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℃。     

快速凝固Al—4Cr—4Zr—2Ti合金的时效特性

利用透射电镜观察了Al-4Cr-4Zr-2Ti（原子百分比）合金的显微组织,并测定了相应的显微硬度。结果表明：快凝合金在400℃,4h时效达到峰值硬度,Hv达2420MPa,此时的析出相为Al13Cr2和与基体共格的亚稳相Ll2-Al3Zr。合金经400℃,96h时效后的显微硬度与急冷态硬度和峰值硬度相比仅分别下降10％和14％。而500℃,4h时效后,由于Ll2-Al3Zr转变为DO23－Al3Zr并且析出相粗化,导致合金硬度急剧下降。     

Y对Al-Zr合金微观组织与性能的影响

研究了不同Y含量(0.02%,0.05%,0.10%)对Al-0.16Zr合金铸态、轧制态和时效态的微观组织、硬度和电导率的影响。结果表明,Y含量为0.05%和0.10%时,能显著的细化合金晶粒。随着Y含量增加,晶粒细化效果逐渐增强。铸态Al-0.16Zr合金在350℃时效过程中,Y添加具有显著的时效强化效果,Y含量越高,达到峰值时效所需时间越短。但是由于共格Al3Zr沉淀相的析出,点阵失配畸变场的存在将导致合金电导率降低。而在轧制态合金的时效过程中,位错密度的降低引起退火软化,但是Y的添加仍明显提高了合金的硬度。综合考虑,轧制态Al-0.16Zr-0.10Y合金经350℃×30h时效后具有最优的硬度和电导率。     

快速凝固Al89—Ni10—Zr1合金的显微组织演化

利用透射电镜对快速凝固和热处理态的Al89－Ni10－Zr1合金的显微组织演化进行了研究。结果表明：急冷态组织中含有Al固溶体和Al3Ni颗粒。低温（350℃）热处理导致Al3Ni相析出。高温（450℃）热处理,在较短时间（4h）内有亚稳面心立方Ll2－Al3Zr相从过饱和固深体中析出,而经较长时间（8h）处理,其Ll2－Al3Zr相向平衡相互正方DO23－Al3Zr转变。     

Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的析出行为

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析,研究了Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的形貌及其细化合金铸态组织、提高合金性能的机理.从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的Ll2型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构;铸态合金退火后,α(Al)基体内析出二次Al3(Sc,Zr)粒子,经450℃×3 2h退火,二次Al3(Sc,Zr)粒子尺寸为16 ～ 23 nm,与α(Al)基体完全共格,该粒子钉扎位错和亚晶界,阻碍合金再结晶过程,提高合金再结晶温度;合金经RRA处理后,抗拉强度、伸长率和电导率分别为:667.5 MPa、7.5％和37.8％ IACS,具有良好的综合性能.     

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)-(Pr)-(Cr)合金析出和再结晶行为研究（英文）

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。结果表明:由于热处理析出了大量共格的、L1_2结构的15~20 nm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Al_3Zr和含Pr的Al_3Zr弥散相。     

快速凝固Al—Zr—Ti合金的组织结构

利用透射电子显微镜研究了快速凝固Al-4Zr-2Ti(原子百分比）合金的组织结构。结果表明：快凝合金的显微硬度与其显微组织密切相关,快凝合金急冷态组织显示出单一相-过饱和Al基固溶体,此时显微硬度为220HV,快凝合金经420℃退火4h ,具有立方结构的亚稳相L12-Al3(Zr、Ti)析出,此时显微硬度达到峰值260HV,而经420℃退火20h,则L12相转为为DO23相,同时,显微硬度下降到150Hv。     

Al-Mg-Si变形合金的铸态组织特征

制备了一种含Er和Zr元素的板材用Al-Mg-Si合金,其化学成分为Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.2Mn-0.15Zr-0.3Er。通过透射电镜、X射线衍射、扫描电镜、能谱和光学显微镜等分析,研究了合金铸态组织特征,探讨了合金均匀化退火前后析出相的变化。结果表明,添加Er、Zr元素后,铸锭的晶粒多呈等轴晶,第二相主要为Mg2Si、Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2、Al4Mn3Si2、初生Al3Er、Al3Zr和β-Si相;均匀化退火后,第二相质点分布均匀,Mg2Si、Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2相溶解消失,过饱和固溶Er元素析出,形成与基体共格的Al3Er相粒子,并形成了核壳状Al3(Er,Zr)复合相。     

Al-Ti-B-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg合金显微组织和力学性能的影响

研究添加Al-5Ti-lB-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg（A357）合金的显微组织和力学性能的影响。先利用真空熔炼技术制各Al-7．0Si-0．55Mg合金,然后在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入不同成分的Al-5Ti-1B-RE中间合金。通过X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）对显微组织和拉伸试样的断口形貌进行观察。在室温下对合金的力学性能进行测试。观察Al-5Ti-1B-RE细化剂的形态以及内部结构,可以发现以TiB,为异质形核核心的TiAl3／Ti2Al20RE的壳层结构相。在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入Al-5Ti-1B-3．0RE细化剂后,抗拉强度会有明显提升,直到0．2％添加量时,抗拉强度会达到峰值。     

