Cu含量对含Sc铝锂合金显微组织和力学性能的影响

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、扫描电镜和透射电镜等观察手段研究Cu含量对含Sc铝锂合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在Sc元素含量基本不变的情况下,Cu含量为4.2%(质量分数)的合金在均匀化过程中会形成W(Al Cu Sc)相,且该相在固溶时也不会完全溶解到α(Al)。在相同Sc含量条件下,随着α(Al)中Cu含量的下降,w(Cu)/w(Sc)变小,均匀化后形成的W相数量会明显降低,直至消失。由于W相对合金力学性能不利,其数量的减少可以增加合金中有效固溶Cu原子的数量,从而提高合金性能,W相的形成抑制合金中Al3(Sc,Zr)粒子的析出形成。     

Ce对高强Al-Cu-Li合金组织及拉伸性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜及拉伸性能在测试研究0.11%Ce(质量分数)添加对一种Al-Cu-Li系高强铝锂合金薄板T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)组织和力学性能的影响。结果表明:0.11%Ce添加明显降低合金强度,但伸长率略有增加。微量Ce添加可细化铸态晶粒组织及固溶再结晶晶粒组织;而且微量Ce添加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍然为T1相(Al_2CuLi)及θ′相(Al_2Cu),但其数量减少。铝锂合金中添加微量Ce,凝固时可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解,导致固溶基体中的Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ′相含量减少,合金强度降低。     

冷轧变形量对铝锂合金薄板晶粒组织及力学性能的影响（英文）

采用电子背散射衍射(EBSD)研究冷轧变形量(50%～90%)对1445铝锂合金薄板固溶态(固溶温度525～575℃)晶粒组织的影响。薄板固溶时再结晶模式为亚晶合并与生长,但固溶温度提高至575℃时薄板仍然未发生完全再结晶。未再结晶是由于添加微量Sc元素形成纳米尺寸Al_3(Sc,Zr)粒子,钉扎晶界、亚晶界及位错所致。525℃固溶时,随冷轧变形量增加,薄板再结晶分数及再结晶晶粒尺寸减小,但亚晶分数增加,相应变形组织分数减少;同时,大角度晶界分数增加;这两个原因导致薄板T8时效后强度及各向异性随冷轧变形量增加而降低。固溶温度提高至575℃时,再结晶分数及再结晶晶粒尺寸增加。     

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。     

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。     

Sc和Zr对7055合金铸态及热处理态组织和性能的影响

在7055合金成分基础上添加0.14%的Zr及0.15%的Sc,获得7055-0.14Zr-0.15Sc合金。对比该合金与7055合金的铸造、均匀化、轧制及T6态的微观组织与力学性能。研究发现,由Zr、Sc添加所形成的初生Al_3(Sc,Zr)相在铸造过程中起到促进非均质形核、细化合金组织的作用。均匀化热处理促使纳米Al_3(Sc,Zr)相析出,该相在热变形及固溶时效处理过程中起到钉扎晶界的作用,进而显著地抑制了晶粒粗化。因此,与7055合金相比,7055-0.14Zr-0.15Sc合金具有更高的强度及塑性。     

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。     

Sc、Zr复合添加对7085铝合金组织与性能的影响

通过金相显微镜、背散射电子衍射(EBSD)和拉伸力学测试,研究了Sc和Zr元素对7085铝合金组织与性能的影响。结果表明,Sc、Zr具有很强的晶粒细化效果,添加Zr可使铸态晶粒尺寸减小46.7%,添加Sc可减小51.4%,复合添加Sc、Zr效果最佳可减小58.1%。同时,Sc、Zr在合金中会生成Al3Sc和Al3Zr,具有很强的抑制再结晶作用。经轧制、固溶时效后,未添加Sc、Zr的合金会完全再结晶,仅添加Zr的合金再结晶程度为60%,添加Sc和Sc、Zr复合添加的合金再结晶程度非常低,仅约为5%。因此,复合添加Sc、Zr可大幅提高合金的力学性能,在相同工艺条件下,其抗拉强度达606 MPa,比未添加Sc、Zr的合金提高17.6%。     

