Ce对Al-5Cu合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪、同步热分析等手段，研究了Ce含量对Al-5Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入Ce元素后，除了α-Al和Al₂Cu相外还会生成针状Al₈CuCe₄相。合金固相线温度升高，液相线温度降低，凝固温度区间缩短，α-Al得以有效细化和均匀化。随着Ce含量增加，共晶Al₈CeCu₄相逐渐增多，Al₂Cu相在Al₈CeCu₄相边缘附着生长，逐渐形成了沿晶界分布的封闭网状结构。经过T5热处理后Al₂Cu相以粒状弥散析出，基体Cu含量增大，耐热性强的Al₈CuCe₄相形态基本不变。合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均先增大后减小。当Ce含量为0.3%时，合金力学性能最优，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为320 MPa、238 MPa和13.6%,较铸态的明显提高。     

Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸造铝合金的均匀化工艺及组织演变

对Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸态合金进行不同双级均匀化处理,采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、差示扫描量热仪和光学显微镜等,研究了该合金的铸态组织及其在均匀化过程中的组织演变。结果表明:铸态组织主要由α-Al、粗大Al₂Cu相以及少量AlZnMgCu、Al₇Cu₂Fe相组成,合金元素枝晶偏析严重。经470 ℃×12 h均匀化处理后,AlZnMgCu相已基本回溶至基体;第二级均匀化温度由490 ℃逐渐升高到520 ℃或者延长保温时间,Al₂Cu相逐渐回溶至基体,合金元素分布趋于均匀。合金过烧温度为520 ℃,最佳双级均匀化制度为470 ℃×12 h+510 ℃×32 h,该制度与均匀化动力学计算结果基本一致。     

2A14铝合金的固溶和形变组织

采用X射线衍射、DSC、扫描电镜、透射电镜研究了固溶处理、冷轧、热轧对2A14铝合金微观组织的影响。结果表明,挤压态的2A14铝合金中主要有α-Al基体、Al₂Cu相和少量的含Mn相,合金中粗大的沉淀相被挤碎且沿一定方向分布。2A14铝合金的固溶温度应低于其共晶转变温度509℃,固溶处理后的合金中Al₂Cu相溶解,在基体上弥散分布着少量的棒状T相。固溶快冷后再经过轧制,合金中粗大的残留相被挤碎,且沿着轧制方向分布,热轧之后的合金在基体上析出了大量细小的沉淀相。     

定向凝固Al-40%Cu合金三维微观组织重构及共晶间距演变

本文利用连续切片技术研究了定向凝固Al-40%Cu过共晶合金中金属间化合物Al₂ Cu初生相的三维微观组织,以及抽拉速率跃迁下,三维共晶组织形态的演变和间距调整.结果表明:抽拉速率为5μm/s时,初生Al₂Cu三维组织沿生长方向存在棱面和棱角,表现出明显的棱面相生长形态;凝固过程中初生Al₂Cu相释放的结晶潜热使得生长界面发生局部重熔,三维组织中出现孔洞,形成拓扑缺陷.在Al-40%Cu合金三维共晶组织中,Al₂Cu相和Al相的体积分数分别为56.8%和43.2%,且Al₂Cu相的生长方向与试样轴向夹角为5.1°.当抽拉速率从2μm/s突然跃迁到500μm/s时,三维共晶组织形态从层片向棒状转变,这种转变不是由合金中两相体积分数变化造成的.三维共晶组织间距调整机制不同于二维组织中的分叉、内凹和界面重新形核,而是通过三维空间非同一平面连续的分叉、分枝进行,在三维下并没有观察到二维下的重新形核共晶间距调整机制.     

