Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。     

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。     

Sc含量对Al-Mg-Sc-Zr合金铸态组织及时效强化的影响

用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及显微硬度仪研究了Sc含量对Al-5.5Mg-0.5Mn-XSc-0.1Zr (质量分数,%) (0.05≤X≤0.50)合金铸态显微组织和时效处理后二次析出相的形貌及其强化作用的影响。结果表明：当Sc含量少于0.09%（质量分数,下同）时,凝固过程中无含Sc相析出,铸锭组织为柱状树枝晶,时效后强化作用有限;当Sc含量在0.16%~0.23%时,凝固过程中析出少量初生及共晶Al3(Sc, Zr)相,这既能够细化晶粒,又不影响时效后二次析出相的热稳定性,时效后合金的硬度也较高;而Sc含量过高（X≥0.23）时,合金中初生和共晶Al3(Sc, Zr)相的含量增多,虽然也能够细化晶粒,但凝固后基体中固溶的Zr含量也会随之降低,导致二次Al3(Sc, Zr)相的热稳定性降低,450 ℃时效24 h后二次析出相粗化严重,强化作用很弱     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc,Zr)粒子的形貌特征。结果表明:从熔体中析出的Al3(Sc,Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12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。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%～0.60%(质量分数)的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

复合添加Sc、Zr、Ti对Al-Mg合金组织与性能的影响

采用布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了微量Sc、Zr、Ti以及Mg含量对Al-Mg合金的显微组织与布氏硬度的影响。结果表明,单独添加Sc、Zr元素的合金与未添加的Al-Mg合金的铸态组织相比,合金的晶粒组织得到了一定的细化,复合添加Sc、Zr、Ti3种元素的合金铸态组织的晶粒细化程度更为明显。同时在Sc、Zr、Ti相同含量下,Mg元素的增加也能进一步细化合金的晶粒组织,这是由于Mg元素固溶强化的结果,使得合金的布氏硬度提高。对Al-10Mg-Sc-Zr-Ti合金进行均匀化退火处理后,合金的硬度较铸态组织提高了10%,这是Al3(Sc1-xZrx)、Al3(Sc1-xTix)及Al3(Sc1-x-yZrxTiy)大量沉淀相二次析出,弥散度增大、分布更加均匀的结果。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc, Zr)粒子的形貌特征。结果表明：从熔体中析出的Al3(Sc, Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12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。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%~0.60%（质量分数）的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。     

微量Mn添加对Mg-6Zn-3Al镁合金非枝晶组织演变的影响

利用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了Mg-6Zn-3Al-xMn(x%=0%,0.1%,0.3%,0.5%,质量分数)合金的铸态组织和在等温热处理过程中的非枝晶组织演变规律。结果表明:铸态基体合金由α-Mg、Mg_2Zn_3、Mg_7Zn_3和Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相组成。添加Mn后,析出了Al Mn和Al_8Mn_5相,且随Mn含量的增加,晶粒逐渐得到细化。合金经580℃等温保温30 min后,获得的非枝晶组织由初生α_1-Mg颗粒和包裹在共晶组织中二次水淬凝固形成的α_2-Mg颗粒及分布在初生颗粒间呈蜂窝状的共晶相组成。随着Mn含量增加,固相颗粒的平均尺寸和形状因子呈先减小后增加的趋势,组织中液相比例逐渐减少。当Mn含量(质量分数)为0.1%时,可获得近似球状、细小圆整、均匀分布的固相颗粒。在等温热处理过程中,溶质扩散和界面张力对组织演变起主导作用。Zn和Al溶质原子在液相中的成分起伏是初生颗粒在分离和球化过程中产生颈缩的重要原因。     

Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu合金铸态及其均匀化组织

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)及其附件能谱仪(EDX)研究Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu铝合金的铸态及其均匀化组织。结果表明:该铝合金的铸态凝固组织由α(Al)基体+Mg(Zn,Al,Cu)2非平衡共晶相组成;铸态组织中粗大非平衡共晶组织的体积分数随着Zn含量的增加而增大,且伴随其周围析出的条状、细小Mg(Zn,Al,Cu)2粒子也逐渐增多、粗化;当Cu含量(质量分数)为1.0%、1.4%、2.2%时,铸态组织晶内的独立第二相分别为T(Al2Zn3Mg3)相、S(Al2CuMg)相、T(Al2Zn3Mg3)相+θ(Al2Cu)相;各成分合金经过(470℃,24h)均匀化处理时,基体中仅剩下均匀化过程无法消除的尺寸较小、数量较少的初生富Fe相。     

