锻造对Al-6.3Zn-2.1Mg-2.1Cu合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验和断裂韧性测试等方法,研究了Al-6.3Zn-2.1Mg-2.1Cu合金锻造80 mm厚板材的组织和性能。结果表明,热轧制备的T6态板材存在明显的各向异性和厚度方向性能的不均匀性;而单道次大变形量热锻工艺制备的T6态板材的各向异性可以改善,并提高了厚度方向性能的均匀性。     

时效制度对Al-5.8Zn-2.1Mg-1.7Cu合金型材性能与组织的影响

采用力学性能、电导率、剥落腐蚀试验及透射电镜组织观察,研究了Al-5.8Zn-2.1Mg-1.7Cu合金挤压材时效工艺对其组织和性能的影响。结果表明:一级时效对挤压型材性能影响不大;型材力学性能随二级时效温度和时间的增加而明显降低,电导率和抗蚀性能明显提高。105℃10h+170℃(16～18)h时效的型材力学性能、电导率和抗蚀性能达到合理匹配。     

浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响

研究了浇注温度和固溶温度对挤压铸造Al-6.8Zn-2.5Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响。结果表明,与金属型重力铸造相比,挤压铸造可以显著细化合金的微观组织,减少铸件缩松缺陷,从而提高其力学性能。在金属型重力铸造下,初生α-Al相晶粒尺寸随着浇注温度的增加而增大。在挤压力为60MPa时,随浇注温度的增加,α-Al相晶粒尺寸先减小而后增加。在浇注温度为720℃时,凝固组织的二次枝晶间距最小,约为26.3μm,铸件的抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和4.0%。铸件经过470℃固溶10h+130℃时效24h热处理后,抗拉强度和伸长率分别达到590MPa和4.7%,获得了良好的强韧化效果。     

多级固溶处理对Al-5.8Zn-2.0Mg-2.0Cu合金挤压材组织与性能的影响

采用力学性能和电导率测定及剥落腐蚀、透射电镜组织观察等方法,研究了Al-5.8Zn-2.0Mg-2.0Cu合金挤压材固溶处理制度对最终组织和性能的影响。结果表明:在常规固溶处理基础上增加高温固溶处理的多级固溶处理制度,可以提高挤压材的力学性能,电导率有所降低,剥落腐蚀性能和纤维状分布的组织变化不大;此外,该合金挤压材中除分布有ZrAl3弥散质点外,还有较粗大的S相存在。     

固溶处理对Al-8.8Zn-2.0Mg-2.1Cu-0.1Zr-0.1Ce合金组织性能的影响

采用拉伸性能和导电率测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DSC)、透射电镜(TEM)研究了固溶温度和时间对Al-8.8Zn-2.0Mg-2.1Cu-0.1Zr-0.1Ce合金板材微观组织、拉伸性能及断口形貌的影响。结果表明,试验合金适宜的固溶工艺为470 ℃×60 min,使冷轧态金属间化合物充分固溶。在此工艺下合金时效后的抗拉强度、屈服强度(以R_p0.2计)以及伸长率分别为646 MPa、581 MPa和14.5%。TEM观察发现合金板材固溶时效后晶内强化相η′仅为2~5 nm,并且晶界析出相η呈现断续分布。此外,合金拉伸断面韧窝中大量弥散分布的AlCuCeZn粒子有利于合金塑性的明显提升。     

Zn对Al-Zn-Mg-Cu铸轧板组织和裂纹影响

本文研究了五种不同Zn含量的铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金（3.5 wt %,5 wt %,6.5 wt %,8 wt %和10 wt %,分别标记为Zn3.5,Zn5,Zn6.5,Zn8和Zn10）的宏观裂纹和微观组织。研究结果表明,Zn含量由10 wt %减少至5 wt %时,铸轧条带的宏观裂纹数量明显降低;但当Zn含量由5 wt %减少至3.5 wt %时,裂纹数量减少十分有限。铸轧条带显微组织从表层到中心呈柱状晶向等轴晶的转变。随着Zn含量的增加,铸轧板中心低熔点共晶相偏聚带变宽,粗大非平衡共晶相数量增多,偏析加重。在高Zn含量（10 wt %）的铸轧条带组织中有明显的孔洞存在。     