固溶处理对Al-9.0Zn-2.8Mg-2.5Cu-0.12Zr-0.03Sc铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、差热分析(DSC)和透射电镜(TEM)研究复合添加0.03%Sc 与0.12%Zr 及固溶处理对Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金组织性能的影响,以及添加少量(小于0.1%)的Sc是否能得到高性能铝合金。结果表明：添加0.03%Sc与0.12%Zr可以使Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu合金出现“花瓣状”的Al3(Sc,Zr)析出相;Al3(Sc,Zr)粒子对位错有强烈的钉扎作用,明显抑制 Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu 合金在均匀化和挤压过程中的再结晶;多级固溶明显优于单级固溶,可以在添加少量Sc(小于0.1%)时,避免Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu发生再结晶：(420°C,3 h)+(465°C,2 h)为最佳固溶条件,此时Al?9.0Zn?2.8Mg?2.5Cu?0.12Zr?0.03Sc合金的抗拉强度为777.29 MPa,伸长率为11.84%。     

添加微量Sc、Zr对超高强铝合金微观结构和性能的影响

采用低频电磁铸造技术制备Al-9Zn-2.8Mg-2.5Cu-x Zr-y Sc（x=0,0.15%,0.15%;y=0,0.05%,0.15%）合金,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分别对其均匀化、热挤压态、固溶态和时效态的组织与性能进行对比分析。结果表明：添加微量Sc和Zr,会在凝固过程中形成初生Al3（Sc,Zr）,可显著细化合金铸态晶粒;均匀化时形成的次生Al3（Sc,Zr）粒子可以强烈钉扎位错和亚晶界,有效抑制变形组织的再结晶,显著提高合金的力学性能。与不含Sc、Zr的合金相比,含0.05%Sc和0.15%Zr的合金经固溶处理和峰值时效处理后其抗拉强度和屈服强度分别提高172 MPa和218 MPa,其强化作用主要来自含Sc、Zr化合物对合金起到的亚结构强化、析出强化和细晶强化。     

Temporal evolution of the nanostructure of Al(Sc,Zr) alloys: Part II-coarsening of Al3(Sc1−xZrx) precipitates

The coarsening behavior of four Al(Sc,Zr) alloys containing small volume fractions (<0.01) of Al₃(Sc_1−xZr_x) (L1₂) precipitates was investigated employing conventional transmission electron microscopy (CTEM) and high-resolution electron microscopy (HREM). The activation energies for diffusion-limited coarsening were obtained employing the Umantsev–Olson–Kuehmann–Voorhees (UOKV) model for multi-component alloys. The addition of Zr is shown to retard significantly the coarsening rate and stabilize precipitate morphologies. HREM of Al(Sc,Zr) alloys aged at 300 °C reveals Al₃(Sc_1−xZr_x) precipitates with sharp facets parallel to {1 0 0} and {1 1 0} planes. Coarsening of Al-0.07 Sc-0.019 Zr at.%, Al-0.06 Sc-0.005 Zr at.% and Al-0.09 Sc-0.047 Zr at.% alloys is shown to be controlled by volume diffusion of Zr atoms, while coarsening of Al-0.14 Sc-0.012 Zr at.% is controlled by volume diffusion of Sc atoms.     

Microstructure of Al-Si-Mg alloy with Zr/Hf additions during solidification and solution treatment

In this study,the morphology,composition and evolution of intermetallics in Al-7Si-0.3Mg,Al-7Si-0.3Mg-0.47Hf,Al-7Si-0.3Mg-0.16 Zr and Al-7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf alloys were characterized by optical microscope(OM),scanning electron microscope(SEM)with energy-dispersive spectrometer(EDS) and transmission electron microscope(TEM).The AlSiZr,AlSiHf and AlSiZrHf phases are formed with additions of Zr and/or Hf in base alloy during solidification,especially the AlZrHf primary particles.The three-dimensional morphology of the AlZrHf particle evolves from 10-polyhedron-like to compressed cube-like during solidification.The new AlZrHf phase experiences partial dissolution after solution treatment,while the others remain in the initial morphology.High Si contents lead to form thermally stable Zr/Hfrich precipitates in Zr/Hf-containing alloys during solution treatment,especially the nanobelt-like Si_2Zr,Si_2Hf and Si_2(Zr,Hf) precipitates.Particular orientation relationships and the growth mechanism are identified.The finding of the work broadens the elevated temperature application of Al-Si-Mg in modern automotive aluminum engine.     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

Al-5．8Mg—Mn-Sc—Zr合金的再结晶行为

采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr（质量分数,%）合金板材。通过显微硬度测试、光学显微镜和透射电镜观察等分析手段研究了该合金的再结晶温度和再结晶形核机制。结果表明：通过添加微量的Sc和Zr元素使Al-Mg-Mn合金的抗再结晶能力得到显著提高,即添加了Sc和Zr的Al-Mg-Mn合金再结晶温度（450℃）比没有添加的合金（150℃）的高。Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的再结晶温度较高的主要原因是细小、弥散的Al 3（Sc,Zr）粒子对位错和亚晶界的钉扎作用。合金的再结晶形核机制为亚晶合并和亚晶长大的双重机制。