微量钪、锆对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响

对复合添加了稀土元素Sc、Zr的Al-Zn-Mg合金采用光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、差热分析(DSC)等分析和测试方法,探究不同含量的Sc、Zr添加量对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响。结果表明,稀土元素Sc、Zr的复合添加对铸态晶粒产生了细化效果,铸态合金元素大多数偏聚在晶界或者晶内,随着Sc、Zr的含量增加,元素分布趋于均匀,第二相数目开始减少,晶粒大小也逐渐减少。470℃×24 h均匀化退火之后,枝晶组织得到消除,大部分非平衡T相也溶入基体,只有少量难溶的Fe、Si杂质相残留在晶界上,同时合金中重新析出小尺寸的MgZn_2相。随着Sc、Zr含量的增加,第二相的回溶和晶粒细化效果得到了提高。     

Al对K4169合金铸态组织和力学性能的影响

采用手工电弧炉熔炼制备了不同Al含量的K4169高温合金.显微组织和力学性能研究表明:随着Al含量的增加,合金铸态组织的二次枝晶臂变得发达,枝晶间析出相增多,Nb、Mo、Ti和Fe元素在枝晶和枝晶间的偏析程度减轻:Al含量增加使得合金的屈服强度和硬度明显提高,当Al含量为1.25wt%时,其屈服强度和硬度达到最大值,但是Al含量增加至1.45wt%时,合金晶界上析出了大量的Laves相,反而降低了合金的屈服强度和硬度.     

微量钪对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验,研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织和拉伸性能的影响。结果表明,在Al-Cu-Li-Mg-Zr合金中加入微量Sc,可消除铸态枝晶组织并显著细化铸态晶粒、有效抑制再结晶,明显提高了合金的强度和塑性。微量Sc引起的强化来源于晶粒细化、次生的Al3（Sc,Zr）相析出和亚结构强化。     

微量元素Sc对ZA27合金组织与性能的影响

试验研究了微量元素Sc对ZA27合金铸态显微组织与力学性能的影响规律。试验结果表明:单独添加合金元素Sc,在Sc的加入量为0.5%时,ZA27合金铸态显微组织细化效果较好,粗大的树枝晶组织转变为均匀、细小的团絮状组织,晶界共晶体组织变得更为细小。合金的铸态抗拉强度和硬度分别达到了495MPa和HB120.2,伸长率达到7.6%。元素Sc在ZA27合金中与Al形成了与基体晶格类型和晶胞尺寸极为相近的Al3Sc粒子,起到了促进异质形核和细晶强化的作用,从而提高了合金的力学性能。     

少量钨对铸态及均匀化处理态Ti-Al-Nb-B-W合金微观组织的影响

对铸态及经过热等静压和均匀化处理后Ti-Al-Nb-B-W合金的微观组织进行了观察和分析，研究了元素钨对Ti—Al-Nb—B—W合金的铸态及均匀化处理态微观组织的影响。结果发现：随着钨含量的增加，Ti-Al-Nb-B-W合金铸态组织中的非平衡状态加剧，网状组织和胞状组织越来越发达；随着钨含量的增加，Ti-Al-Nb-B-W合金铸态组织中的显微缩松有增多的趋势：在Ti—Al—Nb—B-w合金的均匀化处理过程中发生了非连续粗化，钨不影响7等轴晶的形核位置与尺寸，但影响其形核率，随着钨含量的增加，7等轴晶的体积分数有增加的趋势；Ti-Al-Nb-B-W合金经过均匀化处理后，随着钨含量的增加，其片层组织更加完善，片层间距更加细小；Ti-Al-Nb-B-W合金经过均匀化处理后，随着钨含量的增加，β（B2）相析出的量更多。     

定向凝固Al-Y合金组织演化规律及小平面相生长 Ⅱ.Al-53%Y包晶合金组织演化规律

对Al-53%Y(质量分数)包晶合金在1~100μm/s的抽拉速率下进行定向凝固实验,研究了合金组织演化及包晶合金中两相的竞争和生长行为.结果表明,铸态Al-53%Y合金的显微组织主要由初生Al2Y相、包晶Al3Y相和Al3Y/Al共晶体组成.在低速1μm/s定向凝固过程中,初生相与包晶相均连续生长,出现了平行于固/液界面的近似带状组织.随着凝固距离的增加,固/液界面处的领先相由初生Al2Y转变为包晶Al3Y,固/液界面为粗大条形Al3Y相,而无初生相.在较高抽拉速率的定向凝固过程中,随着抽拉速率的增加,Al2Y相由平界面生长转变为胞状形态,后又转变为枝晶状.包晶相Al3Y最初以锯齿状包裹在初生相表面,同时在液相中以细针状直接析出,抽拉速率越大,包晶相Al3Y数量越多且尺寸越细小.随着凝固距离的延长,包裹初生相的包晶相厚度增加,体积分数增大.另外,从液相中直接析出的Al3Y相逐渐长大,由细针状变为短棒状、块状,均匀分布在包晶组织周围并与之相连接.     

