Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg 合金组织和性能的影响

通过向合金中单独或联合添加微量的Sc、Zr、Ti,研究了Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg合金微观组织、再结晶抗力及力学性能的影响.研究结果表明合金中单独添加0.2%Sc,使合金的再结晶抗力、硬度和强度明显增加而塑性明显下降,但对合金没有晶粒细化效果.Sc、Zr复合合金化明显改善了Sc对晶粒的细化能力和再结晶抗力,合金的强度和硬度也进一步增加,但对塑性的影响不大.添加0.036%Ti进行Sc、Zr、Ti复合合金化使合金具有最佳的晶粒细化效果和再结晶抗力,但对合金的力学性能影响不大.原因在于Sc、Zr、Ti复合合金化降低了Al-Al3Sc共晶点,而且Zr、Ti可以代替部分Sc形成Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子,有利于凝固过程中形成与α-Al具有良好晶格匹配性的一次Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子及挤压和退火过程中二次复合粒子的析出.这些大量的、弥散分布的、与基体共格的粒子可以有效地阻止位错的运动和亚晶界的迁移,从而产生良好的细晶强化、弥散强化和亚结构强化效果.     

微量钪和锆对2618铝合金铸锭组织的影响

研究了在2618合金中添加0.3％Sc和0.3％Zr后的合金铸态及均匀化退火组织。采用金相显微镜观察合金中化合物的形貌及分布,用扫描电镜能谱分析其成分。结果表明:合金中生成的一次Al_3(Sc,Zr)相质点可作基体形核核心,对枝晶网有细化作用,从而导致铸锭枝晶间化合物分布更均匀。均匀化退火后基体中有大量弥散相析出,但很难发现有含Cu和Sc、Zr的难溶化合物出现。     

微量Sc、Zr对Al-Mg合金的组织和力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了添加微量 Sc、Zr的 Al- Mg合金不同处理态的显微组织与力学性能。结果表明 :微量 Sc、Zr对 Al- Mg合金的铸态组织有强烈的细化晶粒作用 ;对力学性能具有明显强化 ,其强化机制为细晶强化、亚结构强化和弥散相质点的直接强化作用。     

Cu对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响

采用WS-4型非自耗电弧炉制备了含Cu的牙科用Ti-10Zr-xCu合金系,通过物相分析、显微组织观察、硬度和磨损性能测试等手段,研究Cu元素对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响。结果表明,该系列合金由α主相和少量的β相组成,随Cu含量的增加,合金中β相比例增大,且细晶强化作用逐渐加强。合金的维氏硬度从230 MPa增加到290 MPa,比Ti-10Zr合金高5%～26%。同时,随Cu含量增加,合金粘着磨损、磨粒磨损作用逐渐减弱,耐磨性显著提高。当铜含量为3%时,合金具有最好的综合力学性能。     

微量合金元素Ti、Zr、Sc对5A06铝合金棒材粗晶组织的影响

考察了微量合金元素Ti、Zr、Sc及其复合作用对5A06合金粗晶组织的影响,并对合金挤压棒材形成粗晶组织的机理进行了探讨。结果表明:5A06合金挤压时主要以动态再结晶为主,粗晶组织主要是在挤压生产过程中产生的。单独增加Ti的含量,或者添加Ti、Zr元素,对抑制和消除合金挤压棒材粗晶组织的效果不明显;采用微量合金元素Ti、Zr、Sc共同复合,充分发挥合金元素Ti、Zr、Sc复合微合金化抑制合金再结晶的作用,可有效抑制合金挤压棒材粗晶组织的形成。     

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。      

碳含量对激光熔覆马氏体不锈钢组织性能的影响研究

采用激光熔覆工艺,在试样表面制备了不同碳含量的不锈钢熔覆层,并对其组织结构、耐磨及耐腐蚀性能进行了研究.结果表明:不锈钢合金粉末中碳含量由0.05 wt.％提高至0.2 wt.％时,熔覆层中γ-Fe相逐渐增多,α-Fe相逐渐减小.对于熔覆层性能方面,碳元素含量的增加有利于提高熔覆层的硬度和耐磨性能,但会降低熔覆层的耐蚀...     

