高强Al-Ni系铸造铝合金的挤压铸造及强化机制

为了开发新的高强铸造铝合金材料,分别采用3种铸造工艺,砂型铸造、金属型铸造和挤压铸造,制备了一种以Al-Ni共晶体系为基础的AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金材料。研究了Ni元素、热处理和铸造工艺对其微观组织、力学性能的影响规律,揭示了其强化机制。结果表明:4%(质量分数)的Ni在该铝合金中形成了大量的共晶组织(α-Al+Al_3Ni),同时改善其力学性能和铸造性能,起到了共晶强化的作用;固溶和时效热处理导致Al_3Ni相的球化和MgZn_2相的时效析出,提高了该铝合金的强度;相比砂型铸造和金属型铸造,挤压铸造时该铝合金的晶粒和Al3Ni相最细小,力学性能最佳,抗拉强度为586 MPa,断后伸长率为3.5%。由此得出:AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金的强化机制为η(MgZn_2)相的时效强化和Al_3Ni相的弥散强化,挤压铸造加T6热处理后,该铝合金的力学性能达到最佳值。     

少量Y对铜模浇注Mg-Al-Sn-Zn合金组织与性能的影响

采用抽真空-氩气气氛保护熔炼,铜模浇注,制备了Mg-Al-Sn-Zn-Y镁合金,研究了少量Y对铸态镁合金的相组成、微观组织与力学性能的影响。结果发现,随着Y的添加,生成了Al_2Y相,细化了α-Mg枝晶和Mg_(17)Al_(12)共晶相。随Y含量增加,Al_2Y相的尺寸变大、数量增加。室温拉伸测试结果表明,含0.5%的Y的合金具有较佳的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为247.7 MPa、112.3 MPa和11.52%,与未添加Y的合金相比分别提高了14.5%、9.6%和17.1%,主要是固溶强化、细晶强化和第二相强化导致的结果。Y的添加并没有改变合金的断裂方式。     

Mg和Cu含量对Al-Si-Mg系合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机研究了Mg、Cu含量变化对AlSi-Mg系合金T6态组织与性能的影响。结果表明:随着Mg含量的增加,合金的二次枝晶臂间距减小,Mg_2Si强化相增多,起到固溶强化的作用。随着Cu含量的增加,共晶Si由片状逐渐转变成细小弥散分布的球状,且大小不一; Al_2Cu强化相所形成的铝基固溶体对合金起到了固溶强化作用。当Mg的质量分数为0. 5%～0. 6%,Cu的质量分数为0. 3%～0. 5%时,Al-Si-MgCu系合金具有相对较好的力学性能,其抗拉强度达到350. 9 MPa,屈服强度达到304. 4 MPa,断后伸长率为6. 96%,断裂特征为典型韧窝断口的塑性断裂。     

Ce、Cu含量对Al-Cu-Ce合金组织与性能的影响

为了开发含Ce铝合金,采用挤压铸造工艺制备了不同Ce含量的Al-Cu-Ce合金,研究了Ce、Cu含量对Al-Cu-Ce铸造铝合金微观组织与力学性能的影响。结果发现,在低Ce含量的Al-Cu-Ce合金中,随着Ce含量增加,合金常温和高温性能均降低,铸造性能改善,Cu和Ce反应形成了共晶Al_8Cu_4Ce相,Al_2Cu相的数量减少,固相线温度提高。在高Ce含量的Al-Cu-Ce合金中,Cu和Ce反应形成了初生和共晶Al_8Cu_4Ce相,初生Al_8Cu_4Ce相因密度大造成偏析。当Cu、Ce的含量分别为14%、5%时,经T6处理后,室温抗拉强度和伸长率分别为368MPa、3.0%,在350℃时抗拉强度和伸长率分别为78MPa、19%。     