固溶制度对1933铝合金自由锻件组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射和室温拉伸研究固溶制度对1933铝合金自由锻件组织和力学性能的影响.结果表明:由于Al_3Zr粒子对晶界的钉扎作用,在470 ℃以下固溶时,合金的再结晶程度很低(＜15%);随着固溶温度升高,再结晶程度逐渐上升;510 ℃固溶时,合金的再结晶程度显著增大(约为48%);1933铝合金锻件中第二相主要有Al_7Cu_2Fe相和η相;合金经470 ℃固溶60 min后,η相溶解比较充分,此后随温度升高或时间延长第二相变化不大;合金的最佳固溶制度为470 ℃、60 min,在此条件下合金具有最好的力学性能.     

2024、2524合金和含微量Sc、Zr的2524铝合金板材的组织和性能

制备了含微量Sc、Zr的2524铝合金板材,采用拉伸力学性能测试、金相、X射线衍射和透射电子显微分析技术,比较研究了2024、2524合金和含微量Sc、Zr的2524铝合金板材的组织和性能.结果表明,微量Sc和Zr在2524铝合金中主要以次生的Al3(Sc,Zr)粒子形式存在,这种粒子与基体共格,钉扎位错和亚晶界,高温固溶处理过程中仍然能够部分抑制合金的再结晶.在T3状态下,含Sc、Zr的2524铝合金的塑性与2524铝合金的相当,而屈服强度提高了18 N/mm2.微量Sc、Zr对Al-Cu-Mg合金的强化作用主要来源于添加微量Sc、Zr引起的细晶强化、亚结构强化和析出强化.     

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。     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与力学性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼、水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn和Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)两种合金铸锭。合金铸锭经热轧中间退火冷轧成2 mm薄板;研究稳定化退火及微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响。结果表明:在Al-Mg-Mn合金中加入微量Sc和Zr后形成大量弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能;Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材经300℃退火1 h后可获得最佳综合力学性能,其σb、σ0.2与δ分别为436 MPa、327 MPa和16.7%。     

Er微合金化对2055 Al-Li合金微观组织及力学性能的影响

研究了0.2%及0.4%Er的添加对2055 Al-Li合金T8态时效(6%预变形+160℃时效)微观组织和力学性能的影响.结果表明,0.2%Er添加显著降低合金强度,但延伸率略有增加.微量Er添加未改变Al-Li合金中时效析出相的种类,主要强化相仍然为T1相(Al2Cu Li)及q'相(Al2Cu),但时效析出相的数量明显减少,同时时效析出的响应速度减缓.2055 Al-Li合金中添加微量Er,凝固时可形成Al8Cu4Er相粒子,这些粒子在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解至固溶体中,导致固溶基体中Cu含量降低,因而时效时含Cu析出相T1相及q'相含量减少,合金强度降低.     

Sc微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-8.0Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.15Zr-xSc合金,对合金进行了固溶、时效处理,测试了不同状态下合金的力学性能和电导率,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜研究了合金不同状态的显微组织。结果表明:添加微量钪形成的一次Al3(Sc,Zr)相可作为异质形核核心,细化合金铸态组织;均匀化退火过程中析出的二次Al3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎位错和亚晶界,有效阻碍固溶处理过程中合金的再结晶;含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率显著高于不加钪的铝合金,经一般固溶及回归再时效(RRA)处理后含0.30%Sc合金的抗拉强度提高36 MPa、屈服强度提高30 MPa、伸长率提高3.0%;采用470℃×60 min+485℃×60 min强化固溶处理,降低合金固溶态的电导率,将合金固溶态以及T6态的抗拉强度分别提高了79.6 MPa、55.8 MPa。     

