热挤+冷轧Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金的力学性能和导电性

研究了不同含量Yb部分替换Zr对热挤+冷轧态Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金力学性能和导电性的影响。发现只有Yb含量为0.01%和0.02%的Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金具有明显的时效强化峰,最佳时效温度在330℃左右。Yb含量为0.01%和0.02%的合金的屈服强度分别为188.1和177.5MPa,抗拉强度分别为212.9和207.3MPa。过量Yb替换Zr反而导致力学性能降低。冷轧能进一步提高合金导电性。综合结果表明,Yb含量为0.02%的Al-0.2Sc-0.04(Zr,Yb)合金兼具优良的力学性能和良好的导电性能。     

固溶及高温时效对Al-0.2Sc-0.04Zr、Al-0.15Sc-0.07Zr、Al-0.1Sc-0.05Zr合金力学性能的影响

通过硬度测试、电导率测定、金相显微镜观察等方法,确定合金的固溶工艺为600℃×24h水淬。经过高温时效处理后发现Al-0.2Sc-0.04Zr、Al-0.15Sc-0.07Zr、Al-0.1Sc-0.05Zr三组合金在300℃时时效465min后强化效果最佳。通过对比高温时效处理后不同Sc-Zr含量的Al-Sc-Zr合金的力学性能发现:Sc的添加,可以有效的增加合金的强度,在一定范围内,Sc含量越多,强度提升越明显。微量Zr元素能够有效抑制初生Al3Sc沉淀粒子的形成,从而使合金延伸率上升。综合结果表明,时效处理后Al-0.2Sc-0.04Zr的力学性能较好,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为229.626MPa、97.707MPa、11.8%。     

Al-0.2Sc-0.04Zr(0.01B)合金的时效行为和导电性

研究了Al-0.2Sc0.04Zr(0.01B)合金的时效行为和导电性.发现合金最佳时效温度为330℃,最佳时效时间为189min.热挤压并不能进一步提高合金的最佳强度水平,但能大幅提高合金的伸长率;添加B虽使合金最佳时效强度水平略有降低,但能改善均匀化状态合金的低温导电性.综台结果表明,挤压态Al-0.2Sc-0.04Zr合金具有最佳的力学性能和导电性,其抗拉强度为160 MPa,20℃时导电性相当于国际标准软铜的63％.     

Al-xSc-0.04Zr合金时效强化和导电性研究

研究了Al-xSc-0.04Zr(x=0,0.1,0.2、0.4)合金时效强化行为和导电性,发现只有当Sc含量高于0.2%时,合金才具有较小的晶粒尺寸和显著的时效强化效应.合金的最佳时效强化温度区间为280～380 ℃.在均匀化态,随着Sc含量的增加,Al-Sc-Zr合金电阻率增加,电阻温度系数降低;380 ℃时效导致合金电阻率显著降低.综合结果表明,Al-0.2Sc-0.04Zr合金最有可能成为新型超耐热铝合金导线材料,其时效后的屈服强度和抗拉强度分别为80和140 MPa,电阻率在20 ℃仅比高纯Al高2.6%,而且随着温度升高,该差别还会逐渐减小.     

Al-0.2Sc-0.04Zr合金的高温蠕变行为

在前期工作基础上,研究了经不同冷轧和时效处理的Al-0.2Sc-0.04Zr合金在300℃时的蠕变行为。发现合金的高温蠕变属于第二相粒子强化材料的蠕变,存在蠕变门槛应力,且冷轧和时效联合处理能进一步改善合金高温抗蠕变能力。虽然预时效+冷轧+再时效处理可获得更好的室温抗拉强度,但未经预时效的冷轧+时效处理却可获得好的高温抗蠕变性能。显微组织观察表明,Al-0.2Sc-0.04Zr合金抗蠕变性能的改善与晶粒细化和共格Al3(Sc,Zr)沉淀相的形成及分布有关。     

合金成分对铝导线力学性能与导电性能的影响(英文)

