Al-(Zr)-(Pr)-(Cr)合金析出和再结晶行为研究

采用透射电镜和高分辨透射电镜研究了Al-Zr-Pr-Cr合金中析出弥散相的结构和稳定性。采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。研究结果表明：由于热处理析出了大量共格的、L12结构的15~20nm含Pr的 (Al, Cr)3Zr弥散相,因此Al-0.16Zr-0.26Pr-0.18Cr合金具有显著地析出硬化效果、热稳定性和抑制再结晶效果。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和含Pr的Al3Zr弥散相。     

Al-Zr-Yb-Cr合金中的弥散相的形成与作用

采用透射电镜研究了Al-Zr-Yb-Cr合金中析出的弥散相的形态、结构和成分,采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。结果表明:Al-Zr-Yb-Cr合金经500℃均匀化处理后析出了大量共格的、L12结构(Al,Cr)3(Zr,Yb)弥散相,弥散相均匀化处理400 h仍保持共格态,粒径维持在15~25nm。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和Al3(Zr,Yb)弥散相。     

High Temperature Precipitation Hardening and Recrystallization of Al-Zr-Yb-Cr Alloys

采用透射电镜研究了Al-Zr-Yb-Cr合金中析出的弥散相的形态、结构和成分,采用硬度和金相观察对比了弥散相在500 ℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。结果表明：Al-Zr-Yb-Cr合金经500 ℃均匀化处理后析出了大量共格的、L12结构 (Al, Cr)3(Zr, Yb) 弥散相,弥散相均匀化处理400 h仍保持共格态,粒径维持在15~ 25 nm。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和Al3(Zr,Yb)弥散相。     

Al-Zr-Cr-La合金中多元弥散相的形成及其强化作用

研究了Al-Zr-Cr-La合金中多元弥散相的形成及其对合金的强化作用.结果表明,在合金中形成具有Al20Cr2La结构的弥散相;在含Zr的合金中,Zr溶入到Al20Cr2La相中.这种结构的弥散相,具有明显的抑制再结晶和强化合金效果.相对于无Zr的Al20Cr2La相,含Zr的Al20Cr2La相抑制再结晶能力尤为显著,强化合金能力也略有提高.     

Cr、Mn、Zr、Ti微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金再结晶、第二相和断裂行为的影响（英文）

采用拉伸测试,结合TEM、SEM和EBSD等物相和微观结构表征,研究了单独添加Cr、Mn、Zr、Ti对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中第二相(特别是AlCuYb相)析出、基体再结晶行为和拉伸沿晶断裂的影响。结果表明:在同时添加Yb和Cu的铝合金中,微米级、粗大AlCuYb相的析出难以避免。但有趣的是,进一步添加Mn的合金中,由于析出了亚微米的Al_(20)Cu_2Mn_3相,可有效减少粗大AlCuYb相,在4种合金中形成的粗大相的数量最少。Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中添加Zr可析出纳米级Al_3(Yb, Zr)弥散相,有效抑制结晶,但是AlCuYb相的形成消耗Yb元素,降低了二次共格Al3(Yb, Zr)弥散相的析出,此外粗大AlCuYb相颗粒诱发局部再结晶,一定程度降低了合金的强度。T6态AlZnMgCuYb-Zr和AlZnMgCuYb-Mn合金经固溶后仍保持未再结晶纤维状结构,小角度再结晶分数高达50%以上,平均晶粒尺寸降至2～7μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成均匀再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40～96μm。断裂时,尺寸1～3μm的初生Al_2CuMg相(而非粗大AlCuYb相)优先诱发断裂,裂纹沿析出相连续、粗大且无沉淀析出相宽化的大角度再结晶晶界或原始晶界扩展。     

