2A70耐热铝合金铸态组织分析及均匀化工艺研究

本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)及X射线衍射分析仪(XRD),分析2A70耐热铝合金的铸造组织,研究其合理的均匀化热处理制度。同时,采用Thermo-Calc热力学计算软件,模拟Al-2.4Cu-1.5Mg-1.1Fe-1.1Ni合金的非平衡凝固路径,分析2A70合金在凝固过程中的析出相种类,并计算该合金低熔点共晶组织的转变温度,为研究2A70合金的铸态组织及均匀化工艺提供理论依据。结果表明：模拟计算所得2A70合金在凝固过程中主要析出α-Al、Al2CuMg、Al2Cu、Al9FeNi、Al7Cu4Ni及Al7Cu2Fe,与实验分析结果一致,且计算所得低熔点共晶组织转变温度可近似替代实验结果;该合金合理的均匀化热处理制度为490℃?2~16h 520℃?2h,在高温长时均匀化过程中非平衡共晶组织得到较彻底的回溶,Al9FeNi、Al7Cu4Ni及Al7Cu2Fe难溶相未发生明显变化。     

Mg、Ce和Cu对2D70铝合金显微组织的影响

通过向2D70铝合金中添加不同含量的Cu、Mg和Ce,并借助OM、SEM和EDS等手段对铸态组织进行分析。结果表明,随着Cu含量增加,2D70铝合金中Al_9FeNi相逐渐减少,产生非平衡共晶反应,析出的共晶组织θ-Al_2Cu相呈花纹网状或者汉字形,当Cu含量过大时,析出降低合金性能的Al_7Cu_4Ni相和Al_7Cu_2Fe相。添加Mg后,多余Cu原子被捕获,形成片层状S-Al_2CuMg相,此时Al_9FeNi相受Cu的影响较小,几乎不再分解。加入Ce,导致Cu原子溶质再分配并充分溶解于基体中,提高了Cu在铝合金中的固溶度,晶界处不再出现大量难熔相,使合金显微组织均匀,并细化晶粒尺寸。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸锭的均匀化退火及组织演变

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、波谱分析(WDS)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC)等技术对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸态组织及均匀化退火过程中的组织演变进行研究。结果表明:该合金铸态组织存在严重的枝晶偏析,主要由α(Al)基体、α(Al)+Mg(Zn,Al,Cu)_2非平衡共晶组织以及少量的θ(Al_2Cu)相、Al_8Cu_4Ce相、Al_7Cu_2Fe相构成;均匀化退火过程中,大量层片状共晶组织溶入基体,同时转变生成Al_2Cu Mg相;合金的过烧温度为474.87℃;合金的最佳单级均匀化退火工艺为465℃、40 h,这与均匀化动力学方程测算结果接近;合金经(435℃,8 h)+(470℃,32 h)双级均匀化退火处理后,回溶效果更好,主要残留相为难溶的Al_2CuMg相,少量含Fe杂质相以及Al_8Cu_4Ce相。     

Ho添加对Al-Zn-Mg-Cu合金均匀化热处理过程中微观组织和性能演变的影响（英文）

通过SEM、OM和DSC,研究添加Ho的Al-Zn-Mg-Cu合金均匀化热处理制度,测试不同均匀化热处理过程中合金的电导率和硬度变化。结果表明,铸态合金中存在4种第二相:T(AlZnMgCu),Al_7Cu_2Fe,Al_8Cu_4Ho及S (Al_2CuMg),第二相导致合金元素分布存在严重微观偏析。合金在475℃均匀化热处理20 h后,T相完全回溶基体且未观察到S相,仅剩余Al_7Cu_2Fe和Al_8Cu_4Ho。硬度和电导率随T相的回溶而变化,T相的回溶使得合金硬度升高,电导率降低。同时,在475℃均匀化热处理5～20 h过程中,Al_3Ho相析出,这一现象引起硬度和电导率的升高。结合均匀化动力学分析,确定合金适宜的均匀化热处理制度为470～475℃/20～25 h。     

2D70耐热铝合金显微组织均匀化热处理

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、差示扫描量热、X射线物相分析研究2D70耐热铝合金半连续铸锭的结晶相及合理的均匀化热处理制度。结果表明:合金半连续铸锭中枝晶偏析严重,存在大量非平衡共晶相,其成分为α(Al)+θ(Al2Cu)+S(Al2CuMg),其初始熔化温度为505.4℃;在530℃温度以下进行均匀化时,合金中的难溶相Al7Cu2Fe、Al7Cu4Ni、Al9FeNi含量基本没有变化;合金合理的均匀化热处理制度为(490℃,16 h)+(520℃,16 h)。     