为了获得既有良好力学性能又有较高导电性能的铝导线,采用连续流变挤压技术制备出直径为9.5 mm的Al-0.16Zr、Al-0.16Sc、Al-0.12Sc-0.04Zr(质量分数,%)和高纯铝(99.996%)4种铝导线,随后对3种铝合金导线进行热处理,并进行分析测试。结果表明:向高纯铝中单独添加0.16%Sc和0.16%Zr可以提高铝导线的抗拉强度,降低铝导线的导电性能。在高纯铝中添加0.12%Sc和0.04%Zr的合金也具有相同的规律。经过热处理,Al-0.12Sc-0.04Zr铝合金导线可以达到抗拉强度和导电率的最优综合性能:抗拉强度为160 MPa,导电率为64.03%(IACS)。     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与力学性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼、水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn和Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)两种合金铸锭。合金铸锭经热轧中间退火冷轧成2 mm薄板;研究稳定化退火及微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响。结果表明:在Al-Mg-Mn合金中加入微量Sc和Zr后形成大量弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能;Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材经300℃退火1 h后可获得最佳综合力学性能,其σb、σ0.2与δ分别为436 MPa、327 MPa和16.7%。     

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-0.2Sc-0.02Zr-0.02Yb合金的力学性能和冷轧量的关系

研究了不同预处理(均匀化、峰时效和热挤)和冷轧真应变对Al-0.2Sc-0.02Zr-0.02Yb合金力学性能的影响。结果发现,冷轧并不改变合金峰时效温度(330℃)。3种预处理+冷轧+时效合金的力学性能均随冷轧真应变增加而增加,近似满足Hollomon公式,并拟合得到了相应的强化系数和强化指数。对3种预处理+冷轧+峰时效合金而言,均匀化预处理后强化指数(n)最大,热挤次之,峰时效预处理的最低。而对均匀化+冷轧+时效合金,随着时效温度升高,强化指数先增大后减小,在280℃达到最大值。     

Zr元素对耐热铝合金导线组织和性能的影响

采用显微组织观察、力学性能测试、热保持性能测试、导电性能测试等方法,研究了Zr含量对Al-0.1Er合金导线显微组织和性能的影响。结果表明:Al-0.1Er合金中Zr添加量较少时(≤0.15wt%),Zr以固溶原子形式存在。随着Zr含量的增加,试样的强度和热保持性能逐渐升高,伸长率和导电率逐渐降低。当Zr含量达到0.2wt%时,Al_3Zr相析出,晶粒细化,试样强度继续增强,热保持性能下降,伸长率和导电率回升。经过210℃×4 h时效处理后,Al-0.1Er-0.05Zr合金导线导电率达到了60.13%IACS,耐热性能在280℃条件下,强度保存率在90%以上,达到超耐热铝合金导线导电性能和耐热性能要求。     

Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的热变形工艺研究

在Gleeble-1500热模拟实验机上对Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金进行等温压缩试验,建立了该合金在变形温度为350～500℃、应变速率为1～10 s-1条件下的热加工图。利用光学显微镜和扫描电镜观察了不同变形程度下合金的组织和热裂纹,确定了适宜的变形参数。结果表明:Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金高温变形的峰值应力随变形温度的升高而降低,其适宜的热加工温度和应变速率范围为:T440℃,1.4 s-1ε3.5 s-1,单道次变形量小于60%。     

Al-Er-xZr系列耐热铝合金导线的组织与性能

前期研究发现,铒、锆可提高铝合金的耐热性能,在此基础上,针对AT3合金的性能要求,开发了Al-Er-x Zr系列超耐热合金。研究表明,Al-Er-x Zr合金具有很好的导电和耐热性能,经时效后,其90%强度保持温度可达到300℃。通过热处理,Al-0.04Er-0.05Zr导电率可达60%IACS以上,在210℃下,可长期使用,满足AT3合金的性能要求。     

Cu-Te-Zr合金的预变形与时效特性

研究预变形及时效过程对Cu-0.5Te-0.2Zr合金的力学性能、导电性能及组织结构的影响。结果表明:Cu-0.5Te-0.2Zr合金具有较强的时效强化效应;经70%预冷变形+(450℃,4h)时效处理,Cu-0.5Te-0.2Zr合金获得最佳的综合性能,此时其抗拉强度和屈服强度分别达到405和339MPa,伸长率为11%,电导率为95%IACS。合金的力学与导电性能主要由时效过程中过饱和固溶原子的析出、基体的回复与再结晶控制,其中析出相对合金的力学性能与导电性能有最重要的影响。     

