稀土对6063铝合金型材显微组织和力学性能的影响

本文研究了添加不同含量稀土的高纯和工业纯6063铝合金,得到了稀土对6063铝合金显微组织引起的一系列变化,提出了6063铝合金加入稀土后原时效工艺应作的修改。     

合金元素Ce对Mg-Y-Zr稀土镁合金显微组织和力学性能的影响

镁合金是最轻的商用金属结构材料,大多为密排六方体结构,常温下难以产生变形,较低的塑性极大地限制了镁合金的应用。提高镁合金的变形温度可以激活镁合金的棱柱面滑移系和锥面滑移系,进而提升镁合金的塑性,使其产生大变形,降低生产成本,拓宽应用范围。但是,镁合金在高温下极易燃烧并发生氧化,现有的阻燃系镁合金力学性能并不理想。为了增加镁合金的应用范围,提高镁合金的变形温度,就要改善阻燃系镁合金的力学性能。为了研究出拥有良好力学性能的阻燃镁合金,本文选择Mg-3Y-0.6Zr基础合金,通过添加不同含量的Ce元素,熔炼Mg-3Y-x Ce-0.6Zr(x=0,0.7,1.5,2.0,3.0,4.5)合金,并且通过对其进行金相(OM)组织观察,力学性能测试,能谱(EDS)测试以及扫描电镜(SEM)分析研究了合金的显微组织、力学性能、元素分布及断口形貌。研究表明,在Mg-3Y-0.6Zr合金中适量加入Ce元素能够细化合金的显微组织,提升合金力学性能。与其他待测合金相比,Mg-3Y-1.5Ce-0.6Zr合金的综合力学性能最佳,其延伸率为21%,抗拉强度为184.71 MPa。     

Ce对A36船板钢显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和室温拉伸等检测技术研究了A36稀土船板钢的组织与力学性能。结果表明,在钢中添加稀土会细化和均匀组织,使铁素体晶粒明显变小,带状珠光体组织更加弥散地分布在铁素体基体中。稀土元素的加入能改善钢的力学性能,使抗拉强度提高了6%,屈服强度提高了8%,断面收缩率和伸长率均有提高。通过拉伸断口的宏观和微观形貌分析,A36稀土钢的断口呈韧性断裂,断口韧窝明显变深变小,在韧窝底部有球状夹杂物出现,经能谱分析,夹杂物主要是稀土硫氧化物和铝酸盐。     

La和Y对细化后A356铝合金显微组织的影响

利用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备研究了稀土金属La和Y对经AlTiB和AlSr细化后的A356铝合金α-Al枝晶和共晶Si相显微组织的影响及作用机理。研究表明,金属La和Y加入A356铝合金后以AlSiLa或AlSiY的形式存在于α-Al相晶界中。La和Y不仅对A356铝合金共晶硅相具有明显的变质效果,而且对α-Al晶粒有细化作用。其中Y变质共晶硅和细化α-Al晶粒的效果均优于La。     

稀土Ce对3003铝合金组织性能的影响

在3003铝合金中添加不同含量的稀土Ce,研究Ce对铝合金组织性能的影响。采用SEM、EDS等方法对合金显微组织进行分析,并对合金维氏硬度进行测试。结果表明,3003铝合金中板条状组织为Al_4Mn,分布于黑色的Al基体上。随着Ce含量的增加,合金晶粒显著细化,且析出少量针状、片状或颗粒状白色组织Al_3Ce,同时合金显微硬度逐渐提高。当合金中Ce含量为0.35%时,合金固溶达到饱和;3003铝合金中最适宜的Ce含量为0.35%。     

Ce对IF钢显微组织和力学性能的影响

采用向IF钢中添加微量Ce元素的方法,研究不同Ce含量对IF钢组织和性能的影响。借助于金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和万能拉伸试验机等检测手段,对添加Ce的IF钢的显微组织、夹杂物和力学性能进行了表征和分析。结果表明,IF钢中加入微量Ce可明显改善钢的显微组织,晶粒得到细化,且随着Ce含量的增加,分布更加均匀;同时钢中夹杂物得到变性,由原来多边形的Al2O3和TiN复合夹杂转变为椭球状或球状的含Al、Ti的稀土复合夹杂。钢中Ce含量达到0.0042%时,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及洛氏硬度比未加Ce的IF钢分别提高了44%、37%、13%和59%。     

稀土细化剂对半固态A356铝合金等温热处理组织的影响

利用低温浇注与晶粒细化法制备了半固态A356铝合金坯料,研究了在细化剂作用下等温热处理工艺条件对其组织的影响规律.研究结果表明,稀土细化剂的加入对试样等温热处理前的铸态组织和热处理后的加热组织都有明显的改善作用,且稀土细化及低温浇注共同作用时,所获得的半固态非枝晶A356铝合金试样等温热处理最佳工艺条件为583℃下保温30 min,此时坯料触变性良好,其晶粒平均圆度达到0.83,晶粒平均等积圆直径达到80μm.     