均匀化退火对5052含Er铝合金显微组织的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了单级、双级和三级均匀化热处理对新型5052含Er铝合金显微组织的影响。结果表明,合金经560℃/30 h高温均匀化热处理后,铸态组织中存在的非平衡共晶相大部分发生回溶,未溶的共晶相是Al_3Fe和Al-Fe-Er等富Fe相,第2级较低温的均匀化热处理有利于富Fe共晶相的球化和尺寸细化。研究结果还显示,均匀化制度显著影响析出相的析出行为。560℃/30 h单级均匀化后的缓冷过程中有大量杆状β′(Al_3Mg_2)和球状Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr相析出,但分布、尺寸很不均匀,析出相的总体积分数最高,为7.4%;第二级均匀化有利于细小均匀的Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr纳米析出相形成,其中第2级均匀化温度为150℃时更有利于其弥散形核,析出相数量密度最高(20.3μm~(-1))、尺寸最细小(平均半径14 nm);采用三级均匀化处理可以在控制粒子尺寸的前提下,获得较高的数量密度。     

Zr_(0.5)La_(0.5)Ni_(1.5)Fe_(0.5)储氢合金的制备及其显微组织

利用悬浮熔炼技术,合成了Zr0.5La0.5Ni1.5Fe0.5储氢合金,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)分析了热处理前后合金的显微组织。结果表明,Zr0.5La0.5Ni1.5Fe0.5热处理前主要由Zr Ni2、La Ni和少量Zr7Ni10相组成,而热处理后主要由Zr Ni2相和La Ni相组成。在凝固过程中首先从熔液中析出熔点最高Zr7Ni10相,然后析出熔点较高的C15型Laves相Zr Ni2,最后析出熔点较低的La Ni相,由于凝固速度较快,导致成分分配不均匀。热处理后,Zr Ni2相中的La元素减少,La Ni相中La和Ni的含量略有增加,Zr Ni2相晶间的杂相Zr7Ni10消失,合金成分分布更加均匀。     

2D70铝合金铸态及均匀化态的显微组织演变

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射物相分析(XRD)、差示量热法(DSC)等方法,研究了2D70铝合金铸态组织的相组成,对比观察了该合金铸态、常规均匀化态、高温均匀化态的显微组织.研究结果表明,该合金铸态组织由Al2CuMg、Al2Cu、Al9FeNi、Al7Cu2Fe、Al7Cu4Ni等相组成.DSC和XRD分析表明,单级均匀化处理后可使Al2CuMg基本熔入合金基体中,然而合金中仍存在部分高熔点共晶相,但其起始溶解温度已提高,这为双级均匀化创造了条件.合金铸锭经双级均匀化后高熔点的共晶相回溶的更充分.铸锭中的Al9FeNi、Al7Cu2Fe、Al7Cu4Ni等相在均匀化处理过程中基本不变.     

高Zn超强Al-Zn-Mg-Cu系合金的铸态及均匀化态组织

利用Thermo-cale软件计算及OM、SEM、XRD、DTA等分析手段,对比研究几种高Zn型超强Al-Zn-Mg-Cu系合金的铸态与均匀化态组织。结果表明:高Zn低Cu含量的7037、7056、7097铝合金铸态组织中主要存在a(Al)+Mg(Zn,Cu,Al)_2共晶组织,经多级均匀化热处理后非平衡结晶相基本溶解;高Zn高Cu含量的7095铝合金沿晶界呈网状分布的粗大凝固组织主要由a(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)_2相、T(AlZnMgCu)相以及少量的θ(Al_2Cu)相组成,经均匀化热处理后,仅存在少量AlZnMgCu相;高Zn低Cu含量合金凝固及均匀化组织中非平衡结晶相少的主要原因是合金成分远离极限固溶度曲线。     