铸态钇锆合金的组织结构及维氏硬度的研究

为了研究Zr对钇合金铸态组织结构、元素分布和维氏硬度的影响,本文使用磁悬浮感应熔炼,对钇合金进行5次熔炼,得到成分偏差小于0.3%、杂质含量低于0.05%、表面质量好的钇合金铸锭。采用X射线衍射（XRD）对合金的物相结构进行标定,随着Zr含量的添加,合金中α-Zr的特征峰逐渐明显,且Y在铸态合金中显示出了固溶度的扩展,对α-Y的晶格参数进行计算,得到室温下Zr在铸态合金中的极限固溶度,约为4%（质量分数）。使用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）对合金的组织进行分析,当Zr的含量小于5%时,钇锆合金组织由简单的等轴晶组成;当Zr的含量大于5%时,晶界处有共晶组织出现。随着Zr含量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,说明Zr对Y合金有显著的晶粒细化的作用。经EDS检测,元素Zr主要在晶界位置分布。使用数显维氏硬度计对材料的维氏硬度进行测量,发现当Zr的添加量为1%～20%时,合金元素Zr的添加会增强钇合金的维氏硬度。     

Nd对Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金组织、力学性能及腐蚀行为的影响

研究稀土Nd对均匀化态Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金组织、力学性能及腐蚀行为的影响.通过真空感应熔炼制备镁锂合金铸锭, 经均匀化处理(280 ℃, 24 h)得到均匀化态Mg-11Li-3Al-2Zn-xNd-0.2Zr(x=0, 0.5, 1.0, 1.5)合金.采用XRD和SEM分析合金的显微组织, 并对合金进行拉伸试验和断口分析.采用电化学法和析氢失重法研究合金在3.5 %NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明:Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金主要含有β-Li、AlLi、MgLi₂Al相, Nd的加入使合金中形成NdAl3相.随着Nd含量的增加, 合金的强度和塑性呈先增大后降低的趋势. Mg-11Li-3Al-2Zn-1Nd-0.2Zr合金表现出较优的力学性能, 其抗拉强度和延伸率相对于Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金分别提高了28.8 %和51.3 %.稀土Nd的添加使合金的耐蚀性能提高.      

过渡族元素Zr,Ti对Al—Sc合金高温力学性能影响

在Al-0.35Sc合金中加入不同含量的微量过渡族元素Zr,Ti，采用正交实验测定了这些含Zr,Ti元素的Al-0.35Sc合金的高温（270℃）力学性能，研究了Zr,Ti加入量、时效温度、时间对合金的高温力学性能的影响。并应用透射电镜，观察了微观组织，分析高温强化机理，观察表明，加入Zr,Ti的合金中第二相粒子细小。270℃温度条件下，Al-0.35Sc-Zr-Ti合金的高温力学性能高于Al-0.35Sc合金。高温状态下，共格强化、亚晶强化、晶界强化三种机理共同起作用。     

时效对超高强含钪铝合金组织和性能的影响

采用维氏硬度测量、室温拉伸性能测试和显微组织结构分析,研究了不同时效制度下Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金的力学性能、腐蚀性能和显微组织。结果表明,合金具有显著的时效硬化效应,随时效温度的升高,合金达到时效硬度峰值的时间缩短。合金适宜的时效制度为120℃/24 h。此时,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和维氏硬度分别为696 MPa、654 MPa、11.1%和211.2 HV。合金中主要强化相为GP区和η′相,主要强化作用为沉淀强化及弥散强化。时效过程中Al3Sc和Al3(Sc,Zr)质点表现出较强的热稳定性;合金抗晶间腐蚀能力随时效时间的延长而增强。     

添加Ag对Cu-15Ni-8Sn 合金组织及性能的影响

通过对不同Ag含量的Cu-15Ni-8Sn合金铸态、固溶态和时效态的微观组织进行分析,研究了Ag添加对 Cu-15Ni-8Sn 合金组织及性能的影响。结果表明,适量Ag元素的添加能够减少铸态Cu-15Ni-8Sn合金 的枝晶间距,抑制显微偏析,改善合金的铸态组织。此外,当Ag含量为0.2 wt.%~ 0.5 wt.% 时,可有效抑制时效过程中不连续沉淀相的析出,从而改善合金的力学性能。但是,当Ag添加量大于等于0.5 wt.% 时,对不连续沉淀的抑制效果减弱。     

