Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.25Si合金铸态组织与时效性能的研究

本文应用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X-射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、维氏硬度计等仪器,分析了添加0.25%Si对Cu-9.5Ni-2.3Sn合金的铸态微观组织,时效后的微观组织、电导率和硬度的影响。结果表明:Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.25Si合金铸态组织呈明显的树枝晶状,且枝晶发达,组织中出现了Ni2Si、Ni3Si、Ni3Sn、Ni4Sn相,经400℃×4h时效后,由于Ni2Si、Ni3Si相的析出,通过阻碍晶粒长大和时效沉淀而强化,合金的电导率随时效时间的延长或时效温度的提高先一直增大,随后增加减缓,而合金的硬度与时效时间、时效温度曲线是单峰曲线,并随时效时间的延长或时效温度的提高先增大后减小,合金时效制度为400℃×6h为宜。     

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.2Si合金铸态组织与时效性能的研究

应用金相显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、维氏硬度计等仪器,分析了添加0.2％(质量分数)Si对C72500合金的铸态微观组织、时效后的微观组织、电导率和硬度的影响.结果表明:向C72500合金中添加0.2％Si后,合金铸态组织呈明显的树枝晶状,且枝晶发达,组织中出现了Ni2Si、NiSn、Ni3Sn相,经400℃×4h时效后,由于Ni2Si、Ni3Si相的析出,通过阻碍晶粒长大和时效沉淀而强化.合金的电导率随时效时间的延长或时效温度的提高一直增大,随后增加减缓,而合金的硬度与时效时间、时效温度曲线是单峰曲线,并随时效时间的延长或时效温度的提高先增大后减小,合金时效制度以400℃×6h为宜.     

Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金的时效行为研究

采用硬度测试、电导率测试、常温力学性能测试等方法研究了单级时效处理过程中时效温度和时效时间对Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金力学性能和电导率的影响规律,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)等手段对合金淬火态以及几种不同时效处理制度下的显微组织进行了研究.结果表明,合金经固溶淬火处理后仍残留有较多的大尺寸第二相,淬火态组织存在的第二相主要有Al9FeNi,Al7 Cu2 Fe,Al7 Cu4 Ni等.单级时效处理过程中,时效处理的温度越高,达到峰时效所需的时间越短,材料的峰时效硬度值越低;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快.峰时效条件下合金内主要沉淀强化相包括S’相和S"相,晶界上有明显的链状析出物存在,呈不连续分布;峰时效条件下,合金棒材的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为455 MPa,391 MPa和10.6％,电导率可达到21.6 MS·m-1.     

Sc对7056铝合金组织和性能的影响

对铸态合金进行了均匀化处理、挤压、固溶处理和时效处理,通过分析合金的化学成分,观察合金在不同状态的显微组织及析出相透射电镜(TEM)形貌,测试合金在热处理后的硬度和拉伸性能,研究了向7056铝合金中加入质量分数0. 2%的Sc对合金组织和性能的影响.实验结果表明,Sc元素的加入可以明显细化组织晶粒,铸态晶粒由100～500μm下降到50μm左右; Sc元素的加入对合金的塑性有大幅度提高,时效处理后,合金的断后伸长率从10. 82%增加到了13. 60%;但屈服强度却由668 MPa下降到657 MPa.通过综合计算晶粒大小、析出相强化等因素,详细分析了Sc元素加入引起7056铝合金峰时效态屈服强度下降的原因.理论计算显示,向合金中加入质量分数0. 2%的Sc元素时,峰时效处理后,合金的强度值会下降12. 005MPa,与试验值11 MPa接近.研究得到7056铝合金最佳的单级时效制度为120℃+16 h,峰值硬度和强度为195. 2 HV和714MPa,此时合金中主要强化相为圆盘状和短棒状的MgZn2相,大小约为4～6 nm,同时存在球状的Al3Zr相,大小约为20 nm.     

Sc对7056铝合金组织和性能的影响

对铸态合金进行了均匀化处理、挤压、固溶处理和时效处理,通过分析合金的化学成分,观察合金在不同状态的显微组织及析出相透射电镜(TEM)形貌,测试合金在热处理后的硬度和拉伸性能,研究了向7056铝合金中加入质量分数0.2%的Sc对合金组织和性能的影响.实验结果表明,Sc元素的加入可以明显细化组织晶粒,铸态晶粒由100~500 μm下降到50 μm左右;Sc元素的加入对合金的塑性有大幅度提高,时效处理后,合金的断后伸长率从10.82%增加到了13.60%;但屈服强度却由668 MPa下降到657 MPa.通过综合计算晶粒大小、析出相强化等因素,详细分析了Sc元素加入引起7056铝合金峰时效态屈服强度下降的原因.理论计算显示,向合金中加入质量分数0.2%的Sc元素时,峰时效处理后,合金的强度值会下降12.005 MPa,与试验值11 MPa接近.研究得到7056铝合金最佳的单级时效制度为120℃+16 h,峰值硬度和强度为195.2 HV和714 MPa,此时合金中主要强化相为圆盘状和短棒状的MgZn₂相,大小约为4~6 nm,同时存在球状的Al₃Zr相,大小约为20 nm.      