Zn、Mg、Cu和Fe对Al-Ni共晶铸造合金组织与性能影响

为开发以Al-Ni共晶体系为基础的铸造铝合金,采用砂型铸造、挤压铸造工艺,对比研究了Zn、Mg、Cu和Fe等元素对Al-Ni合金的微观组织、热分析曲线和力学性能的影响。研究发现,Zn、Mg加入到Al-Ni合金中形成了具有时效强化作用的Al_2Mg_3Zn_3、MgZn_2相,而不与Ni反应形成新的第二相;Cu、Fe分别与Ni反应形成了大量的Al_3CuNi相、Al_9FeNi相。Zn、Mg和Cu的加入减少了共晶相的数量,增大了凝固区间,使Al-Ni合金的铸造性能下降,而Fe的加入缩小了凝固区间,使Al-Ni合金的铸造性能提高。对比力学性能发现,Zn、Mg是Al-Ni合金中最有效的强化元素,优于Cu、Fe。     

Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金均匀化工艺研究

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和差示扫描量热分析研究了Al-9.1Zn-1.9Mg-1.6Cu合金铸态与均匀化态显微组织及相组成演化规律。试验结果表明,该合金铸态组织中存在大量的非平衡低熔点共晶相,其初始熔化温度为475℃;合金铸态组织相组成包括α-Al、η-MgZn2及少量的Al7Cu2Fe相;在460℃以上均匀化后,该合金处于α-Al单相区,组织中非平衡低熔点共晶相均能固溶于基体内;465℃×24h是该合金适宜的均匀化处理工艺。     

Mg、Ag、Zn多元复合微合金化Al-Cu-Li合金在均匀化中的显微组织演变（英文）

利用光学显微镜(OM)、差示扫描热分析法(DSC)、电子探针(EPMA)、X衍射(XRD)等研究手段分析Mg、Ag、Zn复合微合金化的Al-3.8Cu-1.28Li(质量分数,%)合金在均匀化过程中的组织转变。结果表明:合金的铸态组织中存在严重的枝晶偏析,此时合金中含有TB(Al_7Cu_4Li)、θ(Al_2Cu)、R(Al_5CuLi_3)、S(Al_2CuMg)相以及少量的(Mg+Ag+Zn)复合相与AlCuFeMn相。当第二级均匀化时间为2 h时,第二相含量大幅度降低。随着均匀化时间的延长,T_B、θ、R、S和(Mg+Ag+Zn)复合相能全部溶入基体,从而合金的枝晶偏析消除,且合金的均匀化过程可以用一指数方程描述。但是AlCuFeMn相似乎转变成Al_7Cu_2Fe和AlCuMn相,其中Al_7Cu_2Fe的尺寸几乎不发生变化。     

合金成分对Al-Zn-Mg-Cu合金凝固结晶相的影响

采用Jmat-Pro热力学相图计算软件对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固过程及其结晶相形成规律进行了模拟。结果表明,Al-7.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金非平衡凝固过程中先后形成了Al_3Zr、α(Al)、Al_3Fe、Mg_2Si、Mg Zn_2和Al_7Cu_2Fe相。不同合金中的η(Mg Zn_2)、T (Al Zn Mg Cu)和S(Al_2Cu Mg)相的结晶温度区间分别为473.5～476℃、465～482℃和475～479℃。η(Mg Zn_2)、T(Al Zn Mg Cu)相的形成依赖于Zn/Mg比,且随着Cu含量的增加而减少。S(Al_2Cu Mg)相的生成量随Zn、Mg含量的增加而减少,随Cu含量的增加而增加。     

均匀化后冷却方式对大规格2219铝锭组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度和电导率测试等方法,研究了均匀化后不同冷却方式对2219铝合金铸锭组织与性能的影响。结果表明,铸态2219铝合金存在严重晶界偏析,晶界处的共晶组织呈蜂窝状;均匀化后共晶组织减少,沿晶界分布的主要为球状、块状的Al_2Cu相和针状的Al_7Cu_2(Fe,Mn)相;均匀化后直接水冷,晶粒内部基本没有析出物;随着出炉温度降低,晶内第二相含量增加、尺寸粗化,经时效后硬度下降,电导率上升。     

Al-Zn-Mg-Zr合金铸锭的均匀化

采用差示扫描量热分析确定Al-Zn-Mg-Zr合金均匀化处理温度和过烧温度,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和透射电镜研究合金铸锭均匀化过程中显微组织的演化,探索该合金的均匀化热处理工艺,研究铸锭均匀化动力学过程,并利用菲克定理构建均匀化动力学方程。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Zr合金由α(Al)固溶体、固溶了Cu元素的η-Mg Zn2相和非平衡共晶相T-Mg32(Al,Zn)49组成。随着均匀化温度的升高和时间的延长,非平衡共晶相溶入基体,晶内有弥散Al3Zr粒子析出,该合金的最佳均匀化热处理工艺为470℃退火16 h。     

