热力学计算优化Al-Zn-Mg-Cu合金成分

利用Jmat-Pro热力学相图计算软件模拟Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固路径以及该合金中MgZn2、Al2CuMg、Al2Cu和Al2Mg3Zn3相生成数量和生成温度随Zn、Mg和Cu含量变化的关系曲线;分析实验合金的微观组织.检测结果与热力学计算结果一致.热力学计算结果表明,在7150合金的成分优化过程中,当Zn、...     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金均匀化过程中显微结构演变研究

利用显微镜（OM）、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）和X衍射（XRD）研究一种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金在均匀化处理过程中的显微结构演变,使用扩散动力学模型推导均匀化动力学方程,用于确认最佳均匀化参数。结果表明：合金的铸态组织中存在严重偏析,非平衡共晶结构包含α(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)₂、 S(Al₂CuMg)、θ(Al₂Cu)和富Fe相。当前研究表明均匀化过程中没有发生Mg(Zn,Cu,Al)₂相向S(Al₂CuMg)相的转变,Mg(Zn,Cu,Al)₂相直接回溶。随着均匀化的进行,θ(Al₂Cu)相溶入基体。均匀化后富Fe相仍残留,但随着保温时间的延长,富Fe相中的Zn、Mg元素铸件减少或消失。最佳均匀化参数为440 oC×12 h 468 oC×24 h,这与均匀化动力学的分析相一致。     

Zn、Mg、Cu对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金强度和热裂性能的影响

采用正交试验,研究了Zn、Mg、Cu3种元素对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和热裂倾向的影响。结果表明,3种元素对合金的抗拉强度和热裂倾向影响不同。对抗拉强度影响次序为:Zn>Mg>Cu;对热裂的影响次序为Cu=Mg>Zn。在试验范围内,随着Zn含量增加,抗拉强度和热裂倾向增大;随着Cu含量增大,抗拉强度和热裂倾向减少;随着Mg含量增加,抗拉强度先增大后减小,热裂倾向先减小后增大。低熔点晶间共晶组织对抗拉强度和热裂有重要的影响,随着共晶组织数量的增加,强度下降,热裂倾向先减小后增大。     

Cu-Ni-Sn三元系相平衡的热力学计算

基于Cu-Ni-Sn三元系的相平衡和热力学的实验信息,采用亚正规溶体模型描述液相和fcc相的Gibbs自由能,为了预测该体系中bcc相的A2-B2有序-无序转变,bcc相的Gibbs自由能采用双亚点阵模型进行描述.利用CALPHAD(相图计算)方法评估了Cu-Ni-Sn三元系各相的热力学参数,计算的富Cu侧相图和热力学性质与实验数据比较一致.并对该三元系中bcc相的A2-B2有序-无序转变及fcc相的溶解度间隙进行了计算.这些计算结果对利用析出强化以及Spinodal分解开发高强度和高导电性的新型Cu基合金的组织设计具有一定的指导意义.     

Zn含量和Zn/Mg比对Al-Zn-Mg-Cu铝合金拉伸性能和淬透性的影响

采用水冷铁模铸造-铸锭均匀化-挤压-固溶时效处理制备了3种成分不同的Al-Zn-Mg-Cu合金棒材,研究了不同处理状态合金的拉伸性能、淬透性能、显微组织结构及其变化。结果表明:时效态合金拉伸性能与Zn含量和Zn/Mg相关,强度的变化是固溶强化和η'亚稳相析出强化综合作用的结果,3种合金中Al-8.01Zn-1.13Mg-1.16Cu-0.05Cr-0.13Zr-0.05Ti合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到614 MPa、577 MPa和12.6%,端淬深度≥150 mm。η'(MgZn_2)中Zn/Mg质量百分比为5.379,在试验合金Zn/Mg比都高于5.379的情况下,试验合金的淬透性与端淬态的铝基体晶格畸变度以及T6时效态η'亚稳相质量百分数正向相关,即Mg含量高的合金淬透性低,这是因为淬火态的铝基体晶格畸变愈大、T6时效态η'亚稳相质量百分数愈高,铝基过饱和固溶体愈不稳定、淬火过程中愈容易分解,合金的淬透特性就愈低。     

淬火析出对Al-Zn-Mg-Cu合金时效行为的影响(英文)