时效处理对挤压成型2195铝锂合金组织和力学性能的影响

研究了热处理对挤压态2195铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,固溶处理和人工时效处理对挤压合金的力学性能有显著的增强作用,这与析出相的类型、尺寸、数量密度和分布有关。2195铝锂合金在时效过程中的析出顺序为过饱和固溶体(SSSS)→GP区+δ′/β′(Al₃(Li,Zr))→δ′+θ′(Al₂Cu) +T₁ (Al₂CuLi)→θ′+T₁;其中T₁相在析出强化中起主导作用。2195铝锂合金经过525 ℃×60 min固溶后在170 ℃人工时效的峰时效时间是36 h,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为579 MPa、537 MPa和5.5%。     

Cu含量对重力铸造Al-Cu-Mg-Sc合金组织及力学性能的影响

在重力铸造条件下制备了不同Cu含量(4%~6%,质量分数,下同)Al-Cu-Mg-Sc合金,采用500 ℃×4 h＋520 ℃×6 h的双级固溶,水冷后进行175 ℃×5 h时效。通过维氏硬度测试、室温拉伸性能测试试验、扫描电镜分析(SEM)等手段,研究了不同Cu含量对试验合金显微组织和力学性能的影响,进而优化Al-Cu-Mg-Sc铝合金成分。结果表明,经热处理后,随Cu含量从4.26%提高至5.58%,Al₂Cu析出相含量持续提高,热处理后合金屈服强度从191 MPa提升至216 MPa,抗拉强度从323 MPa提升至355 MPa,伸长率维持在13%附近。然而,当Cu含量较高时(6.13%),微观组织中Al₂Cu相体积分数较高,固溶后进入基体的Al₂Cu相数目有限,有大量Al₂Cu相残留在晶界处,经过时效处理后,合金的强化效果不能随Cu含量的增加而继续提升。因此整体上,随Cu含量提高,时效态高Cu含量合金的硬度和抗拉强度先增加随后趋于平稳,断后伸长率呈现先增加后降低的规律。Cu含量为5.58%的铸造Al-Cu-Mg-Sc铝合金时效后获得最佳综合性能,其硬度为117 HV,抗拉强度和屈服强度分别为355 MPa、216 MPa,断后伸长率为13.5%。     

Cu含量及T6处理对电力金具用铝合金组织性能的影响

探究了Cu含量与时效工艺对Al-Cu-Mg-Si系合金显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。研究表明,随Cu含量的增加,铸态铝合金中Al₂Cu相数量增加、尺寸不断增大,形貌由点状转为粗网状,铸态铝合金的强度也随之提升,耐蚀性能下降。在180 ℃×(4~28) h时效区间内,整体上合金硬度先上升后下降,0.5%Cu、1.5%Cu合金在8 h时达到峰值,2.5%Cu合金在12 h时达到峰值。530 ℃固溶+180 ℃×8 h时效后,铝合金中析出Al₂Cu相,随着Cu含量的增加,Al₂Cu相的含量增加,硬度显著上升,2.5%Cu含量的合金抗拉强度达到最大值325.0 MPa,屈服强度达到258.8 MPa,伸长率为4.5%,其强度与传统的电力金具用铸铁相当。     

分级时效热处理对7A85铝合金结构壁板组织性能的影响

以7A85铝合金结构壁板为研究对象，结合力学性能测试与微观组织分析，研究了分级时效热处理温度与时间对7A85铝合金结构壁板组织性能的影响。结果表明，7A85铝合金单级时效热处理析出相主要为Al₂Cu相、Mg₂Zn₁₁相与G.P.Ⅱ区，与α-Al基体呈半共格关系，在保持较高强度的基础上兼具了良好的塑性。双级时效处理后合金析出相为Mg₂Zn₁₁相、Mg_3.5Zn_1.5相与MgZn₂相，强化机制为G.P.Ⅱ区和Mg₂Zn₁₁析出相与α-Al基体的半共格晶格畸变强化，屈服强度与硬度有所上升，塑性随之下降。随着时效保温过程的持续进行，析出相转变为Mg₂Zn₁₁相、MgZn₂相与Al₂CuMg相，且MgZn₂为主析出相，与α-Al基体的晶格关系转变为完全非共格，强度随之下降...     