固溶时效对2524合金板材组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、拉伸试验机等,研究了固溶时效处理对大应变轧制2524铝合金板材显微组织及力学性能的影响。研究表明,轧制态2524铝合金中轧制面组织呈纤维状且存在大量的Al_2Cu和Al_2CuMg相。合金在455～495℃之间,固溶处理温度越高,时间越长,粗大的第二相溶解越充分。2524铝合金经495℃×60min固溶处理后,析出相基本溶解,2524铝合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为412.6 MPa、350.7 MPa和17.9%,合金经505℃固溶处理后,出现过烧组织特征,力学性能降低。合金经时效处理后强化相均匀析出,合金性能得到强化。合金经190℃×6h时效处理后,2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为464.6MPa、395MPa和22%。     

Ni对Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶活塞合金组织和力学性能的影响

通过金属型铸造制备了Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶铝硅合金,结合扫描电镜和能谱仪对合金的组织进行分析。在室温和高温下对该合金进行力学性能测试,研究了Ni元素对铸造Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶铝硅合金组织和力学性能的影响,分析了该合金在高温下的断裂机理。结果表明,随着Ni含量的增加,合金组织中主要富Ni相经历了从Al_7Cu_4Ni到Al_3CuNi再到Al_3Ni的变化,富Ni相体积分数不断增大。在室温下,随着Ni含量的增加,合金的力学性能变化趋势为先下降后上升;在200、300℃下,合金的抗拉强度随Ni含量的增加而提高,伸长率有所下降。300℃时,Ni对合金的屈服强度有明显的提升效果。     

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%。     

锻压变形量对轻量化机床新型铝合金组织与性能的影响

研究了不同锻压变形量下轻量化机床用新型铝合金的显微组织与力学性能。结果表明,随着锻压变形量从0增加至14%,新型铝合金的抗拉强度和屈服强度先增加然后基本不变,断后伸长率和冲击韧性则先增加后减小。锻压变形量优选为12%;与未进行锻压的试样相比,锻压变形量为12%时新型铝合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和冲击韧性分别增加了28.5%、32.6%、77.6%和73.8%。     

Cu含量对大应变轧制Al-Cu-Mg合金微观组织及力学行为的影响

采用光学金相显微镜、X射线衍射、拉伸试验、扫描电镜、透射电镜等技术,研究Cu含量对Al-Cu-Mg合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态Al-Cu-Mg合金中存在明显的树枝晶,沿晶界分布着大量块状S(Al_2CuMg)和θ(Al_2Cu)析出相。均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本熔入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,3种Al-Cu-Mg合金中均得到典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相、θ(Al_2Cu)相和T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,沿晶界呈连续而均匀分布。经时效处理后,3种Al-Cu-Mg合金均表现出优异的综合力学性能,Cu含量为2%(质量分数)时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为507 MPa、430 MPa和10.3%;合金的力学性能随着Cu含量的增加呈递增趋势,当Cu含量为4.5%时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为644 MPa、547 MPa和10.5%。     

Fe-20Mn-3Si-3Al���ڲ�ͬ���������µ���ѧ��Ϊ

通过单向拉伸试验研究了Fe-20Mn-3Si-3Al-0.045CTWIP钢在不同变形量、不同应变速率及不同变形温度下的力学性能。结果表明:当变形量为10%,时试验钢具有较好的综合力学性能,其屈服强度达到770MPa,抗拉强度为1 360MPa,断后伸长率为30%。室温变形条件下,当应变速率为1×10-4s-1时,热轧态样品的屈服强度和抗拉强度分别为510MPa及860MPa,拉伸伸长率为58%;当应变速率增加为1×10-1s-1时,其屈服强度及抗拉强度分别增至630MPa和970MPa,伸长率则下降为39%;随着变形温度的上升,材料的伸长率及抗拉强度均下降。增加变形温度至300℃时,该材料在应变速率为1×10-1s-1变形的抗拉强度降为764MPa,拉伸伸长率下降为25%。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能研究

对喷射沉积制备的高zn（11．3wt％）Al-Zn-Mg-Cu合金进行挤压和热处理,并测试了力学性能。通过透射电镜和扫描电镜对拉伸试样的微观组织进行了研究,提出了合金的强化机制。结果表明,该喷射沉积Al-Zn-Mg-cu合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为849MPa、796MPa和3．3％。合金的强化主要来源于纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化。断口分析显示,合金的断裂方式主要为沿晶断裂。     

