Mg元素对Al-4.4Cu-0.15Zr合金热裂性能的影响

为了探究Mg元素加入量对铝铜合金热裂的影响规律,采用热裂敏感系数Hsc对合金热裂倾向与Mg元素加入量关系进行了表征。通过OM、XRD、SEM、TEM等检测手段,分析了Mg元素加入量对Al-4.4Cu-0.15Zr-x Mg(x=1.0、1.5、1.7、2.0、2.2、2.5,wt%)合金热裂敏感性的影响。结果表明,随着Mg元素加入量的增多,晶粒先细化后粗化,晶间低熔点相逐渐增多,合金的热裂倾向先降低后增加;当Mg元素添加量为1.7%时,合金抗热裂性最好,热裂敏感系数为1.16,此时合金晶粒最均匀细小,晶粒间的低熔点相几乎形成连续网状分布。Mg元素通过细化合金晶粒、增加晶间低熔点相体积分数以及改变其分布对合金热裂倾向发生作用。     

Mn对Mg-6.5Zn合金热裂倾向性的影响

通过能够准确检测和记录镁合金凝固过程中温度、收缩位移和收缩应力细微变化的实验装置,研究了Mn对Mg-6.5Zn-xMn系合金凝固过程中热裂倾向性的影响规律.结果表明,所提出的热裂倾向性评价指标最大收缩速率(vmax)和应力累积系数(k)越大,热裂倾向越大,且其在高固相率出现时热裂倾向更显著;随Mn含量的增加,Mg-6.5Zn-xMn系合金的vmax增大,但其出现向低固相率迁移;k在Mn含量为0.35%时达到最大,且在高固相率时出现,导致其热裂倾向性最大.该系合金的热裂纹在凝固后期(高固相率)萌生并扩展,晶粒间存在明显的补缩通道;低熔点相于凝固后期在晶粒表面形成液膜,且液膜越厚,晶粒越细,热裂倾向性越小;枝晶分离后相互接触的枝晶臂搭接形成的晶间搭桥加强了合金凝固后期晶间结合力,但晶粒收缩受阻拉断晶间搭桥会形成热裂.     

Sc、Zr微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金组织与性能的影响

试验研究了Sc和Zr复合微合金化对Al-4Cu-1.5Mg合金铸态显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,复合添加微量Sc和Zr,有效改善了合金铸态微观组织,细化了合金晶粒,使粗大的树枝晶转变为均匀细小的等轴晶。当Sc、Zr含量分别为0.4%和0.2%时,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为275.0MPa、176.0MPa和8.0%,与未添加合金元素的Al-4Cu-1.5Mg合金相比,抗拉强度提高了55.3%,伸长率提高了近3倍。     

Zn对Mg-9Al合金凝固行为的影响

研究了Zn元素对Mg-9Akl合金的凝固行为，尤其是对热裂倾向性的影响。通过热分析手段考察合金的凝固特征。用热裂环法评价合金的热裂倾向性，引入了热裂倾向性（HSC）因子的概念。并通过金相观察、扫描电镜和电子探针对合金的凝固、热裂行为进行了研究。研究发现，在凝固过程中An,Al元素由于晶间偏析而在晶界富集。Zn元素的加入，增加了晶界低熔点相的量，并降低了其熔点，从而明显增加了合金的热裂倾向性。Mg-9Al-xZn合金的热凝产生于凝固后期，呈沿晶断裂。加入Zn元素对Mg-9Al合金的晶粒有细化作用。     

RE对铸造Al-6Zn-2.5Mg-1.8Cu合金热裂倾向性的影响

在铸造Al-6Zn-2.5Mg-1.8Cu合金中分别加入0、0.05%、0.1%和0.15%的RE,研究了RE对合金的热裂倾向、微观组织和力学性能的影响。结果表明,RE的加入可细化晶粒尺寸,提高合金的力学性能,降低合金的热裂倾向。在加入范围内,RE含量为0.1%时,热裂倾向性最低,晶粒尺寸最小,力学性能最佳,合金的抗拉强度和伸长率分别为180MPa和3%。     

Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径及热裂倾向性

基于修正的Clyne-Davies热裂模型(CSC~*),对Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x%=0,1%,2%,3%,质量分数)合金热裂倾向性进行预测;采用双电偶热分析法研究Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径、凝固过程中的特征温度、枝晶干涉固相分数等。利用"T"型热裂模具测试系统采集Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固收缩力随温度(或时间)的变化曲线。实验结果与CSC~*预测值均表明合金的热裂倾向性随着Cu含量的增加而减小。Cu元素的加入使初生α-Mg相的析出温度降低、MgZn_2相的析出温度升高,从而使合金的凝固温度区间变窄,降低合金的热裂倾向性。Mg-6Zn-(0,1)Cu-0.6Zr合金热裂纹断口主要为液膜和分离的自由枝晶臂。Mg-6Zn-(2,3)Cu-0.6Zr合金断口表面生成大量的低熔点共晶相,液膜较厚,增强残余液相对分离的枝晶补缩能力,降低合金的热裂倾向性。     

Mg-xZn-2Y合金的热裂敏感倾向性（英文）

采用具有测力传感器和数据采集系统的约束棒实验装置研究Zn含量(0,0.5%,1.5%和4.5%)对Mg-2%Y合金热裂敏感倾向性的影响。实验结果表明,不添加Zn元素的合金热裂敏感倾向性最小。随着Zn含量的增加,Mg-2%Y合金的热裂敏感倾向性增强,当Zn含量为1.5%时达到最大值,然后随着Zn含量的进一步增加热裂敏感倾向性降低。在凝固过程中,由于Mg-1.5Zn-2Y合金具有较大的收缩力下降和凝固收缩力释放率,导致该合金的热裂敏感倾向最大。Mg-xZn-2Y系合金的热裂纹是沿着枝晶或晶界萌生和扩展的。通过ProCAST软件模拟合金的热裂敏感倾向性与实验结果一致。     

均匀化处理对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射、拉伸试验机、SEM断口分析等研究均匀化处理工艺对铸态Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,沿晶界分布着大量块状析出相,主要为Al2Cu及Al2Cu Mg相,还有少量Al7Cu2Fe相;合金经485℃×10 h均匀化处理后,组织中的非平衡低熔点组织基本溶入基体,晶粒得到明显的细化,晶间组织分布均匀,断口为韧窝和准解理型的混合断裂特征,合金表现出较好的力学性能,硬度、抗拉强度、伸长率分别为146 HV、317.7 MPa、8.67%。     

晶粒细化和残余元素对A713铸态铝合金热裂行为的影响（英文）

为减少或防止热裂现象的产生,研究具有长程凝固区A713铸态铝合金的热裂行为。对添加不同晶粒细化剂如Al-2.5Ti-0.5C和Al-3.5Ti-1.5C的合金在不同浇铸温度(700、750和780°C)条件下进行热裂实验。结果表明:添加晶粒细化剂Al-3.5Ti-1.5C能减少热裂现象的产生,但仅添加晶粒细化剂不能完全阻止A713铸态铝合金中热裂现象的产生。这与早期一些研究者得出的结论相矛盾。考察了铁元素对A713铸态铝合金热裂行为的影响。结果显示,同时添加晶粒细化剂和铁元素能减少A713铝合金的内部枝晶分离,从而沿晶界产生枝晶间的联锁。因此,铁元素作为工业铝中的一种杂质元素,能阻止A713铝合金热裂现象的产生。     

凝固压力对Al-4.4Cu-1.5Mg-0.4La合金组织及性能的影响

采用凝固过程加压工艺,研究了凝固压力对Al-4.4Cu-1.5Mg-0.4La合金组织与性能的影响。结果表明,随着压力的升高,合金中的缩松等铸造缺陷逐渐减少,微观组织由树枝晶转变为等轴晶,晶粒得到细化,合金的综合性能得到显著提高;压力增加使合金中的Cu、Mg、La元素在晶粒内固溶度提高,合金元素在晶界处的偏聚得到改善,晶界中形成的S相和θ相减少,含La的脆性相比例升高,合金元素在合金中的分布更加均匀。当压力继续升高至120 MPa时,抗拉强度继续提高但伸长率反而有所下降。当压力为80 MPa时,该合金的抗拉强度为217.23 MPa,伸长率为10.61%。     