快速凝固Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的显微组织和析出过程

利用X射线衍射、DSC、透射电镜和能谱分析研究了快速凝固Al 4Cu Mg 3Fe 4Ni (质量分数 )合金急冷态和退火态的显微组织 ,同时测定了该合金的显微硬度。结果表明 :快凝合金急冷态组织为过饱和α Al基固溶体和Al3 Ni相 ;当快凝合金经 4 0 0℃× 1h处理后 ,有少量S相 (CuMgAl2 )析出 ;快凝合金经 4 0 0℃× 9h处理后 ,出现了FeNiAl9弥散相 ;在合金组织中未见Al Cu Fe和Al Cu Ni相。随时效时间的增加 ,快凝合金的显微硬度不断增加 ,达到峰值后硬度缓慢下降 ,之后随FeNiAl9析出硬度又重新增加。     

Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η'相发生长大,少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。      

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

双级时效对6005A铝合金组织及性能的影响

采用显微组织观察和力学性能测试等分析方法,研究了6005A铝合金挤压“品”字形空管在180℃和205℃的双级时效过程中微观组织变化和时效强化的特点。研究表明：通过观察显微组织发现,经180℃×3 h+205℃×1.5 h双级时效处理后,强化相和其他沉淀相最为均匀、细小、弥散分布。当二级时效一定时（205℃×1.5 h）,一级时效温度为180℃时,随一级时效时间延长（2 h、3 h和4 h）,合金的维氏硬度和强度呈先增加后减小趋势,3 h时效效果较好;当一级时效一定时（180℃×2 h）,随着二级时效时间的延长（1.5 h、3 h和4.5 h）,合金的维氏硬度和强度呈减小趋势。综合比较,180℃×3 h+205℃×1.5 h双级时效的微观组织和力学性能最佳。     

合金元素对Mg-Gd系合金组织及时效硬化行为的影响

利用扫描背散射电子像(SEM-BSE)和透射电子显微像(TEM)观察,研究了MgGd3,MgGd3Nd0.3和MgGd3Nd0.3Zn0.33种合金的铸态、固溶态显微组织结构,同时利用显微硬度仪研究了3种固溶态合金在200℃下的时效硬化行为。结果表明:3种合金经过520℃固溶处理后,均能使富稀土的初生相有效地固溶,形成可时效强化的过饱和固溶体合金。其200"C时效后峰值硬度的实现都源于基体中微细β’析出相的形成和弥散分布,而随后硬度随时效时间的变化趋势却有所不同。添加稀土元素Nd,有助于加快合金的时效响应。Nd和Gd共存时的析出强化使MgGd3Nd0.3合金在0～120 h时效阶段具有高于其他两种合金的硬度。过渡族元素Zn的添加,虽然使MgGd3Nd0.3Zn0.3的硬度相比MgGd3Nd0.3略低,但能够在长时间时效中保持硬度不明显下降。基于透射电镜观察,着重分析对比了在200"C 85 h时效条件下的3种合金的显微结构特征,讨论了添加Nd和Zn元素对析出相尺寸、形貌和分布特征的影响。     

双级时效对含钪Al-Cu-Li-Zr合金力学性能与抗腐蚀性的影响

采用室温力学性能测试、透射电镜分析和腐蚀实验等方法,研究了双级时效对含钪Al-Cu-Li-Zr合金的力学性能与抗腐蚀性的影响.结果表明,经双级时效处理的合金可获得较佳的强塑性组合,与T8峰时效态合金相比,双级时效态合金可在不降低强度的情况下提高延伸率;T1相是合金的主要沉淀强化相,合金经双级时效处理后,晶内析出的T1相细小弥散且分布均匀,从而改善合金的抗腐蚀性.     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析,研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状,存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相;经固溶和时效处理后,再结晶晶粒尺寸变大,主要析出相为δ′相S相;160 ℃时效处理容易加速时效析出行为,导致析出相粗化,强化效果减弱;经120 ℃/20 h峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.      

钪对AZ91合金组织和性能的影响

研究钪在AZ91合金中的相组成、形貌及其对合金组织和性能的影响。结果表明,钪在合金中生成Al3Sc高温耐热相,细化了枝晶组织。钪添加量为0.6%时,室温和200℃的抗拉强度分别为265.4MPa和161.1MPa。钪可显著降低合金自腐蚀电流密度,但腐蚀电位只有轻微增加。     

Study on the Strengthening Mechanism of Two-Stage Double-Peaks Aging in 7075 Aluminum Alloy

The mechanical properties and microstructure of 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process have been studied by means of Rockwell hardness test, tensile test, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution TEM. The results illustrated that there existed double peaks for both the hardness and strength in 7075 aluminum alloy during the two-stage aging process. Furthermore, the aging time to reach the second peak was obviously shortened compared to single-stage aging process. At the first peak aging state, the strengthening effect of the alloy was dominated by high-density GP zones, but η′ phase (MgZn2) was mainly the strengthening phase at the second peak aging state.     