预时效处理对 Al-Zn-Mg-Cu 合金硬化响应及微观组织的影响

研究了预时效处理对Al-Zn-Mg-Cu铝合金薄板力学性能和微观组织的影响,测试了显微硬度和力学性能,表征了TEM微观精细组织。结果表明:固溶处理后在180 ℃立即进行人工时效处理,可获得Al-Zn-Mg-Cu合金的显著时效硬化效果,且在8 h后达到峰值硬度195 HV0.5,与基体呈共格关系的η′相为主要强化相;120 ℃×10 min为最佳的预时效处理制度,经14天的室温停滞后,相比于固溶+自然时效态,硬度降低了13 HV0.5,降幅达到10.7%,具有明显的抑制自然时效作用;预时效+自然时效态试样,经烘烤硬化处理后,屈服强度和抗拉强度分别达到了465和545 MPa,强度增量分别达到170和95 MPa,同时伸长率达到12.5%。     

不同热成形工艺下TA32钛合金的流变性能及组织演变

用OM,SEM和XRD等方法研究了挤压态Mg-Al-Ca-x Nd(x=0~1.76,质量分数,%)合金的显微组织和析出相以及该合金在室温和高温下的力学性能。结果表明,Nd的添加会使基体中形成Al2Nd和Al11Nd3相,并且细化Mg-Al-Ca合金的晶粒。随着Nd添加量的增加,Al2Nd和Al11Nd3相的数量也随之增加。当添加1.76%Nd时,合金的平均晶粒尺寸从不含Nd的4.80μm变为2.39μm。由于第二相的析出和晶粒细化,室温下的力学性能也得到改善。随着Nd元素含量的增加,合金的室温抗拉伸强度由267MPa提高到304 MPa,屈服强度从144 MPa提高到203 MPa,延伸率从20.0%下降到16.9%。在150℃时,随着Nd含量的增加,拉伸强度从192 MPa增加到229 MPa,屈服强度从140 MPa增加到159 MPa,伸长率从48.6%下降到29.3%。     

钇含量对电弧增材制造2319铝合金组织与性能的影响

以不同钇含量的2319铝合金丝材为原材料,采用基于冷金属过渡的电弧增材制造工艺(wire arc addictive manufacturing,WAAM)制备2319铝合金,研究了钇含量对WAAM 2139铝合金的显微组织及力学性能的影响. 结果表明,添加Y元素可明显细化直接沉积态WAAM 2319铝合金的晶粒,细晶强化及第二相强化作用显著,间接影响了时效过程析出的二次析出相θ′的数量,同时,未对直接沉积态WAAM 2319铝合金中气孔缺陷的大小、分布产生显著影响. 随着钇含量的增加,合金凝固过程含钇化合物在晶粒交汇处偏析程度增大,使得合金成分过冷度减小,导致WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度和屈服强度呈现出先上升后下降趋势,断后伸长率逐渐下降. 当钇含量为0.15%时,WAAM 2319铝合金表现出最优的力学性能,即抗拉强度484 MPa、屈服强度348 MPa和断后伸长率10.5%.     

Effect of hot extrusion process on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloys

The hypereutectic Al-Si alloy was fabricated by hot extrusion process after solidified under electromagnetic stirring,and the microstructure and mechanical properties of the alloy were studied.The results show that the ultimate tensile strength and elongation of the alloy reached 229.5 MPa and 4.6%,respectively with the extrusion ratio of 10,and 263.2 MPa and 5.4%,respectively with extrusion ratio of 20.This indicates that the mechanical properties of the alloy are obviously improved with the increase of extrusion ratio.After hot extruded,the primary Si,eutectic Si,Mg2Si,AlNi,Al7Cu4Ni and Al-Si-Mn-Fe-Cr-Mo phases are refined to different extent,and the efficiency of refinement is obvious more and more with the increase of extrusion ratio.After T6 heat treatment,the sharp corners of these phases become passivated and roundish,and the mechanical properties are improved.The ultimate tensile strength of the extruded alloy after T6 heat treatment reaches 335.3 MPa with extrusion ratio of 10 and 353.6 MPa with extrusion ratio of 20.     