Mg-7Zn-xCu-0.6Zr合金热裂行为的研究

采用"T"型热裂模具研究了不同Cu含量对Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr(x=0、1、2、3)合金热裂行为的影响。利用XRD和SEM对Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr(x=0、1、2、3)合金进行了显微组织和热裂区域组织形貌观察。通过测量热裂纹体积表征了Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr(x=0、1、2、3)合金的热裂倾向性。实验结果表明,Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr(x=0、1、2、3)合金中随着Cu含量的增加,晶粒得到细化,晶界上的共晶相增多,共晶相在凝固末期对分离的枝晶起到补缩的作用,降低合金热裂倾向性。研究表明,Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr(x=0、1、2、3)合金微观裂纹的形成是液膜、凝固收缩补偿和晶间搭桥共同作用的结果。     

晶粒细化对铸造Al-7Zn-2.5Mg-Cu合金性能的影响

在铸造Al-7Zn-2.5Mg-Cu合金中分别加入0.2％、0.5％、0.8％和1.2％的Al-5Ti-B细化剂,研究了细化剂加入量对合金的微观组织、抗拉强度和热裂倾向的影响.结果表明,Al-5Ti-B细化剂明显细化Al-7Zn-2.5Mg-Cu合金的组织.随着细化剂添加量的增加,晶粒尺寸先减小,后稍微增大,在加入量为0.8％时,晶粒尺寸最小,为66μm.随着晶粒尺寸的减小,Al-7Zn-2.5Mg-Cu合金的共晶体数量增多,抗拉强度增加,热裂倾向减小.抗拉强度与晶粒尺寸的关系为σb=47.227 11+1 325.354 77×d-1/2,热裂倾向与晶粒尺寸的关系为H=41.739 12+0.573 3×d.共晶组织也影响合金的抗拉强度和热裂倾向.试验范围内,共晶组织增多,抗拉强度降低,热裂倾向先降低后升高.     

Ca对Mg-7Al-2Si合金热裂倾向的影响

研究了Ca对Mg-7Al-2Si-0.8Zn-0.5Sr-0.4Mn铸造合金热裂倾向的影响.利用等长度金属型制备了热裂试样,采用热裂棒临界直径尺寸和热裂敏感系数评价合金的热裂倾向.借助光学显微镜,扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDX)综合分析镁合金的热裂行为.结果表明,Ca的添加细化了合金的显微组织;当Ca含量为3.0％时,热裂棒临界直径尺寸和热裂敏感系数均最低,α-Mg枝晶的断裂面积为0,共晶相的断裂面积为100％.在裂纹形成过程中,共晶相具有向裂纹富集的趋势,形成了可以填充裂纹缝隙的能力,使合金的热裂倾向降低.当合金的热裂倾向较低时,对应较高的抗拉强度.     

固溶态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金的演化过程分析

研究了固溶态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金的显微组织,并从理论上分析了合金相的演化过程。结果表明:合金经固溶处理后,合金晶粒出现明显球化,由树枝晶变为球状晶;合金相经溶解与脱溶,析出3~5μm的第二相颗粒。在固溶处理过程中,对于低熔点合金相,通过原子扩散或振动直接溶解到基体中,实现相的分解与形貌变化,对于高熔点合金相,通过基体中的元素浓度平衡实现扩散与分解。     

Sc、Er元素在Al-Zn-Mg合金中的作用机理研究

采用直冷半连续铸造法制备了三种不同成分的Al-Zn-Mg-(Sc)-(Er)合金材料。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相变转变温度,测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。结果表明:Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金中添加0.1%Sc+0.1%Er的晶粒细化效果最好,室温拉伸性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达585 MPa、566 MPa和8.3%;添加0.2%Er元素(0.1%Er等量替代0.1%Sc)的合金的晶粒细化效果和室温拉伸性能均明显差于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr-0.1Sc-0.1Er合金;而添加0.4%Er元素(0.3%Er过量替代0.1%Sc)与添加0.1%Sc+0.1%Er元素对于Al-8.5Zn-1.5Mg-0.1Zr合金在晶粒细化和室温拉伸性能方面带来的增益效果较为接近,但较高含量的Er元素添加容易在合金内部形成偏聚的现象。     