Al-Ti-B对A356铝合金组织和性能的影响

利用Al-5Ti-1B直接变质和细化A356铝合金原铝液,然后观察金相显微组织和测试抗拉强度、延伸率。通过对比变质与未变质的组织性能,分析了Al-5Ti-1B的变质效果,当添加0.65%Al-5Ti-1B时,组织得到明显细化,综合力学性能好。     

熔体冷却速度对稀土Y变质A356铝合金微观组织及拉伸性能的影响

对不同熔体冷却速度所制备稀土Y变质A356铝合金的显微组织及拉伸性能进行了研究。结果表明,随着熔体冷却速度的降低,初晶α-Al晶粒变得粗大且分布凌乱,其二次枝晶间距增大;共晶硅由颗粒状、纤维状转变为片状、针状;合金的拉伸性能显著下降,拉伸断口由韧性断裂向脆性断裂转变。稀土Y对熔体冷却速度较敏感,需在较大的熔体冷却速度下才能使共晶硅按变质形态生长。     

A356铝合金轮毂Si偏析现象及力学性能

采用扫描电镜、金相显微和拉伸实验等分析了低压铸造A356轮毂的组织,建立了Si偏析现象的表征方法,并探讨了铸件SDAS值和Si颗粒平均面积对其力学性能的影响。结果表明:采用共晶面积分数、Si颗粒平均面积和长径比可以很好地表征Si偏析程度; 轮毂轮辐中部R角处共晶面积分数、Si颗粒平均面积、长径比和SDAS值分别为34.83%、11.33 μm2、2.46和56.89 μm,相应的UTS、YS和EL值分别为229.02、152.67 MPa和5.34%,轮毂Si偏析程度越高的部位,其力学性能也越差。在分析铸件拉伸性能时,应综合考虑SDAS与Si偏析的影响。并且给出了解决Si偏析问题的具体措施。      

稀土对铝合金力学性能影响的研究进展

在合金中添加少量稀土能对其组织和力学性能产生显著影响。综述了国内外铝合金中添加稀土的研究现状;探讨了稀土的作用机制;分析了稀土对铝合金晶粒大小、屈服强度等产生的影响;并对稀土在铝合金中的应用前景进行了展望,为推广稀土在铝合金中的应用以及对增强铝合金综合性能的研究提供参考。     

应变速率对7055铝合金显微组织和力学性能的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对7055铝合金进行了多道次热模拟压缩试验,利用TEM分析合金在不同应变速率条件下热压缩组织特征,观察合金在热处理后的金相组织形貌并进行力学性能测试,研究了热变形应变速率对7055铝合金显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:在较低的热变形应变速率(0.01 s-1)条件下合金发生了部分动态再结晶,并且在经随后的热处理后亚晶数量减少,再结晶数量增多。随着应变速率的增大,合金中的亚晶尺寸减小,位错密度增大。热处理后合金的再结晶体积分数越小,合金的力学性能也越高,当热变形应变速率为1 s-1时,合金经热处理后合金再结晶体积分数约为45%,合金呈现最高的强度性能。     

稀土对X80管线钢显微组织和力学性能的影响

应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了铈对X80管线钢显微组织、夹杂物以及力学性能的影响。结果表明,稀土元素改善了X80管线钢显微组织,使铁素体趋于针状铁素体;改变了夹杂物的形貌和大小,使夹杂物球化;加微量稀土元素铈使抗拉强度提高了9%,试样断口韧窝更加均匀,韧窝中出现了细小的稀土复合夹杂物。     

Ce对A356合金的影响及细化机制的研究

研究了Ce对A356铝合金晶粒细化的效果以及对其力学性能的影响。结果表明:在未添加稀土Ce时,A356铝合金结晶时,其中的初生相α-Al呈现为粗大的树枝状。在添加不同量的稀土Ce时,A356铝合金中的初生相α-Al明显得到细化,树枝状晶转化为等轴晶。在Ce合金添加量为0. 1%时其细化效果最好,α-Al的等效直径和形状因子均达到最优水平,分别为24. 5μm和0. 61;二次枝晶臂间距最小,平均二次枝晶臂间距为14. 63μm;其力学性能也达到最佳,抗拉强度和延伸率分别为165. 89 MPa和3. 5%,合金的硬度为HV 77. 6。添加量超过0. 1%时,其细化效果会随着添加量的增加而逐渐减弱。稀土Ce对于合金晶粒细化比较符合异质形核理论,Al-Ce中间合金中的Al11Ce3和α-Al具有相似的晶体结构,而且晶格常数也能与之相对应。在A356合金液中添加Al-Ce中间合金时,Al11Ce3粒子作为A356合金凝固时的异质形核点从而促进细化。     