Al-Cu-Li合金均匀化处理参数优化和微观组织演化（英文）

对Al-Cu-Li铸态合金进行单级和双级均匀化处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X衍射(XRD)和差热分析(DSC)研究合金元素分布和微观组织演化。结果表明:Al-Cu-Li合金铸态组织存在严重枝晶偏析,由晶内到晶界Cu元素分布十分不均匀,Mg、Zn、Mn和Ag变化不明显。晶界处存在大量的非平衡共晶相,主要包括Al_2Cu、含有少量Mg元素的Al_2Cu相,以及Al_2Cu Mg相。经双级均匀化(495℃/24 h+515℃/_24 h)处理后,大部分非平衡共晶相和部分第二相(Al_2Cu Mg和Al_2Cu Li)溶解到合金基体,但仍有部分富-Fe和富-Mn相残留在晶界不能回溶。Al_2Cu Mg相的熔点低于Al_2Cu相,两者分别在495和515℃先后溶解。通过均匀化动力学分析,确定Al-Cu-Li铝锂合金最佳的均匀化制度为495℃/24 h+515℃/24 h,该双级均匀化制度与动力学分析结果一致。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺

利用金相显微镜、差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。结果表明:该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8 h+530~535℃/22~24 h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg、Zn、Ag、Fe、Mn元素的Al Cu相和Al_2Cu相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu、Zn、Mg、Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al_2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu、Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

Cu含量对大应变轧制Al-Cu-Mg合金微观组织及力学行为的影响

采用光学金相显微镜、X射线衍射、拉伸试验、扫描电镜、透射电镜等技术,研究Cu含量对Al-Cu-Mg合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态Al-Cu-Mg合金中存在明显的树枝晶,沿晶界分布着大量块状S(Al_2CuMg)和θ(Al_2Cu)析出相。均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本熔入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,3种Al-Cu-Mg合金中均得到典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相、θ(Al_2Cu)相和T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,沿晶界呈连续而均匀分布。经时效处理后,3种Al-Cu-Mg合金均表现出优异的综合力学性能,Cu含量为2%(质量分数)时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为507 MPa、430 MPa和10.3%;合金的力学性能随着Cu含量的增加呈递增趋势,当Cu含量为4.5%时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为644 MPa、547 MPa和10.5%。     

凝固速率跃迁对定向凝固Al-40%Cu过共晶合金初生Al_2Cu相的影响

采用高温度梯度定向凝固装置进行了Al-40%Cu(质量分数)过共晶合金的定向凝固实验,研究了凝固速率跃迁过程中的凝固组织演变.结果表明,当定向凝固速率从10μm/s跃迁减速到2μm/s时,由于固/液界面附近的液相成分向共晶点成分变化以及耦合共晶组织的界面生长温度高于初生Al_2Cu相的界面生长温度,合金凝固组织从初生Al_2Cu枝晶和Al/Al_2Cu共晶组织转变为全耦合层片共晶组织.组织转变过程中,板条状的初生Al_2Cu相先分解成小尺寸的初生相,然后小的初生相逐渐被共晶组织所取代,这种组织转变是凝固界面前沿液相中溶质扩散不足造成的,而不是由合金中存在的热及溶质对流引起的.在初生相生长形态中,由于凝固速率跃迁引起的界面前沿液相中Cu成分富集,造成凝固界面生长温度升高,Jackson因子α变小,Al_2Cu初生相由小平面相向非小平面相转变.     

5059铝合金均匀化金属间相的演变

利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析（EDS）、差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）等手段研究了5059铝合金均匀化热处理过程中金属间相的演变。结果表明：5059铝合金铸锭中枝晶偏析严重,大量难溶金属间相在晶界处呈连续网状分布。难溶金属间相由富含 Zn、Cu 元素的非平衡β（Al3Mg2）相、Fe元素富集的Al6Mn共晶相以及Mg2Si平衡相组成。在均匀化热处理过程中,难溶金属间相发生回溶,并析出大量弥散的β（Al3Mg2）相和短棒状的Al6Mn粒子。根据实验观测及均匀化动力学方程计算结果,得到合金的最佳均匀化热处理制度为（450°C,24 h）。