采用硬度测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)研究淬火和时效(T6、T7、RRA)对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织的影响。研究发现水淬合金经T6时效后的硬度最高。T7和RRA时效后样品的淬火敏感性相当,较T6时效的高1.2%。TEM观察表明,合金的淬火敏感性主要是由缓慢冷却时非均匀析出引起的。大量η相在再结晶晶粒内的Al3Zr弥散粒子和(亚)晶界上形核,而S和T相在有高密度位错和缺陷的亚结构区生成。时效后,平衡η相周围的η'相更加粗大。经T6、T7、RRA处理后,这些析出相的尺寸和形貌呈现出不同的特征。DSC结果与TEM观察结果一致。T6态的DSC曲线和T7、RRA态的不同,反映了不同的微观组织。     

Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中组织演变及其动力学分析(英文)

采用透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)相结合的分析方法,研究不同冷却速率条件下固溶态Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中的组织演变,并根据DSC结果对该过程进行动力学分析。结果表明:在冷却过程中,合金的主要相转变是η相(MgZn2)的析出,且η相在晶内弥散体处以及晶界上形核析出。η相的析出量随着冷却速率的增大而明显减少,当冷却速率从5℃/min增大到50℃/min时,η相的析出量减少了约75%。在冷却速率恒定的情况下,可以根据DSC曲线,使用Kamamoto相变模型来描述η相的析出过程。     

Al-Zn-Mg-Cu合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Al-Zn-Mg-Cu合金进行了高温压缩实验以研究其高温变形行为,实验温度范围为573～773 K,应变速率范围为0.1～20 s^-1。对Al-Zn-Mg-Cu合金变形后的微观组织进行了分析,并考虑了应变、应变速率、变形温度及其相互关系的独立影响,提出了基于双重多元非线性回归的本构方程,并引入相关系数R、平均绝对相对误差e_AARE和相对误差e_r验证了所建立的本构方程的有效性。结果表明,当变形温度升高时,由于原子扩散速率增大更易产生位错,再结晶会增多;当应变速率增大时,由于合金变形时间缩短,组织内部变形储存能减少,再结晶程度会降低;DMNR本构模型能够较好地预测Al-Zn-Mg-Cu铝合金的流变应力,具有较好的相关性和通用性。     

Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩流变应力行为及组织演变

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行了Al-Zn-Mg-Cu合金的等温压缩实验,变形温度为250～450℃,应变速率为0.001～0.1 s-1,变形量为10%～50%,获得了热压缩变形的真应力-真应变曲线.应力-应变曲线基本呈现回复型曲线特征,计算得出其应力指数为4.60,热变形激活能为186.70 kJ·mol-1;综合分析了变形温度、应变速率和变形量对组织演变的影响规律,确定了Al-Zn-Mg-Cu合金的锻造工艺参数为:锻造温度区间420350℃,应变速率0.01～0.1 s-1,变形量>30%.     

RE-X二元合金相图的热力学数据库

利用CALPHAD方法,采用亚正规溶体模型、亚点阵模型以及理想气体模型来描述RE-X(Ag,Bi,Cr,Mn,Mo,V,Zn)中二元系各相的Gibbs自由能,并结合相平衡及热力学性质的实验结果,对Ag-RE(RE:Sc,Y Nd,Sm,Gd,.Tb,Ho,Er)、Bi-RE(RE:Nd,Tm,Er,Ho,Pr,Gd)、...     

新型高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金热变形本构方程及热加工图研究

以新型高强韧 Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,借助Gleeble-3500热模拟机开展了热压缩试验,变形温度为310～470℃,应变速率为0.001～1 s1,真应变为1.2.利用试验数据建立了该合金的本构方程和热加工图,采用SEM和EBSD对典型试样变形后的微观组织进行了观察,对热加工图的可靠性进行了验证.结果...     

Al-Zn-Mg-Cu合金时效过程动力学分析

根据升温差热扫描量热分析( DSC)曲线,对Al-Zn-Mg-Cu系合金的时效过程进行了动力学分析,并利用Ozawa、Takor、Kissinger和Starink方法计算出GP区、η′相、平衡相η的激活能分别为:50、122、90 kJ/mol,这表明GP区的形成主要与Mg原子的迁移相关;η′相的形成是Mg和Zn原子共同迁移的结果,主要与Zn原子的迁移相关.     