Cu含量和热处理工艺对Al-Si-Mg-Mn-xCu铸造铝合金显微组织和力学性能的影响（英文）

采用三维X射线显微镜、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试系统研究Cu含量及热处理工艺对真空压铸Al-Si-Mg-Mn-xCu合金显微组织和力学性能的影响。研究发现,虽然Cu含量增加会提高铸锭中气孔的密度和尺寸,但是Cu添加将促进凝固过程中含Cu初生相(Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆和θ-Al₂Cu)的形成,从而提高合金性能。合金中形成5种不同结构的初生相,包括共晶Si、α-Al(Fe,Mn)Si、β-Mg₂Si、Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆和θ-Al₂Cu相。随着Cu含量增加,θ相的面积分数迅速增加,α-Al(Fe,Mn)Si相面积分数首先降低,随后缓慢增加,而Q相的变化趋势与α-Al(Fe,Mn)Si相相反。这些初生相在热处理过程中会出现不同的演变规律。在随后的时效处理过程中,Q’和θ’相的协同析出能显著提高合金的时效硬化潜力。     

原位TiB2增强铝基复合材料的时效行为及性能演变

通过对比原位TiB₂颗粒增强铝基复合材料和基体合金的时效行为,研究了TiB₂颗粒对时效行为的影响以及颗粒促进时效沉淀的机制。此外,还研究了时效过程中TiB₂/Al-4.5Cu复合材料和基体合金的拉伸性能和硬度的变化。结果表明,TiB₂颗粒加速了复合材料的时效过程,同时TiB₂颗粒附近的高密度位错导致了Al₂Cu相的不均匀析出。相较于基体合金,TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的峰时效时间由20 h缩短至8 h。复合材料力学性能随时效时间的变化可以分为2个阶段,这与Al₂Cu析出相的变化具有良好的一致性。复合材料的屈服强度比时效前提高了24%,比时效的基体合金提高了82%。     

Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构转变

通过电子探针微分析(EPMA)等手段研究了Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构演变。结果显示:铸态时,晶界上存在大量共晶网络状Al₂Cu相及Al₆(Mn,Cu)相,初生Al₃(Sc,Zr)和Al₂CuMg相形成较少, 并没有发现W(AlCuSc)相。在520 ℃下均匀化,Al₂Cu相在12 h后就几乎完全回溶,16 h彻底溶解,这与均匀化动力学分析得到的14.1 h基本吻合,而Al₆(Mn,Cu)相并不能溶解,且在均匀化过程中会形成一些粗大的、不连续排列的W相颗粒,可见添加Sc会影响均匀化过程中的组织变化。     

热处理前后选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的演变

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜等测试方法，表征了热处理前后Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的结构，并测试了合金的硬度。结果表明：沉积态合金组织主要由α-Al、Al₆Mn和初生Al₃Sc组成。SLM成形的合金熔池组织呈鱼鳞状，熔池内靠近熔合线附近形成了大量细小的等轴晶，平均晶粒尺寸约为0.57μm，熔池心部则由柱状晶组成，柱状晶的平均宽度约为0.48μm。棒状Al₆Mn主要沿晶界分布，少量颗粒状的初生Al₃Sc存在于晶粒内部，这表明初生Al₃Sc可以作为异质形核质点，细化α-Al基体。热处理后，熔池内部等轴晶尺寸及柱状晶宽度均有所增大，组织中析出了大量细小弥散的二次Al₃Sc颗粒。硬度测试结果表明，随着时效时间的延长，各温度条件下合金的硬度值呈先升高后降低的趋势，相比于沉积态合金的硬度，在325℃、180 min时效热处理后合金的硬度提高了30%左右，达到...     

