自然时效和Cu含量对AlMgSi（Cu）合金时效硬化行为的影响

利用硬度测试和透射电子显微镜观察,对Cu含量分别为0.0%、0.15%、0.8%（wt.%）的AlMgSi合金进行了较系统地显微组织结构和时效硬化行为研究。热处理状态为固溶淬火后直接180℃人工时效及固溶淬火后自然时效两周再180℃人工时效。结果表明：添加Cu可以抑制自然时效对180℃人工时效硬度峰值的负面作用;与固溶淬火后先自然时效两周再180℃人工时效峰值样品比较,固溶淬火后直接180℃人工时效峰值样品中针状析出相的数量密度较大;含0.15%Cu的合金峰值时效样品中只观察到β″析出相,而含0.8%Cu的合金峰值时效样品中观察到β″和Q″析出相;与不含Cu和含0.15%Cu的合金比较,含0.8%Cu的合金时效峰值出现时间延迟。这种现象与Q″相的析出有关,因为析出Q″相需要额外的时效时间。     

固溶处理后镁铝合金时效峰值硬度时微观结构的电子显微分析

用显微维氏硬度计、金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究分析了Mg-10.33wt.%Al-1.26wt.%Zn合金固溶后的时效硬化规律。实验结果表明AZ91(Mg-9wt.%Al-1wt.%Zn-0.2wt.%Mn)合金添加少量的Al后固溶强化和时效强化效果均有显著提高。实验的时效硬度曲线表明:固溶处理后的Mg-10.33wt.%Al-1.26wt.%Zn合金在473K时效10 h获得最佳时效强化效果。经过分析,进一步证实Mg-10.33wt.%Al-1.26wt.%Zn合金固溶后时效过程中单位体积内的连续析出相γ-Mg17Al12相颗粒的数目(Nv)越大,样品的显微硬度值越高。     

Mg-Al-Zn-Sn合金时效析出的γ相颗粒数密度的测定

Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn-4.0wt.%Sn合金样品在523 K温度下时效后,析出大量γ-Mg17Al12颗粒。利用会聚束电子衍射的方法测量样品的厚度,进而计算γ相颗粒的数密度Nv。结果表明在Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn-0.2wt.%Mn合金中,添加一定量的Sn元素后促进了γ-Mg17Al12相颗粒的析出。     

Cu-Cr-Zr合金时效析出相的研究

利用高分辨电子显微镜（HRTEM）及系列欠焦像出射波函数重构技术,探明了在大气环境下,Cu-Cr-Zr合金峰值时效时存在氧化物析出相。研究结果表明：Cu-Cr-Zr合金经950℃×1.5 h固溶处理、450℃时效6 h硬度达峰值;此时样品中除早期的具有花瓣状应变场衬度的共格析出相外,另一类强化相为圆盘状形貌的CuCrO2;该氧化物析出相为三方晶系,空间群为R 3 m（166）,与基体具有特定取向关系：[011]Cu//[010]CuCrO2,（111）Cu//（003）CuCrO2,惯习面为{111}Cu。     

Mg/Si含量比值对Al-Mg-Si合金析出行为的影响

采用显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及能谱仪,研究了不同Mg/Si含量比的Al-Mg-Si合金在不同时效温度下的时效析出行为.合金为Mg含量相同,Mg/Si摩尔比接近2.0、1.0和0.5的三种A、B和C合金(合金总含量依次增多).结果表明:Mg/Si含量比对析出动力学有很大影响,温度越高Mg/Si摩尔比对时效动力学影响越大.SEM分析表明:Si含量越高的合金,晶界析出相越连续且尺寸越大,并有一定的晶界无析出带.HRTEM分析表明:过时效阶段,β′相的形成跟Mg/Si比和温度有关;两种时效温度下,在A合金中均析出β′相;而B和C合金在180℃时效主要析出β″相,250℃时效时,B合金中易形成TypeB相,C合金可析出TypeA、TypeB和TypeC三种相.     

1250℃烧结Fe-28 Al-5 Cr（at．％）合金结构的透射电子显微学表征

利用透射电子显微镜（TEM）研究了一种在1250℃下热压烧结的Fe?28Al?5Cr （at．％）合金的显微结构。研究结果表明：基体由DO3型有序相Fe3 Al组成,Cr以固溶方式存在于基体中。α?Al2 O3主要沿Fe3 Al晶界析出,晶内也有少量分布。这些α?Al2 O3析出相颗粒表面通常会形成尖晶石结构的FeAl2 O4包裹层。同时发现基体三叉晶界处有孔洞的形成,且孔洞中松散填充着α?Al2 O3颗粒。在Fe3 Al晶内存在着a／2＜110＞刃型全位错。     

镁铝锌钇合金微结构的电子显微研究

添加适量稀土元素钇后,镁铝合金高温力学性能会得以改善。本文利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),对693 K保温24 h的Mg-9.0wt.%Al-2.2 wt.%Zn-6.1wt.%Y铸态合金样品的微结构进行了研究。实验结果表明,显微组织相组成是基体α-Mg、晶界处γ-Mg17Al12、晶胞内的Al2Y、τ-Mg32(Al,Zn)49及-Al5Mg11Zn4相。确定了-Al5Mg11Zn4相与α-Mg基体间的取向关系是(10 10)α//(106),[51053]α//[010]。     