固溶时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu合金板材组织和性能的影响

通过室温力学性能试验、电化学极化测试、光学显微镜和扫描电镜分析等,研究480℃固溶不同时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu铝合金板材组织与性能影响。结果表明,随着固溶时间的延长,合金中残余结晶相数量减少,再结晶的体积分数增加,抗拉强度、屈服强度和抗应力腐蚀性能均先升高后降低。在480℃固溶30 min时,合金的力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为639.6 N/mm2、624.3 N/mm2和13.6%,同时合金的抗腐蚀性能较好。     

热处理对Al-11Zn-2.4Mg-2.1Cu-0.1Zr合金组织和性能的影响

制备了新型高Zn含量的Al-11Zn-2.4Mg-2.1Cu-0.1Zr高强铝合金,分析了淬火温度、深冷处理及时效工艺对合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度降低,淬火冷却速度与过饱和固溶体的固溶度连续增加,时效相变驱动力大幅提升,沉淀强化相的析出尺寸不断减小,晶内与晶界析出的强化相数量与析出密度大幅提升,抗拉强度随之提高。深冷处理的作用机制主要为预时效机制,受构件的体积和尺寸影响较大;与135℃×16h时效工艺相比,合金经120℃×24h时效处理后,晶内与晶界均析出了大量细小弥散分布的GP区与η’沉淀强化相,合金时效强化效果最佳,其平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为716 MPa、702 MPa与8.9%。     

脉冲电流对铸轧Al-Mg合金组织的影响

通过轧辊引人电脉冲,研究了不同的脉冲电流对铸轧Al-Mg合金组织的影响.对比实验结果表明:施加不同脉冲电流后铸轧出的薄带显微组织变化显著,合适的电脉冲强度处理使晶粒明显细化.与没有施加电脉冲的组织比较,成分偏析现象得到改善,内部组织差异明显减轻.采用电流密度5.5×106A·m-2处理时其显微组织表现为呈近球形颗粒且分...     

Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金均匀化工艺研究

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和差示扫描量热分析研究了Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金铸态与均匀化态显微组织及相组成演化规律。试验结果表明,该合金铸态组织中存在大量的非平衡低熔点共晶相,其初始熔化温度为475℃;合金铸态组织相组成包括α-Al、η-MgZn2及少量的Al7Cu2Fe相;在460℃以上均匀化后,该合金处于α-Al单相区,组织中非平衡低熔点共晶相均能固溶于基体内;465℃×24h是该合金适宜的均匀化处理工艺。     

电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下Cu-20Pb亚偏晶合金的组织与性能

在常规和电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下分别制备Cu-20Pb亚偏晶合金,对合金的显微组织、显微硬度、耐磨性能进行分析。结果表明,Cu-20Pb亚偏晶合金由基体α-Cu和基体间的组织β-Pb组成,常规条件下制备的亚偏晶合金基体上存在偏析组织,枝晶较粗,晶粒尺寸大,组织均匀性差;复合场下的亚偏晶合金基体上的偏析组织得到抑制,枝晶变得细小致密,晶粒尺寸减小了70.1%,组织均匀性好。显微硬度测试表明,经复合场处理后Cu-20Pb亚偏晶合金显微硬度得到提高,平均显微硬度提高了29.68%。摩擦磨损试验表明,复合场下制备的Cu-20Pb亚偏晶合金拥有更低的摩擦因数和磨损量,合金的耐磨性能得到提高。     

挤压铸造Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu的组织和性能

采用金相、扫描电镜和DSC热分析仪研究了挤压铸造Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的显微组织、铸造性能和力学性能,并与Al-5.5Si-4.0Cu合金进行了对比研究。结果表明,熔体温度为720℃和740℃时,Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的流动性能比Al-5.5Si-4.0Cu合金分别提高了10.9%和2.9%;挤压压力从0.1MPa增加到75.0MPa时,铸态Al-5.5Si-4.0Cu合金的抗拉强度和伸长率都略高于Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金,但经过T6热处理后,Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的抗拉强度增幅比Al-5.5Si-4.0Cu合金高100MPa以上,这主要是因为Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金具有更强的时效强化效果。     

梯温预热模具对挤压铸造铝合金空心轴组织和性能的影响

采用挤压铸造工艺制备了高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴,对比研究了梯温预热模具与均匀预热模具工艺对空心轴微观组织和力学性能的影响。结果表明,采用梯温预热模具制备的空心轴各位置的微观形貌基本一致,气孔基本消失,没有明显的大孔洞存在;空心轴沿高向不同位置试样的力学性能趋于一致,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达545MPa、482MPa和7.8%,且各位置的力学性能均高于均匀预热模具工艺制备的空心轴相对应位置的力学性能。     