Al-Zn-Mg-Cu系富铝角相平衡计算及实验研究

采用Thermo-Calc软件计算和光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及示差扫描量热仪实验分析手段,研究了Al-Zn-Mg-Cu系富铝角等温(480℃)截面图和Al-12Zn-xMg-1.5Cu合金的垂直截面图。结果表明,相平衡计算结果与实验分析吻合良好。在等温等锌截面计算相图中,随着Zn含量提高,α(Al)单相区和α(Al)+S(Al2CuMg)相区分别缩小和扩大,在α(Al)单相区内,Mg在铝固溶体的固溶度降低,Cu的固溶度变化不大。在等温等铜截面计算相图中,随着Cu含量降低,α(Al)单相区扩大,α+S(Al2CuMg)两相区缩小。合金元素的极限固溶度对温度极为敏感,在多相共晶点附近温区,合金元素的极限固溶度最大。     

高强度可挤压的Al-Zn-Mg-Cu合金

据美国专利US721428182号报道,美国通用合金公司（Universal Alloy Corporation）发明一种断裂韧性有较大改进的用于生产挤压材的Al-Zn-Mg-Cu系合金。合金成分（质量分数,％）：Cu1.95-2.5,Mg1.95-2.5,Zn8.2-10,Zr0.05-0.25,Si≤0.15,Fe≤0.15,Mn≤0.1,其余为Al及不可避免的微量杂质。     

Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

研究了Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加少量Zr可以细化合金铸态组织,并且在热挤压过程中抑制再结晶。在固溶时效过程中,可以促进第二相粒子的析出,从而使基体中析出均匀弥散第二相粒子。T6状态下,未加Zr的合金其抗拉强度仅为600MPa,伸长率为10.5%;而加Zr后其抗拉强度超过650MPa,伸长率达到12.3%。     

难变形高温合金GH720Li平衡析出相的热力学计算

为了给热处理制度和热加工工艺提供理论依据,采用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH720Li合金平衡析出相和非平衡凝固进行模拟计算分析.结果表明,合金凝固过程中Mo、Ti偏析比较严重,并给出Ti、Al含量对γ'相析出温度和析出量的定量计算结果.C含量的增加可以显著提高碳化物的析出量,但对碳化物的析出温度无影响;Cr对M23C6的析出量没有影响,但显著提高其析出温度.进一步对一次碳化物MC的析出温度与合金初熔点的关系进行定量计算.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金高温塑性变形行为的加工图

采用Gleeble-1500热模拟机进行恒温和恒速压缩变形实验,变形温度为300～450℃和应变速率为0.001～1 s-1,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu合金的高温塑性变形行为,并根据动态材料模型（DMM）建立了合金的加工图。结果表明,合金高温压缩变形均存在稳态流变特征且属于正应变速率敏感材料;在实验范围内,变形温度450℃、应变速率0.001 s-1的高温低应变速率变形区域的功率散耗率最大,约为0.61;合金热变形的最佳工艺参数为：热加工温度390～410℃,应变速率0.018～0.135 s-1。     

新型热机械处理调控Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织与综合性能的机理

本文提出了一种基于固溶热轧连续处理、并通过非对称轧制和时效相结合的新型热机械处理工艺,使Al-Zn-Mg-Cu合金获得更高的综合性能,并且利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等微观分析手段,以及通过拉伸性能测试、电导率测试、慢应变速率试验(SSRT)等性能测试方法,研究了新型热机械处理对Al...     

Zn含量对Al-xZn-1.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响

通过浸入式末端淬火与室温拉伸实验,结合相图和时间-温度-转化率(TTT)曲线、差示扫描量热分析及扫描电镜、透射电镜等手段,研究了Zn含量(6.00%～9.08%,质量分数)对Al-xZn-1.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明：当淬火速率从200℃/s减小至70℃/s时,Zn含量为8.10%的合金(8Zn alloy)的淬火敏感性最高,Zn含量为6.00%的合金(6Zn alloy)其次,Zn含量分别为7.09%和9.08%的合金(7Zn alloy, 9Zn alloy)的淬火敏感性相当且最低;当淬火速率进一步降低时,Zn含量为9.08%的合金(9Zn alloy)的淬火敏感性快速提高;当淬火速率低于约32℃/s时,随着Zn含量从6.00%增加到7.09%,淬火敏感性基本保持不变;然后随着Zn含量从8.10%增加到9.08%,合金的淬火敏感性迅速增加。结合电导率和淬火诱导相面积分数的结果,从淬火诱导相的析出驱动力和形核位置及数量差异的角度,对Zn含量影响淬火敏感性的机理进行了分析讨论。