含钪Al-Zn-Mg-Zr合金薄板材MIG焊接接头的组织与性能

采用新型Al-Mg-Sc-Zr焊丝对含钪Al-Zn-Mg-Zr合金薄板材进行MIG焊,借助显微硬度及拉伸性能测试、OM,SEM,TEM等检测手段对焊接接头的微观组织和性能进行研究。结果表明:焊缝区为典型的铸态组织;热影响区靠近焊缝一侧呈现大量细小等轴晶组织,靠近基材区为纤维状组织和少量再结晶组织;基材区为纤维状组织。焊接接头的显微硬度以焊缝为中心呈近似对称,且中心处硬度值最低;抗拉强度为481 MPa,屈服强度为320MPa,伸长率为10.1%,焊接系数约0.83。同时,焊丝和基材中微量的Sc和Zr元素在合金中形成大量细小且与基体共格的Al3(Sc,Zr)粒子,能显著细化晶粒组织,有效抑制再结晶发生,大大改善焊缝区的力学性能。     

Microstructures and Properties of Al-Zn-Mg-Cu-Zr Alloys with Minor Scandium

The microstructures of Al-Zn-Mg-Cu-Zr al- loys with minor Sc were studied by using optical microscope（OM）, scanning electron microscope （SEM） and transmission electron microscope（TEM）. The tensile mechanical properties and electric conductivity of the studied alloys under different treatment conditions were tested. The results show that adding minor Sc can greatly fines the grain size of the Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy ingots and obviously improves the tensile properties and electric conductivity of the alloys. The strengthening mechanism is considered as fine grain strengthening, sub-structure strengthening and dispersion strengthening by Al3 （Sc, Zr）.     

时效制度对工业规格喷射成形7055铝合金组织和性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备大规格7055铝合金锭坯。锭坯经热挤压和双级固溶处理后,在不同时效工艺条件下进行双时效处理,测定时效态合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)、伸长率(δ)、硬度(HRB)和电导率(γ),并观察其微观组织,研究时效制度对合金组织和性能的影响,并与120℃/24 h单级时效的合金样品进行性能对比。结果表明,锭坯经120℃/24 h时效处理后获得最高强度,抗拉强度(σb)高达725 MPa,屈服强度(σ0.2)为685 MPa,伸长率(δ)10.0%,硬度为96 HRB,电导率为30%IACS;双级时效后获得较好的塑性和抗应力腐蚀能力,但强度较低,且随着二级时效温度升高和时效时间延长,合金强度下降,伸长率增加,电导率提高。通过对正交实验结果进行分析,确定最佳双级时效处理工艺为:120℃/8 h+170℃/8 h,其综合性能最佳,σb、σ0.2和δ分别达到659 MPa、630 MPa和11.7%,硬度和电导率分别为95 HRB和39%IACS。与单级时效处理相比,电导率提高30%,抗应力腐蚀性能显著改善。     

固溶时效对上引拉铸Cu-0.3Cr-0.1Zr组织性能的影响

用扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、涡流电导率测量仪和万能试验机测试分别测量了上引拉铸拉拔之后固溶时效对Cu-0.3Cr-0.1Zr合金抗拉强度及导电率性能的影响,用金相显微镜观察不同拉拔加工率下固溶的显微组织.并探讨了合金的强化机理.结果表明:上引Cu-0.3Cr-0.1Zr合金铸锭经过75％冷拉变形后固溶其组织和力学性能较好.经时效后的固溶态Cu-0.3Cr-0.1Zr合金,抗拉强度和导电率迅速上升,随着时间时间的延长,其抗拉强度达到峰值后呈下降趋势,而导电率则继续上升.Cu-Cr-Zr合金析出强化的重要因素是大量共格弥散的析出相,以共格强化机制估算的强化值423MPa与实验结果415MPa相近.     

时效制度对6013铝合金挤压型材屈强比的影响

以挤压态的6013铝合金为研究对象,通过显微硬度测试、单向拉伸实验和组织分析,研究了自然时效、人工时效和回归再时效处理时合金的力学性能变化规律。结果表明:自然时效峰值状态（16 d）的抗拉强度为286 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.54,适合塑性成形;将自然时效峰值状态下的试样进行回归再时效处理（210 °C回归0.5 h+170 °C峰值时效2 h）,抗拉强度为362 MPa,屈服强度为336 MPa,屈强比达到0.92,抗塑性变形能力显著增强。这是因为回归再时效后析出相的尺寸减小,数密度显著增大,析出强化效果显著增强。而析出强化对屈服强度和抗拉强度的影响程度不同,因此可通过时效热处理来调控屈强比,即通过自然峰值时效提高合金的塑性变形性能以成形零件,而在零件成形后采用回归再时效提高其抗变形能力。