Mg含量对Al-Zn-Mg铝合金组织及性能的影响

通过改变镁的含量,设计了4种不同成分的Al-6.0Zn-xMg合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差式扫描量热分析仪(DSC)、硬度、导电率以及室温拉伸等分析测试方法,研究了Mg含量对Al-Zn-Mg合金铸态、均匀化态组织性能及T6态力学性能的影响。结果表明:4种铸态合金组织晶界附近存在大量共晶网状结构与链状第二相,主要为α(Al)+三元T(AlZnMg)相,合金中还存在少量的Al₃(Zr,Ti)相和富铁相,提高Mg含量会使合金组织中的非平衡共晶相增加。合金均匀化处理后空冷,基体内有大量细小弥散的针状η(MgZn₂)相析出,且随着Mg含量的提高,这种针状η(MgZn₂)相的析出数量也逐渐增多。随着Mg含量增加,硬度逐渐增加,导电率逐渐下降,且均匀化态合金的硬度及导电率比铸态的高。4种T6态合金中Al-6.0Zn-2Mg合金的综合力学性能最佳。     

Sc对Ti-Al二元合金组织与显微硬度的影响

采用真空电弧熔炼技术制备了Ti-6Al、Ti-3Al-35c、Ti-10Al以及Ti-8Al-2Sc四种成分的合金，借助X射线衍射技：术(XRD)对铸态合金的相组成进行了分析。将铸态合金分别在β相区、α＋β相区和仅相区的温度下进行真空等温退火10h并进行水冷。借助光学金相显微镜对合金在不同退火态下的组织进行了分析，并用岛津显微硬度计测量了合金的显微硬度。试验结果表明，铸态Ti-Al-(Se)合金的显微组织形貌主要为魏氏组织、双态组织和网篮组织，其主要析出相为Ti-Al和Al3Sc。金属sc的加入明显细化了合金的组织，同时提高了合金中α片层组织的显微硬度。从金属Sc对合金的组织演变的影响上来看，金属Sc的加入具有稳定仅相的作用。经过等温退火处理后的合金其显微硬度高于铸态合金的显微硬度，Al的含量以及金属Sc的添加均对合金基体和片层组织的硬度产生了一定的影响。     

铸态Al-Mg-Sc-Zr合金退火过程中的硬化行为

采用透射电镜、电子探针、拉伸和硬度测试等方法对铸态Al-6Mg-0.2Sc-0.15Zr(质量分数,%)合金在等温退火过程中的硬化行为进行了研究.结果表明,退火过程中Mg分布的变化对合金强度影响不大,细小、弥散的Al3(Sc,Zr)沉淀相的析出产生了显著的沉淀强化作用.合金在300℃下退火,Al3(Sc,Zr)沉淀相粗...     

微量Sc在Al—Mg合金中的作用

研究了微量Sc对Al-Mg合金显微组织与拉伸性能的影响,结果表明,微量Sc在Al-Mg合金中主要以初生Al3Sc和次生Al3Sc两种形式存在,初生Al3Sc是合金在凝固过程中形成的,可成为有效的非均质晶核,大大细化合金的铸态晶粒,次生Al3Sc是合金铸锭在工艺加热过程中析出的,有效地钉扎位错和亚晶界,稳定亚结构并强烈抑制合金的再结晶,具有亚结构强化和直接析出强化作用,因此,加入Sc后的Al-Mg合金的强度大大提高,并且表现出良好的强塑性配合。     

Al含量对Nb-Ti-C合金组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了不同Al含量的Nb-21Ti-4C(βNb-Ti)合金,研究了Al元素含量变化对Nb-21Ti-4C合金组织和晶格常数的影响。研究表明:铸态条件下合金由枝晶生长的Nb基固溶体(Nbss),碳化物((Nb,Ti)C),Nb3Al和枝晶间Nbss/MC共晶组织构成;Al元素部分固溶进入Nbss和MC中,随着Al含量增加,以Nb3Al相生长在Nbss内部。Al元素含量增加,使得Nbss枝晶先变大后变小。1100℃,24h热处理后,Nbss内部析出针状或片状碳化物和Nb3Al,导致Nbss晶格常数增大;枝晶间碳化物内部Nbss进一步长大,Nb原子的析出和Al元素固溶含量变化导致碳化物晶格常数改变。     

微量钪锆对Al-Fe合金细化作用的电子理论研究

运用固体经验电子理论,对复合添加微量Sc和Zr的Al-Fe合金的价电子结构进行计算,从电子层次的微观合金偏聚理论分析微量元素对铸态Al-Fe合金的晶粒细化作用。结果表明:Sc、Zr原子和Al原子有更强烈的交互作用,在合金熔体中形成Al-Sc、Al-Zr和Al-Sc-Zr偏聚区,析出大量细小弥散的Al3Sc、Al3Zr和Al3(ZrxSc1-x)粒子,作为非均质形核核心,对Al基体晶粒和初生Al3Fe相晶粒起到强烈的晶粒细化作用。