Cu含量对7xxx系铝合金力学性能及腐蚀性能的影响

文章以添加不同Cu含量(wt.%)(1.4%～2.6%)的Al-Zn-Mg-xCu-Ce-Zr合金为研究对象,通过OM、TEM以及室温拉伸、剥落腐蚀、电化学腐蚀等实验,研究Cu元素对铝合金组织及性能的影响规律。结果表明,随着Cu含量的增加,合金晶内析出相的平均尺寸先减小后增大,合金的力学性能呈先升高后降低的趋势,抗腐蚀性能逐渐降低。当Cu含量为2.2%时,合金晶内析出相的平均尺寸最小且表现出最高的力学性能;当Cu含量为1.4%时,合金表现出最佳的综合性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为682MPa、605MPa和13.8%;腐蚀电流密度为1.496×10^-5A/cm²。     

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.      

过渡族元素Zr,Ti对Al-Sc合金高温力学性能影响

在Al－0．35Sc合金中加入不同含量的微量过渡族元素Zr,Ti,采用正交实验测定了这些合Zr,Ti元素的Al－0．35Sc合金的高温（270℃）力学性能．研究了Zr,Ti加入量、时效温度、时间对合金的高温力学性能的影响．并应用透射电镜,观察了微观组织,分析高温强化机理,观察表明,加入Zr,Ti的合金中第二相粒子细小．270℃温度条件下,Al－0．35SC－Zr－Ti合金的高温力学性能高于Al－0．35Sc合金．高温状态下,共格强化、亚晶强化、晶界强化三种机理共同起作用．     

稀土Nd对活塞用Al-Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了Nd含量对活塞用Al-Si合金的组织演变和力学性能的影响。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了Nd对该合金凝固过程中析出相的形貌和分布的影响。并对其力学性能进行了测试研究。结果表明:当Nd含量≤0.3%时,随着Nd含量的增加,α-Al基体得以细化。在Nd含量0.3%时,初生硅的等积圆直径较未添加Nd时减小了73%,当Nd含量增加至0.8%及以上时,合金中出现了富稀土相,其力学性能显著降低。Nd含量为0.3%的Al-Si合金的350℃抗拉强度较未添加Nd的Al-Si合金提高了29.8%。由于Nd元素聚集在AlCuNi相周围,造成了成分过冷,抑制了AlCuNi相的长大,AlCuNi相由粗大的骨骼状转变为细小的棒状。     

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.     

粉末冶金Mg-6Al-xZr合金的组织与力学性能

采用机械合金化和粉末冶金技术制备了Mg-6Al-xZr(x=0、3、6、9)(质量分数)合金,研究了Zr含量对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明:550℃烧结态合金的组织由Mg基体、Zr以及Mg17Al12相组成,同时存在大量微孔;随着Zr含量的升高,Mg基体晶粒尺寸以及孔隙均变小,合金显微组织细化;合金的硬度和抗弯强度随Zr含量的增加而提高;650℃复烧后Al元素向Zr颗粒内部扩散并生成中间相Al3Zr,合金的力学性能进一步提高。     

Zr离子注入对NiTi形状记忆合金表面硬度和耐磨性影响

研究了Zr离子注入参数（注入剂量和注入电流）对NiTi形状记忆合金表面成分、形貌、硬度和耐磨性的影响.发现Zr离子注入后,Zr离子浓度在NiTi合金表面呈高斯分布,同时降低了合金表面的Ni含量.Zr离子注入后合金表面形貌出现沟槽结构,合金外表层纳米硬度、杨氏模量和显微硬度明显提高.摩擦磨损实验结果表明,Zr离子注入降低了NiTi合金初始摩擦因数,显著延长了维持初始低摩擦因数的时间,同时使磨痕的宽度和深度分别减小了30%~50%和28%~50%.因此,选择适当的注入参数可以使NiTi合金获得最佳的耐摩擦磨损性能.     

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。