7xxx系AlZnMgCu铝合金早中期时效强化析出相的研究

用高分辨透射电镜（HRTEM）和显微维氏硬度计细致地研究分析了7xxx系AlZnMgCu铝合金的单级时效硬化和强化相析出行为,从不同的晶体学方向跟踪观察了硬化析出相形貌和晶体学演变规律。结果表明：在120℃保温时效该合金具有很明显的时效硬化特性,时效4 h硬度即为210 HV,时效20 h达到峰值227 HV;继续时效,存在一个较长时间的时效平台。GPII区在时效最初10 min后即迅速形成,与基体完全共格;η′相由GPII区发展而来,在时效8 h左右形成,也与基体完全共格;合金峰值时效是GPII区与η′相联合起主要强化作用。时效202 h,观察到初期的η相。没有观察到所谓{100}面上的GPI区。     

Al-Mg-Si-Cu合金中晶界和晶内析出相粗化规律的研究

采用显微硬度测试仪、扫描电镜和透射电镜观察及能谱分析,研究了Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金的晶界析出规律和晶内析出相的粗化机制。结果表明:180℃时效处理的Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金晶界处存在富Si相和Q相两类不连续分布的析出相,它们的尺寸分别约为1 mm和几十纳米;时效0.5 h时晶界处有少量富Si相,时效5 h时晶界富Si相明显增多,时效36 h时富Si相开始粗化且间距变大,再进一步时效其形貌和分布变化不大;晶界Q相与相邻晶粒铝基体的界面取向关系是:[510]Al//[1120]Q;时效36 h晶内开始出现粗化析出相,且随时效继续进行合金晶内析出大量粗化相,存在明显的晶界无析出带现象。晶内粗化析出相主要含有Si元素,呈片状、球状和棒状3种形貌。其中,棒状Si析出相是沿〈001〉Al方向生长的,且〈112〉Si//〈001〉Al,{111}Si//{010}Al。     

多级时效对Al-Mg-Si(Cu)合金力学性能和显微结构的影响

本文通过透射电镜观察、差示扫描量热分析(DSC)和硬度测试等方法研究了6061铝合金在多级时效处理过程中力学性能和显微结构演变的规律.其中,T6I6热处理为先进行固溶处理,淬火后进行180℃预时效,然后在65℃中断时效,最后在180℃再次时效,120/T6I6热处理则将预时效温度改为120℃.结果表明,T6I6热处理不会明显提高合金的峰值硬度,合金强度与析出相类型、尺寸和分布有关系.120℃预时效后中断时效时继续形成GP区或β″前驱相,而180℃预时效后中断时效对显微结构的影响较小.120/T6I6的中断时效过程析出的主要是尺寸较小的GP区或β″前驱相,它们在再时效阶段不能成为析出相的形核点.T6I6在中断时效前GP区和β″前驱相基本全部析出.T6I6热处理和120/T6I6热处理均没有使峰值硬度明显增加,而且120/T6I6会拖延峰值时间.     

三级时效7 N01铝合金微观结构与力学性能关系的研究

本文针对一种有实际应用前景、经历了三级时效的7N01铝合金,采用透射电镜观察和力学性能测试,系统研究了该合金力学性能与析出相微观结构的关系。研究结果表明,该种经历了三级时效状态的7N01铝合金,相比直接人工热处理的材料,屈服强度和抗拉强度均可获得显著提高,同时不损失延伸率。透射电镜观察发现,峰值时效状态下合金的主要强化析出相为η′相和GP区。而且自然时效形成的合金元素原子集团中有GP区生成,它们在人工时效阶段可以直接转化为η′相颗粒。经三级时效处理的合金强度在一定范围内与自然时效阶段形成的GP区的多少密切相关。     

7150铝合金时效时晶界析出行为的研究

本文采用透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDAX)对人工时效条件下晶界无析出带(PFZ)的演变规律进行研究.实验选用同一投影方向测量PFZ的宽度,结果表明PFZ的宽度对时效温度的敏感性远远高于对时效时间的敏感性.时效温度越高PFZ越宽,而在同一时效温度下PFZ的宽度并不随时效时间的延长而宽化.PFZ的宽度与相邻两个...     

不同热处理工艺对Al-3.8Zn-1.6Mg铝合金微结构 与腐蚀行为作用的探讨

本文针对一种经历了三级时效后获得优良力学性能的7N01铝合金,采用慢应变速率拉伸、剥落腐蚀测试,并采用透射电镜系统研究了该合金局部腐蚀行为与微观结构的关系.结果表明,三级时效状态的7N01铝合金,相比直接热处理(T4、T5、T6)的材料,其抗应力腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能均可获得显著提高.透射电镜观察发现:T4状态合金中晶界析出相以细小的GP区以及溶质原子团簇为主,且晶界处元素分布均匀;T5状态合金中晶界析出相粗大,存在晶界无析出带(PFZ),Zn、Mg元素于晶界析出相处富集;T6状态合金中晶界析出相细小且接近连续分布,Zn、Mg元素于晶界析出相处富集;虽然三级时效工艺后Zn、Mg元素也于晶界析出相处富集,但晶界析出相粗大且断续程度加大,形成较宽的耐腐蚀的PFZ,因此有着更好的抗腐蚀性能.     