Ti、Zr微合金化对铝合金再结晶的影响

通过向纯铝中添加等量的Ti,Zr元素,研究了Ti,Zr微合金化对铝合金再结晶的影响。结果表明:添加0.3%Zr时的晶粒细化效果虽不如0.3%Ti明显,但对合金再结晶的抑制作用却更加显著,原因是Al-0.3%Zr合金在后续热处理过程中会弥散析出大量的二次Al_3Zr粒子,这些高熔点的弥散相能强烈地钉扎位错和亚晶界,有效抑制了合金的再结晶。     

Al—Li—Zr合金的分级时效

用透射电镜研究了Al—2.31Wt％Li—0.34Wt％Zr合金的分级时效过程。通过控制Li含量、固溶温度和时效温度,探寻β′(Al_3Zr)和强化相δ′(Al_3Li)最佳弥散分布条件。Li的添加,在673K一级时效的初期,能促进β′相的析出并抑制过时效进程;在473K二级时效后,由于δ′(Al_3Li)相与β′(Al_3Zr)相形成复合析出组织,屈服应力达到280兆帕。分级日于效是提高Al—Li—Zr合金强度和韧性的新途径。     

Zr对铸造高强铝合金组织和性能的影响

采用金相、扫描电镜、透射电镜观察和力学性能测试,研究了添加Zr对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明,增加Zr含量可明显细化铸造高强铝合金组织,抑制合金在变形及热处理过程中的再结晶,促进基体中析出均匀弥散第二相粒子,提高合金的综合性能.     

均匀化制度对7055铝合金力学性能及抗剥落腐蚀性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜和常温拉伸等方法研究了均匀化制度对7055铝合金力学性能及抗剥落腐蚀性能的影响。结果表明:单级均匀化处理后的合金抗剥落腐蚀性能最差,分级均匀化制度可调节Al_3Zr粒子的析出行为,有效地抑制合金再结晶的发生;经350℃×12 h+470℃×24 h的双级均匀化处理后,可使7055合金获得大量尺寸细小且均匀弥散分布的Al_3Zr粒子,同时显著提高合金时效后的力学性能和抗剥落腐蚀性能。     

Cr、Yb合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和断裂特征的影响

研究复合添加微量Cr、Yb、Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织和断裂特征的影响,分析其对合金韧化的作用机制.结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu合金中复合添加Cr、Yb、Zr形成了含Cr、Yb、Zr的球形弥散相,这些均匀分布于基体上的弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,使基体保持形变回复组织,保持小角度晶界,抑制基体再结晶;T6态断裂机制主要为韧窝型穿晶断裂,与仅添加Zr相比,沿晶断裂抗力显著提高;晶界的无沉淀区(PFZs)较宽,且析出相在晶界呈明显不连续分布.     

铸锭预析出处理对Al-4.3Zn-1.7Mg合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、TEM和TS等测试方法对比研究有无预析出处理的均匀化工艺对Al-4.3Zn-1.7Mg合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:半连续铸造急冷条件下合金中复合添加的Mn、Cr和Zr等微量元素以固溶体的形式保留在基体中,均匀化处理过程中分解析出Al_6Mn、Al_7Cr及Al_3Zr等预析出相粒子。通过低温预析出处理能显著改善预析出相在均匀化过程中的析出行为,获得尺寸细小分布弥散的预析出相,且具有很好的热稳定性,在热轧及后续固溶时效等热处理过程中不发生明显粗化,因而能显著抑制晶界迁移和位错运动,提高合金板材性能。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成和作用

采用金相、能谱分析、扫描电镜、透射电镜和力学性能实验,研究Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成以及弥散相对铝合金显微组织、再结晶行为、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb合金中形成了大量、细小、分布均匀、与基体共格的L12型Al3(Zr,Yb)弥散相;与Al-Zn-Mg-Cu-Zr中形成的Al3Zr弥散相相比,Al3(Zr,Yb)弥散相能更有效地抑制合金变形固溶过程中的再结晶,合金屈服强度提高了6%,断裂韧性提高35%。     

