal and solutal convection. In the study, the combined effect of the macrosegregation mechanisms is analyzed for each alloy to assess the role of the alloy system on the final macrosegregation.

     

稀土对Al-Mg合金铸态组织的影响

将混合稀土和La加入Al—Mg合金中。研究混合稀土和La在Al—Mg合金中的作用。结果表明，混合稀土和La对A1-Mg合金都起细化晶粒作用，其主要机理是稀土的加入引起凝固过程中溶质再分配造成固液界面前沿成分过冷度增大，但La的细化效果更明显。     

Rare-Earth Magnets in Russia: Raw Materials,Processing, Properties Control and Output Issues

Report deals with the problem of Rare Earth industry recovery in Russia, including the aspects of existing ore deposits exploitation, ore processing plants, Rare Earth oxides and Rare Earth metals extracting factories. Information about Russian Rare Earth permanent magnets producers, magnetic properties of their best products and examples of magnets applications are presented. Some metrological aspects of magnetic properties control and used domestic instruments are also considered     

Cyanex272与HEHEHP混合体系萃取分离重稀土的研究

选定了ＨＥＨＥＨＰ与Ｃｙａｎｅｘ ２７２组成混合体系,确定了萃取体系的最佳组成,测定了该体系的萃取容量、反萃酸度以主相邻重稀土元素之间的分离系数,考察了体系萃取性能的主要影响因素。     

冷轧5E06和5E83铝合金板的疲劳断裂行为研究

测试并对比了掺杂微量稀土Er中高Mg铝合金5E83和5E06冷轧板的疲劳性能,运用XRD、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)等对合金组织与疲劳断口进行表征,探讨了Er与Mg元素对Al-Mg合金疲劳断裂行为的影响.结果表明:合金中Mg固溶量的增加可提高合金疲劳强度并减缓裂纹扩展速率.合金中Er含量超过其固溶度后,其含量的增加也可减缓裂纹的扩展,这归结为粗大析出物Al3Er能够使裂纹偏折并发生闭合从而有效阻碍裂纹的扩展.     

Dynamic Micro-Strain Analysis of Ultrafine-Grained Aluminum Magnesium Alloy Using Digital Image Correlation

Tensile tests were performed in situ on an ultrafine-grained (UFG) Al-Mg alloy using a micro-tensile module in a scanning electron microscope. The micro-strain evolution was tracked and measured using digital image correlation (DIC). A fine random speckle pattern was required to achieve high resolution and accuracy of strain measurement using DIC. To produce the speckle pattern, a patterning method was developed using electron beam lithography to deposit a gold speckle pattern. The nanoscale feature size of this gold pattern (45 nm) was useful for identifying the micro-strain among individual grains of the UFG Al-Mg alloy. Microstructural aspects of the UFG Al-Mg alloy were revealed by analysis of electron backscattered diffraction (EBSD) patterns. Finally, the effect of the UFG Al-Mg alloy microstructure on the nanoscale deformation mechanism was investigated by combining EBSD and DIC data in a contour map. This combined technique provides a method for direct measurement of micro-strain and is potentially useful for deformation studies of a wide range of nanostructured materials.     

Thermodynamics-Based Computational Design of Al-Mg-Sc-Zr Alloys

Alloying additions of Sc and Zr raise the yield strength of Al-Mg alloys significantly. We have studied the effects of Sc and Zr on the grain refinement and recrystallization resistance of Al-Mg alloys with the aid of computational alloy thermodynamics. The grain refinement potential has been assessed by Scheil–Gulliver simulations of solidification paths, while the recrystallization resistance (Zener drag) has been assessed by calculation of the precipitation driving forces of the Al₃Sc and Al₃Zr intermetallics. Microstructural performance indices have been derived, used to rank several alloy composition variants, and finally select the variant with the best combination of grain refinement and recrystallization resistance. The method can be used, with certain limitations, for a thermodynamics-based design of Al-Mg and other alloy compositions.     

以机械合金化新工艺制造弥散强化铝镁合金

把纯铝粉和铝-镁合金粉与炭黑或有机试剂（如甲醇、硬脂酸等）在高能球磨机内研磨,获得机械合金化粉末。将这种粉末冷等静压密实,然后在820°K下挤压,挤压比为26:1,最后制得合金棒材。这种棒材的机械性能检验结果表明,用机械合金化新工艺制造的弥散强化铝-镁合金,机械性能优良。例如54号合金,其机械性能是,σ_b519—529MN/m2,σ_0.2510—519MN/m2,δ4—6%,Ψ9-14%。实验结果还表明,采用这种新工艺制造的铝-镁合金,与铸造铝-镁合金相比,它的机械性能有很大的改善和提高。特别是在573°K温度下经100小时退火后,其极限抗张强度下降得很小或完全不下降。因此这类合金作为一种结构材料使用将会有很大的潜力。