熔体搅拌方式对半固态A356-0.5Ce合金凝固组织和力学性能的影响

结合双向间歇电磁搅拌与低过热度浇注复合工艺制备了凝固组织、拉伸性能较为理想的半固态A356-0.5Ce(质量分数)合金铸锭,通过OM分析铝熔体施加不同搅拌方式(无搅拌、30Hz单向连续电磁搅拌以及30Hz双向间歇电磁搅拌)对初生α相晶粒尺寸和形态的影响规律。结果表明,在30 Hz双向间歇电磁搅拌条件下初生晶粒细化球化程度较好,平均等积圆直径为35.9μm,形状因子为0.79。利用SEM研究了3种搅拌方式下合金铸锭的拉伸性能与断口形貌。相较于常规铸造,30Hz单向连续电磁搅拌和30 Hz双向间歇电磁搅拌作用下合金的抗拉强度由125 MPa分别增至143、176 MPa;延伸率由4.2%增至5.4%、7.8%,断裂机制由脆性解理断裂过渡为韧性断裂。     

混合稀土(La,Ce)对7A04铝合金组织与性能的影响

采用铸造的方法制备了La/Ce配比不同及含量不同的7A04铝合金,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、显微硬度和耐腐蚀性能测试等手段,研究了混合稀土(La, Ce)配比不同及含量不同对7A04铝合金组织和性能的影响。结果表明,添加一定量的混合稀土后,7A04铝合金主要由α-Al基体、MgZn₂和Al₂Cu第二相、Al₈Cu₄(LaCe)和Al₃(LaCe)稀土相所组成,其中稀土相主要呈块状和骨骼状分布于晶界处,有效抑制了晶粒的生长,铝合金晶粒得到明显细化;铝合金的显微硬度和耐腐蚀性能均随稀土含量的增加呈先增大后减小的变化趋势,在La/Ce配比为7∶3、含量为0.8%时铝合金的硬度值最大为225 HV0.3,相对未添加稀土的铝合金硬度提高了31%;在La/Ce配比为5∶5、含量为0.5%时铝合金的腐蚀速率和腐蚀电流密度值最低,容抗弧半径最大,其耐腐性能最好。     

热挤压对喷射沉积7055铝合金显微组织和力学性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备工业规格7055铝合金锭坯,研究热挤压工艺对喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能的影响。采用电子背散射衍射技术对经不同热挤压后7055铝合金的织构进行研究。结果表明,喷射沉积锭坯组织为等轴状晶粒,均匀细小(30~50μm),基体中不存在枝晶型偏析。由于喷射沉积工艺本身的特点,在合金中存在大量的显微疏松缺陷。沉积锭坯经过热挤压致密化后,合金力学性能显著提高,抗拉强度σb为390 MPa,伸长率δ为13.3%,表明热挤压工艺可有效消除疏松缺陷,从而充分发挥出喷射沉积工艺的优越性。EBSD分析表明,挤压后沿着挤压轴方向形成丝织构,主要为?001?与?111?两种织构。     

高温预析出对Al-Zn-Mg-Cu铝合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜和IEM观察和力学性能测试,分析了固溶后高温预析出处理对Al-Zn-Mg-Cu铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:高温预析出可在晶界形成不连续的析出相,465℃预析出在保证合金硬度的同时,使抗应力腐蚀性能提高,随着预析出温度的降低合金的电导率和抗应力腐蚀开裂性能均得到提高。     

A356铝合金的铸造方法对其组织和性能的影响

通过电磁搅拌＋连续铸造、人工搅拌＋连续铸造和常规铸造3种方式制备了A356合金，重点研究了铸造方式对合金组织和性能的影响。研究结果表明，与常规铸造相比，电磁或人工搅拌＋水冷热顶铸造工艺制备的材料晶粒得到了较大的细化，针孔度和Si偏析都有显著的改善，针孔度由常规铸造的2～3级提高到1级，而Si偏析由常规铸造的0．10％～0．54％降低到0．08％～0．16％。电磁搅拌或人工搅拌＋连续铸造得到材料的硬度和冲击韧性较常规铸造也都有一定的提高，分别提高了0．2倍和3倍以上。     

Ce对Cu-Ni-Si合金显微组织及性能的影响

探讨了添加稀土Ce对Cu-3．0Ni-0．64Si合金显微组织及性能的影响,实验结果表明：添加适量的稀土元素Ce可起到净化、去质和细化晶粒的作用,同时改善了铜合金的抗拉强度和电导率。