Al-Zr-Y合金的时效析出机制和性能

采用透射电镜、扫描电镜、三维原子探针等手段研究Al-Zr-Y合金的时效析出行为及Y含量对合金性能的影响规律。结果表明:Al-Zr-Y合金时效初期首先析出Al_3Y相,可能成为Al_3Zr时效析出的异质核心;长时间时效后,Y有向析出相和基体界面处偏聚的倾向,最终形成无核壳结构的Al_3(Zr,Y)复合析出相;在三元Al-Zr-Y合金中,由于Zr的存在,Y在α(Al)中的平衡固溶度大幅度下降,600℃下的平衡固溶度从0.13%(质量分数)降至0.03%。Y含量较高的Al-0.30Zr-0.08Y在凝固及冷却过程中,过饱和的Y转变为沿晶界分布的Al_3Y共晶和晶内一次析出微米级Al_3Y颗粒,使铝基体中的有效Y含量较Al-0.30Zr-0.03Y中的降低4倍。Al-0.30Zr-0.03Y合金在时效过程中表现出更高的形核密度、更小的析出相尺寸和更优的抗粗化能力,合金的抗再结晶温度达到500℃,比Al-0.3Zr和Al-0.30Zr-0.08Y合金的抗再结晶温度分别高出125和75℃。     

复合添加微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响

研究了微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。结果表明：单独添加0．18％Zr，合金抗拉强度和延伸率明显低于单独添加0．18％Sc，但再结晶抑制效果优于单独添加0．18％Sc。复合添加Sc，Zr较单独添加Sc或Zr具有更好的晶粒细化作用，较强的固溶强化作用和再结晶抑制效果。在Zr含量一定的条件下，合金强度和延伸率随Sc添加量增加而提高。强度和延伸率增加与所析出的LI2结构的Al3Sc，Al3（Sc，Zr）粒子钉扎位错和亚结构，析出粒子数量增加、弥散度增大、分布均匀性提高、析出的η＇相所占的体积分数增加有关。当Sc，Zr复合添加量达到0．50％Sc＋0．18％Zr时，合金经固溶处理后发生部分再结晶，抗拉强度和延伸率大大降低。合金强度和延伸率降低与晶内、晶界大量析出粗大难熔的DO23结构的Al3（Sc，Zr）粒子有关。     

复合添加Cr、Mn、Zr对Al-Zn-Mg合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察以及拉伸试验等手段,研究Cr、Mn、Zr微合金元素对Al-Zn-Mg合金组织和性能的影响。结果表明:复合添加Zr、Mn、Cr在基体上析出大量不规则的、直径为10~20 nm与基体共格的(Al,Cr)₃Zr粒子。(Al,Cr)₃Zr粒子弥散相能强烈钉扎位错、阻碍位错和亚晶界迁移,显著抑制再结晶和晶粒长大。复合添加Zr、Mn、Cr的Al-Zn-Mg合金的抗拉强度和规定塑性延伸强度分别提高34 MPa、19 MPa,具有较好的加工性能和力学性能。     

Cr、Mn、Zr、Ti微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金再结晶、第二相和断裂行为的影响

采用拉伸测试,结合XRD、TEM、SEM和EBSD等物相和微观结构表征,研究了单独添加Cr、Mn、Zr、Ti对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金第二相(特别是AlCuYb相)析出、基体再结晶行为和拉伸沿晶断裂的影响。研究结果表明：在同时添加Yb和Cu的铝合金中,微米级、粗大AlCuYb相的析出难以避免。但有趣的是,进一步添加Mn的合金中,由于析出了亚微米的Al₂₀Cu₂Mn₃相,可有效减少粗大AlCuYb相,在四种合金中形成的粗大相的数量最少。Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中添加Zr,可析出纳米级 Al₃(Yb, Zr)弥散相,有效抑制结晶,但是AlCuYb相的形成消耗Yb元素,降低了二次共格Al₃(Yb, Zr)弥散相的析出,此外粗大AlCuYb相颗粒诱发局部再结晶,一定程度降低了合金的强度。T6态 Al-Zn-Mg-Cu-Yb-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Yb-Mn合金经固溶后仍保持未再结晶纤维状结构,小角度再结晶分数高达50%以上,平均晶粒尺寸降至2~7 μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成的均匀的再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40-96 μm。断裂时,尺寸1~3 μm的初生Al₂CuMg相(而非粗大AlCuYb相)优先诱发断裂,裂纹沿析出相连续、粗大且无沉淀析出相宽化的大角度再结晶晶界或原始晶界扩展。     