强脉冲电流对Cu-20Pb亚偏晶合金组织和性能的影响

在不同的强脉冲峰值电流作用下制备Cu-20Pb亚偏晶合金,分析合金的显微组织和物相组成,研究合金的显微硬度和耐磨性能。结果表明,Cu-20Pb亚偏晶合金由基体α-Cu和基体α-Cu之间的Pb相组成。脉冲峰值电流为0时,合金枝晶稀疏,晶粒较大,基体上存在偏析组织;峰值电流为1 500A时,合金的晶粒细小,组织均匀性好,合金的平均显微硬度（HV0.49）最大,为58.04,与0时的合金相比提高了28.58%;脉冲峰值电流在0～1 500A时,随着脉冲峰值电流的增大晶粒细化,平均显微硬度随着脉冲峰值电流的增加而增大;峰值电流由1 500A增到2 000A时,晶粒变大,平均显微硬度降低。摩擦试验结果表明,脉冲峰值电流在1 500A时合金摩擦性能最佳。     

高密度脉冲电流作用下LY12铝合金的凝固组织

研究了高密度脉冲电流作用下LY12铝合金的凝固组织。试验结果表明 ,高密度的脉冲电流可明显地改善该合金凝固组织。和未经电流处理的样品相比 ,其组织明显细化和等轴化 ,且脉冲电流愈强 ,这种效果愈显著。     

复合添加Sc、Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金挤压铸造数值模拟

利用ProCAST软件对复合添加微量Sc、Zr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金进行了挤压铸造数值模拟研究,考察了该合金的成形性能。结果表明,充型过程中,壁厚不同部位液体充填速度也不同,壁厚越大,充填速度越快;充填不平稳,容易在液流交汇处产生夹杂、卷气等缺陷,改进工艺可获得无夹杂、卷气缺陷的零件。     

脉冲电流对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

研究了脉冲电流对Al-4.5Cu合金定向凝固过程及组织的影响。结果表明,随着脉冲电流峰值和频率的增大,Al-4.5Cu合金柱状晶被熔断,形态由细条状变为不连续,失去其定向凝固的取向性;且柱状晶间距随电流峰值和频率的增大而减小。由脉冲电流的引入而产生的脉冲磁压力及焦耳热效应在固液界面处造成的强烈扰动是定向凝固组织失去取向性的主要原因。     

脉冲频率对定向凝固TiAl基合金微观组织与性能的影响

将脉冲电流作用于定向凝固Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(摩尔分数,%,简称TiAl基合金)合金凝固过程中,研究了不同脉冲频率对TiAl基合金凝固组织与性能的影响。结果表明,脉冲电流密度为52.9 mA/mm~2时,随着脉冲频率增大,由于电流的集肤效应和焦耳热效应,使侧向散热减小,枝晶平均偏离角减小。但随着脉冲频率进一步提高,洛伦兹力增大,电磁搅拌使枝晶碎断或重熔,晶粒偏离角反而增大。晶粒平均宽度随脉冲频率增大先增大后减小,脉冲电流频率较小时,电流的焦耳热效应及电磁搅拌促使枝晶重熔或破碎,使熔区长度增大,温度梯度减小,反而导致晶粒平均宽度增大。随着脉冲频率继续增大,洛伦兹力增强,强烈的电磁搅拌使晶粒细化,晶粒平均宽度减小。与母合金铸锭相比,脉冲电流作用下TiAl合金抗拉强度最高提高了70.7%,伸长率提高了129.5%。     

挤压铸造Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu合金的偏析

通过对Al-7.2Zn-2.2Mg-1.8Cu合金进行直接挤压铸造成形,研究了挤压铸造过程中凝固组织偏析的分布规律。结果表明,挤压铸造凝固组织存在较为严重的宏观和显微偏析,压力作用导致铸件心部富含溶质元素,形成宏观异常偏析;晶内枝晶和晶间共晶相成分差异形成显微偏析,且挤压铸造提高了凝固速度,降低了显微偏析的程度。     

电流在金属凝固过程中的应用

综述了连续电流和脉冲电流在金属凝固过程中的应用现状 ,从理论上归纳和分析了电流对凝固过程产生作用的主要机制 ,并对电流在凝固过程中的应用和研究进行了展望