稀土钇对铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金显微组织和力学性能的影响

镁锂(Mg-Li)合金是现今最轻的金属结构材料,在航空航天及交通运输等领域具有重大的应用价值.但铸造镁锂合金绝对强度低限制了其发展和应用.在Mg-Li二元合金中添加铝(Al)、锌(Zn)和稀土元素钇(Y)三种强化元素制备Mg-Li-Al-Zn-Y五元铸态镁锂合金来提高镁锂合金的力学性能.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描...     

Effects of Mg content on microstructure and mechanical properties of low Zn-containing Al−xMg−3Zn−1Cu cast alloys

Effects of Mg content on the microstructure and mechanical properties of low Zn-containing Al?xMg? 3Zn?1Cu cast alloys (x=3?5, wt.%) were investigated. As Mg content increased in the as-cast alloys, the grains were refined due to enhanced growth restriction, and the formation of η-Mg(AlZnCu)₂ and S-Al₂CuMg phases was inhibited while the formation of T-Mg₃₂(AlZnCu)₄₉ phase was promoted when Mg content exceeded 4 wt.%. The increase of Mg content encumbered the solution kinetics by increasing the size of eutectic phase but accelerated and enhanced the age-hardening through expediting precipitation kinetics and elevating the number density of the precipitates. As Mg content increased, the yield strength and tensile strength of the as-cast, solution-treated and peak-aged alloys were severally improved, while the elongation of the alloys decreased. The tensile strength and elongation of the peak-aged Al?5Mg?3Zn?1Cu alloy exceed 500 MPa and 5%, respectively. Precipitation strengthening implemented by T′ precipitates is the predominant strengthening mechanism in the peak-aged alloys and is enhanced by increasing Mg content.     

Effects of Chromium on the Microstructures and Mechanical Properties of AlCoCrxFeNi2.1 Eutectic High Entropy Alloys

In the present study,a series of AlCoCrxFeNi2.1 (x=0,0.25,0.5,0.75,1.0) eutectic high entropy alloys (EHEAs) have been designed and prepared.And the effect of Cr content on the microstructures and mechanical properties of the AlCoCrxFeNi2.1 alloys was systematically investigated.The results indicate that the AlCoCrxFeNi2.1 (x ＞ 0) alloys exhibit almost complete lamellar eutectic microstructures with a mixture structure of FCC and B2 phases.And the AlCoFeNi2.1 alloy without Cr element exhibited a hypoeutectic microstructure with a primary B2 phase.In addition,the eutectic microstructures for AlCoCrxFeNi2.1 eutectic alloys do not change significantly.The room temperature compressive tests results show that with an increase in Cr content (from x =0 to x =1.0),the yield strength will first decrease,and thereafter increase.The trend is the opposite with the fracture strength and plastic strain.They show an increase trend at first,and then decrease.The AlCoCr0.5FeNi2.1 (Cr0.5) alloy shows the best comprehensive mechanical properties.The tensile yield strength,fracture strength,and elongation are 536.5 MPa,1062 MPa,and 13.8％,respectively.Furthermore,the Cr0.5 alloy also displays a high strength with a yield strength of 362 MPa at 700 ℃.In summary,by changing the Cr content,AlCoCrxFeNi2.1 eutectic high entropy alloys with excellent comprehensive mechanical properties were obtained and prepared.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金型材回归再时效处理的组织与性能

采用拉伸、硬度、电导率测试和透射电镜分析等方法研究了不同回归处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金型材组织与性能的影响。结果表明,采用120℃×24 h+180℃×45 min+120℃×24 h回归再时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为613.5 MPa、599 MPa、11.1%和39.2%IASC。与T6态相比,合金在抗拉强度和伸长率相当的情况下,屈服强度和电导率显著提高,合金的抗应力腐蚀性能明显改善。合金晶内为细小的η’相和η相,晶界沉淀相断续分布,伴有较窄的晶界无析出带。