激光快速成形TA15钛合金热处理组织及其力学性能

采用激光快速成形方法制备了TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金厚壁件,研究了不同退火温度对激光快速成形TA15钛合金组织和室温拉伸力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,粗大β晶内的初生α相板条体积分数减少,而β转变组织体积分数增加,且β转变组织形貌由板条状(β)→层片状(α+β)→细层片状(α+β)转变。力学测试结果表明,经940 ℃/1 h,空冷热处理后,激光快速成形TA15钛合金室温拉伸力学性能达到最优;而当退火温度大于等于970 ℃时,其室温拉伸力学性能大幅度降低,拉伸断口扫描电镜(SEM)照片表明,室温拉伸断裂为脆性断裂。     

Isothermal Ageing of SnAgCu Solder Alloys: Three-Dimensional Morphometry Analysis of Microstructural Evolution and Its Effects on Mechanical Response

Due to the high homologous temperature and fast cooling rates, the microstructures of SnAgCu (SAC) solders are in a meta-stable state in most applications, which is the cause of significant microstructural evolution and continuous variation in the mechanical behavior of the joints during service. The link between microstructures evolution and deformation behavior of Sn-4.0Ag-0.5Cu solder during isothermal ageing is investigated. The evolution of the microstructures in SAC solders are visualized at different scales in 3D by using a combination of synchrotron x-ray and focused ion beam/scanning electron microscopy tomography techniques at different states of ageing. The results show that, although the grain structure, morphology of dendrites, and overall volume fraction of intermetallics remain almost constant during ageing, considerable coarsening occurs in the Ag₃Sn and Cu₆Sn₅ phases to lower the interfacial energy. The change in the morphometrics of sub-micron intermetallics is quantified by 3D statistical analyses and the kinetic of coarsening is discussed. The mechanical behavior of SAC solders is experimentally measured and shows a continuous reduction in the yield resistance of solder during ageing. For comparison, the mechanical properties and grain structure of β-tin are evaluated at different annealing conditions. Finally, the strengthening effect due to the intermetallics at different ageing states is evaluated by comparing the deformation behaviors of SAC solder and β-tin with similar grain size and composition. The relationship between the morphology and the strengthening effect due to intermetallics particles is discussed and the causes for the strength degradation in SAC solder during ageing are identified.     

激光喷丸对Ti-6Al-4V钛合金中高温性能影响研究

为了研究激光喷丸对中高温条件下Ti-6Al-4V钛合金残余应力、微观硬度及金相组织演变的影响,采用高功率、短脉冲Nd:YAG激光器对Ti-6Al-4V钛合金表面进行了激光冲击,并将冲击后的试样分别置于400℃,500℃,550℃和600℃的温度下进行了1h的保温处理。利用X射线衍射仪对强化区域的残余应力进行了检测,通过扫描电镜及透射电镜对微观组织进行表征,探究了强化效果与晶粒尺寸、位错运动间的联系。结果表明,激光喷丸处理在试样表层诱导产生较大幅值残余压应力,显微硬度提高;经550℃热处理1h后,残余应力影响层深约为100μm;经400℃、600℃热处理1h后,试样表层微观硬度分别下降了8.3HV和20.1HV;热处理后,晶粒尺寸总体呈现增大趋势。激光喷丸处理可以有效提高Ti-6Al-4V钛合金中高温力学性能。     

基于频域衰减系数的Al Cu Mg铝合金激光超声评价

本文采用激光超声无损检测技术对Al Cu Mg铝合金进行检测,通过变分模态分解法(Variational Modal Decomposition,VMD)提取了激光超声信号的频域衰减系数,并通过扫面电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验和显微硬度试验等实验方法对Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行检测,将激光超声频域衰减系数和Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行耦合。结果表明:衰减系数与析出相含量、平均晶粒尺寸力学性能均有一定的相关性,激光超声检测方法可以识别Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能变化趋势,这为Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能的非接触、快速无损评价提供了一个新方法。     

Influence of 0.03?wt.% Carbon Black Addition on the Performance of Sn-3.5Ag Lead-Free Solder

In an effort to improve the performance of lead-free solder, Sn-3.5?wt.%Ag (Sn-3.5Ag) solder alloy with 0.03?wt.% carbon black was prepared under high pressure (5.5?GPa) and high temperature (1200°C). We have investigated the microstructure, melting behavior, and mechanical properties of the alloy using x-ray diffraction, differential scanning calorimetry (DSC), Vickers hardness testing, tensile testing, and scanning electron microscopy (SEM). The melting point was found to be unchanged, while the hardness and the tensile strength increased with the addition of carbon black. SEM images showed that the average thickness of the intermetallic compound (IMC) layer decreased with the addition of carbon black, indicating improvement in solder joint reliability.