添加微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和显微组织演变的影响（英文）

采用拉伸试验、扫描电镜和透射电镜,研究添加微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和显微组织演变的影响。添加0.10%Zr使合金的抗拉强度提高约105 MPa,而复合添加0.07%Sc和0.07%Zr使合金抗拉强度提高约133 MPa。在峰时效状态的合金中,添加微量Sc和Zr的主要强化机制是Al_3(Sc,Zr)和Al_3Zr粒子引起的细晶强化、亚晶强化和奥罗万强化。Al_3(Sc,Zr)颗粒的尺寸大于Al_3Zr颗粒的尺寸,但Al_3(Sc,Zr)粒子分布更加弥散,因此,Al_3(Sc,Zr)粒子能更加有效钉扎位错运动和抑制再结晶。     

Cr对Cu-Ag-Cr合金再结晶行为的影响

采用真空熔炼方法制备了Cu-Ag和Cu-Ag-Cr合金,利用硬度测试、金相显微观察和透射电镜分析等方法,研究了Cr对Cu-Ag-Cr合金再结晶行为的影响.结果表明,微量Cr的加入,使合金中形成细小、弥散分布的析出相对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,而有效抑制合金的再结晶,使Cu-Ag合金的再结晶软化温度提高150℃以上;同时还能显著细化合金的再结晶晶粒.     

Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3(Sc,Zr)相的形成和组织细化

采用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)以及背散射电子衍射(EBSD),研究了含0.2%Zr和0.6%Sc的Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3 (Sc,Zr)相的形成及其细化合金铸态组织的机制。结果表明:Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金熔体在凝固过程中析出了初生Al_3(Sc,Zr)相,由于其与基体的结构和生长取向相近,作为非均匀形核的核心使合金组织显著细化,并使合金铸态组织从粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶。初生Al_3(Sc,Zr)相以α-Al为核心生长,形成了"α-Al+Al_3(Sc,Zr)+α-Al+Al_3(Sc,Zr)+…"的偶数层共晶结构。     

Yb和Si对Al-Zr合金析出行为的影响及作用机制

采用显微硬度、电导率测试、扫描电镜及三维原子探针等测试手段研究了Al-ZrYb、Al-Zr-Si和Al-Zr-Si-Yb合金的时效析出行为以及Yb和Si的作用机制。结果表明,同时添加Yb和Si能明显提高Al-Zr合金的析出强化性能,两者均可加速Al-Zr合金时效析出,但作用机制不同。时效初期Yb在α-Al中优先扩散,形成Al_3Yb作为Zr析出的异质核心,加速Zr的析出,形成核壳结构的复合析出相Al_3(Zr_(1-x)Yb_x)。Si可以提高Zr在Al基体中的扩散速率,因此添加Si后合金中Al_3Zr的时效析出孕育期缩短,析出相长大速率增大,但同时合金抗粗化能力下降。此外,Si的加入大大降低了Yb在Al基体中的固溶度。因此尽管Yb仍然倾向于偏聚在析出相中心,但原子分数仅约1%,Zr在析出相中几乎均匀分布,Si在基体/析出相界面处略有偏聚,析出相(Al,Si)_3(Zr_(1-x)Yb_x)总体上不呈现核壳结构。