钪含量对7055铝合金微观组织及性能的影响

在7055铝合金中添加不同含量的Sc,研究钪含量对不同状态的7055铝合金微观组织、力学性能、耐腐蚀性能的影响规律。研究结果表明:添加Sc后7055铝合金晶粒得到明显细化,树枝晶转变为等轴晶,添加质量分数分别为0. 15%、0. 25%的Sc,晶粒分别由125μm细化到约90μm和45μm。添加w(Sc)=0. 35%和w(Sc)=0. 45%的铸态7055铝合金晶粒尺寸差别不大。Sc在7055铝合金中生成的Al3(Sc,Zr)相可以抑制再结晶和晶粒长大,提高再结晶温度,使含Sc的7055铝合金在固溶、时效之后仍保留大量的变形组织。由于细晶强化、亚结构强化以及第二相强化效应,含Sc的7055铝合金表现出更高的强度及硬度。添加质量分数分别为0. 15%和0. 25%的Sc后,7055铝合金的屈服强度都从601 N/mm2提高到636 N/mm2;抗拉强度分别从630 N/mm2提高到670 N/mm2和672 N/mm2;伸长率下降。添加w(Sc)为0. 35%和0. 45%的Sc后,屈服强度和抗拉强度相比w(Sc)为0. 15%和0. 25%的有所下降,伸长率提高。添加w(Sc)为0. 25%和0. 45%的Sc后,剥落腐蚀等级都由ED级提高到了EA级;晶间腐蚀深度由304. 7μm分别变浅为219. 0μm和261. 4μm,耐腐蚀性能提高。     

两种Ce微合金化铝锂合金形变热处理时的微观组织与拉伸性能

研究了Ce添加量分别为0.09%及0.23%的Al-4.15Cu-1.25Li-X高强铝锂合金薄板T6态时效(175℃时效)及T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)时的微观组织和拉伸性能。结果表明,相比T6态时效,T8态时效时铝锂合金强度及伸长率均有所提高。T8态时效时,含0.23%Ce的铝锂合金强度及伸长率均低于Ce含量为0.09%的铝锂合金。Ce含量增加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍为T1相(Al_2CuLi)及θ'相(Al_2Cu),但其数量减少。微量Ce的添加可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,这些粒子在均匀化及固溶处理时均难以完全溶解。Ce含量增加,导致固溶基体中Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ'相含量减少,铝锂合金强度降低。     

含Fe或Sn的锆合金显微组织研究

研究了含少量Fe或Sn的锆合金显微组织,结果表明Zr-Fe二元合金中的Fe元素(≤1.0%,质量分数),除极少量固溶外,基本上是以Zr_3Fe第二相的形式析出,而且随着Fe含量的增加,第二相种类不变,尺寸变大。Zr-Sn二元合金中添加的Sn(≤5.0%)是以完全固溶的状态存在于锆基体中,不会参与形成第二相粒子;添加Sn元素会阻碍Zr合金回复及再结晶进程。在Zr-Sn-Fe合金中,Sn元素的添加可以提高Fe在α-Zr中的固溶含量,并且通过阻碍Zr合金β相快冷时板条晶晶粒长大及Fe元素的迁移,影响Zr_3Fe第二相的尺度及分布,可以使其细化并分布更均匀。     

热处理对含钪6061铝合金组织和力学性能的影响

研究了Sc含量以及固溶、时效热处理对6061铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加Sc可以有效细化铸态6061铝合金晶粒尺寸,提高力学性能,Sc的最佳添加量为0.2 mass%。固溶+时效可以进一步提高6061铝合金的力学性能,不含Sc的6061铝合金最佳热处理工艺为570℃×1 h固溶+175℃×8 h时效,含0.2 mass%Sc的6061铝合金为570℃×1 h固溶+185℃×5 h时效,时效过程中析出的与基体存在共格关系的β″(Mg_5Si_6)针状相、Al_3Sc纳米颗粒起强化作用。     

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%。