钪锆元素增强泡沫铝合金的压缩和吸能性能

采用熔体发泡法制备孔隙率为71.5%~72.5%、孔结构均匀的泡沫Al-0.2Sc-0.17Zr合金。研究孔结构、胞壁显微组织以及等时时效对其压缩和能量吸收性能的影响。结果表明:泡沫铝合金的孔径约为1 mm,且多呈球形;初生Al3(Zr,Sc,Ti)相具有层状结构,并能有效细化铸态晶粒(尺寸约为50μm);在200~600℃等时时效过程中,泡沫试样的压缩性能随温度升高呈现先升高后下降的趋势,325和425℃分别表现出由Sc和Zr大量析出引起的两个明显的强度峰;时效至425℃时试样的能量吸收能力最强,且峰值时效附近的试样能量吸收效率均得到提高,高效阶段更持久;TEM实验结果表明,时效至425℃的泡沫铝试样胞壁中弥散分布着大量细小、共格的二次Al3(Sc,Zr,Ti)相,其粒径为2.1~4.1 nm,这些相能钉扎晶界,阻碍位错运动,因而能显著提高泡沫铝合金的压缩和吸能性能。     

含Sc、Zr泡沫铝合金的压缩和能量吸收性能

以孔隙率为71.5%~72.5%的泡沫Al-0.16Sc-0.08Zr合金为研究对象(熔体发泡法),研究了等时时效对泡沫铝压缩力学性能和能量吸收性能的影响。结果表明,泡沫铝合金孔多呈球形,孔径约为0.9mm;由于Zr添加量较少,基体中并未发现初生Al3(Zr,Sc)相析出;试样经200~600℃等时时效,随时效温度升高,其压缩强度先增加后降低,时效至400℃的试样压缩屈服强度和能量吸收能力最强;时效处理会导致胞壁塑性下降,影响试样屈服平台过程,其能量吸收效率得到显著提高,且高效阶段更持久。TEM结果表明,等时时效至400℃的试样胞壁中弥散分布着大量纳米级共格Al_3(Sc,Zr,Ti)相,粒径为2.9~4.8nm。这些纳米相能钉扎晶界,阻碍位错运动,改善其压缩和吸能性能。     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

含钪Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金时效制度

采用铸锭冶金方法，制备了Al-6．2Zn-2．3Mg-0．3Mn-0．25Sc-0．12Zr合金。利用室温拉伸、硬度测试方法，透射电子显微分析方法研究了Al-6．2Zn-2．3Mg-0．3Mn-0．25Sc-0．12Zr合金在不同时效条件下的力学性能、显微组织结构。结果表明，Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金在100℃、120℃、140℃、160℃下时效，在同一温度下，随着时效时间的延长，合金硬度逐渐上升，在达到时效峰值后逐渐降低，均具有明显的时效硬化特性；随着时效温度的升高，合金达到时效硬度峰值的时间缩短，但相应的时效硬度峰值减小。     

缓慢升温时效处理对Al-Zn-Mg-Er-Zr合金性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计及电导仪研究了120℃时效的两种不同工艺对Al-5Zn-3Mg-0.1Er-0.1Zr合金力学性能及导电率的影响。结果表明,相较于直接置于120℃时效工艺,采用5 h缓慢升温至120℃时效处理的试验合金的导电率提高至30.77%IACS,硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升至186.6 HV0.2、538 MPa、454 MPa和17.5%。两种时效工艺处理合金的断裂方式均为韧脆混合型断裂,但5 h缓慢升温时效处理合金的韧窝密度较高,剪切面特征减少。     

Al-5．8Mg—Mn-Sc—Zr合金的再结晶行为

采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr（质量分数,%）合金板材。通过显微硬度测试、光学显微镜和透射电镜观察等分析手段研究了该合金的再结晶温度和再结晶形核机制。结果表明：通过添加微量的Sc和Zr元素使Al-Mg-Mn合金的抗再结晶能力得到显著提高,即添加了Sc和Zr的Al-Mg-Mn合金再结晶温度（450℃）比没有添加的合金（150℃）的高。Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的再结晶温度较高的主要原因是细小、弥散的Al 3（Sc,Zr）粒子对位错和亚晶界的钉扎作用。合金的再结晶形核机制为亚晶合并和亚晶长大的双重机制。     

热处理工艺对含微量Sc、Zr的Al-Mg合金力学性能及显微组织的影响

制备了成分为Al-5Mg-(0.10～0.30）Sc-(0.05-0.15）Zr的合金，测试了其不同状态下的拉伸力学性能σb、σ0,2和δ，采用金相显微镜，透射电镜观察分析了其不同状态下的显微组织结构。结果发现：微量Sc、Zr的添加明显提高了Al-Mg合金的强度，细化了合金铸锭组织的晶粒尺寸，抑制了合金形变组织的再结晶，合金在热轧-冷轧后130℃3h退火得处理得到最佳力学性能，σb=406MPa，σ0.2=308MPa和δ=15%。