Cu和Ce对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响

本文通过光学显微镜、拉伸试验机对比研究了Ce、Cu元素对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cu、Ce元素对铸态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金晶粒细化效果并不明显,但经350℃热变形后,能显著细化挤压态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金的晶粒组织,其中Ce细化晶粒的效果更加明显,而且Ce能够抑制合金的动态再结晶。此外,Cu、Ce元素的添加均能提高Mg-1.5Zn-0.2Mn合金沿ED和TD方向的屈服强度和抗拉强度,其中Ce元素提高幅度更大,Mg-1.5Zn-0.2Mn-0.2Ce合金ED、TD方向屈服强度分别为185 MPa和162 MPa。与此同时,这两种元素还可以改善Mg-1.5Zn-0.2Mn合金板材强度的各向异性,其中Cu元素的改善效果更明显。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金挤压铸造组织性能的影响

采用电阻炉熔炼了Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Zr和Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu-0.2Sc-0.2Zr两种铝合金,在700~720℃挤压铸造成形,并经过465℃×24h+475℃×8h水淬+120℃×24h时效热处理。结果表明,Sc、Zr的复合添加能明显细化α-Al基体和晶间第二相;通过多级固溶和时效处理,显著提高了合金的力学性能,铸件的抗拉强度达到613MPa,屈服强度达到528 MPa,伸长率为6%。     

Al-Cu-Mg合金凝固过程中低熔点共晶体含量与其热裂敏感性之间的关系（英文）

对三元Al-Cu-Mg合金凝固过程中共晶尤其是低熔点共晶含量与热裂敏感性之间的关系进行系统研究。通过控制Al-Cu-Mg合金中主合金元素Cu、Mg的含量,使合金凝固末期的低熔点共晶体含量不同并对相应的热裂敏感性进行评价。结果表明:凝固末期具有最少量低熔点共晶体的Al-4.6Cu-0.4Mg(质量分数,%)对热裂最为敏感。在残余液体的总量基本相等的条件下,不同合金成分抗热裂性能与低熔点共晶含量密切相关,合金热裂抗性与低熔点共晶体含量密切相关,即:低熔点共晶含量越高,合金的热裂抗性越好。最后,从凝固过程中的补缩、渗透率以及整体黏度方面讨论低熔点共晶显示出良好热裂抗性的潜在机理。     

晶粒细化工艺对ZL205A合金偏析缺陷的影响

采用金相显微镜(OM)和ProCAST软件,研究了晶粒细化工艺对ZL205A合金偏析缺陷的影响。结果表明,通过优化Al-5Ti-B中间合金添加工艺(两步添加),可增强合金的晶粒细化效果,提高其流动性、力学性能、抗热裂能力以及铸造性能;在凝固末期,ZL205A合金会形成晶间搭桥,加强了晶间结合力,而晶粒细化有利于增大晶粒之间的接触面积,扩大晶间搭桥面积,有效提升晶间的结合力,使合金热裂倾向降低,因此减少ZL205A合金的偏析缺陷。     

铸造Al-5Cu合金准固态断裂行为的研究

采用SEM观察手段并结合EDX分析 ,在合金的准固态区 ,通过观察Al 5Cu Mn合金准固态拉伸和热裂应力测试试样的断口形貌 ,研究了Ti、Ce等合金元素及其交互作用对Al 5Cu Mn合金准固态断裂行为的影响及其影响机理。通过对试验合金准固态力学性能的测试和大量SEM断口的观察分析研究 ,结果表明 ,Al 5Cu Mn中添加Ti元素可明显提高合金抗热裂能力 ,主要是由于其良好的细化晶粒效果 ;适量Ce元素的加入 ,不仅可细化晶粒 ,而且其在晶间富集形成的化合物还可有效改善低熔点共晶反应在准固态区的力学行为 ,对减小热裂倾向非常有利 ;Ti和Ce的综合作用对合金抗热裂水平的提高比单一元素更有效 ;热裂的产生首先表现为枝晶枝臂的屈服 ,其后的扩展则表现为脆性断裂占优的穿晶、沿晶混合型特征