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

Li含量对高Cu铝锂合金均匀化处理的影响

通过金相显微分析(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、能谱分析(EDS)和电子探针显微分析(EPMA),研究了不同Li含量对高Cu铝锂合金铸态组织和均匀化处理的影响。结果表明：铸态高Cu铝锂合金的晶界和枝晶间有大量非平衡结晶相存在,主要为富Mg和Ag的Al-Cu相、T_B(Al₇Cu₄Li)相和θ(Al₂Cu)相;Li含量对铸锭枝晶间距和第二相种类有明显的影响,当合金中Li含量较高时,枝晶间距较小,T_B(Al₇Cu₄Li)相的占比较大;当合金中Li含量较低时,枝晶间距较大,θ(Al₂Cu)相的占比较大。θ(Al₂Cu)相占比越大,均匀化处理需要的时间越长,低Li合金、中Li合金和高Li合金适宜的均匀化制度分别为(470℃,16 h)+(500℃,40 h)、(470℃,16 h)+(500℃,24 h)和(470℃,16 h)+(500℃,8 h)。     

冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和微观组织的影响

采用冷却曲线测定、光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)研究了冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和凝固组织的影响。结果表明,在冷却速度为0.69~11.8℃/s的范围内,Al-3Fe合金的显微组织均由α-Al枝晶、初生富Fe相及枝晶间的共晶组织组成,其中富Fe相主要为Al₃Fe、Al₅Fe₂和Al₆Fe相。冷却速度对Al-3Fe合金的凝固特性和凝固组织有明显的影响。随着冷却速度的提高,合金初生相形核温度和共晶反应温度降低,合金的凝固组织明显细化。     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。     

AZ91D镁合金激光熔覆Al-Si涂层微观组织及热力学分析

以Al-Si共晶成分合金粉末为熔覆材料在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,并利用Thermo-Calc软件分析了涂层的相组成、相成分及结晶转变过程.结果表明,涂层微观组织分为两层,上半层为Al₁₂Mg₁₇基体上均匀分布着Mg₂Si树枝晶和细小的Al₃Mg₂针状相,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂;下半层由Mg₂Si颗粒、α-Mg树枝晶和(α-Mg+Al₁₂Mg₁₇)共晶组织组成,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→液相+Mg₂Si+α-Mg→Mg₂Si+α-Mg+(α-Mg+ Al₁₂Mg₁₇)共晶组织.研究结果对AZ91D合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层微观组织及其转变过程分析具有指导意义.     

Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能

研究了Al-6.3Zn 2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能.研究表明,在金属型铸造条件下,Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金的铸态组织为近等轴晶,相组成为α（Al）基体、枝晶间α（Al）+η（MgZn₂）共晶、晶内游离η相（MgZn₂）、少量T相（Mg₃Zn_xCu₃-_xAl₂）及少量颗粒状Al₇Cu₂Fe.固溶处理后,原铸态组织中的η（MgZn₂）相大部分溶解消失,但形成新的沿晶界分布的S相（Al₂CuMg）.实验确定了固溶态Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金较优的单级和双级时效工艺.与单级时效工艺相比,采用双级时效工艺处理后,抗拉强度由480 MPa增加至490 MPa,延伸率由0.2%增加至2.2%.     

Mar-M247高温合金900℃下的氧化行为研究

为探究燃气轮机用高温合金在服役环境中组织结构变化及其对合金氧化性能的影响,利用扫描电镜和能谱表征了MarM247镍基高温合金在900℃长时效后的显微组织,研究其在1000、3000、5000、8000h时效后的氧化性能。结果表明,时效1000h的氧化初期合金表面氧化物相变化较快,Al₂O₃氧化膜不完整,氧化膜增厚较快;随着氧化时间增加,富W氧化膜内生成大量孔洞和岛状不连续WO2,导致内层Al₂O₃膜界面发生剥落,外层氧化膜结构得到简化,内层Al₂O₃膜增厚且变得均匀;时效8000h后氧化层总厚度和内层Al₂O₃膜变化幅度明显减小,整个氧化膜结构趋于稳定。由于内层保护性Al₂O₃膜的增厚和结构均匀连续,使得合金的氧化性能提高。     

SiCP/Al复合材料的真空扩散钎焊

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al₂Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al₂Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.