微量Er对高强铝合金组织与性能的影响

借助力学性能测试和光学金相（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）与能谱（EDS）的观察和分析，研究了微量Er对高强铝合金Al-6Zn-2Mg的力学性能、微观组织结构、时效硬化特性及再结晶行为的影响。结果表明：Er能非常显著地细化合金的晶粒组织，这是因为初生Al3Er作为非均质形核核心，能提高形核率，从而有效地细化晶粒；Er能够较大幅度地提高合金的拉伸力学性能，细晶强化与析出强化是合金的主要强化机制；Er可加快合金的时效进程，提高时效强化效果；同时，Er可以抑制合金再结晶，提高再结晶温度，这是由于细小的二次Al3Er质点钉扎位错和亚晶界而引起的。     

Al-Zn-Mg-Cu-Li-Er合金时效组织中Er相的TEM观察

采用TEM对56％Zn，1．9％Mg，1．6％Cu，1.0％Li，0．3％Er(质量分数)合金中的Er相进行研究．发现Er在合金中主要以Al3Er形式存在．Al3Er在合金中的形状为块状、点状、片状或蠕虫状，部分Al3Er与铝合金基体共格，细小的Al3Er可作为η相异质形核的核心。Er在台金的晶界有很大的偏析，而且晶界处Al3Er的存在，使该处晶界析出物不连续。     

Effect of trace rare earth element Er on Al-Zn-Mg alloy

1 Introduction Remarkable effects of rear-earth elements on aluminium alloys, such as eliminating impurities, purifying melt, refining as-cast structure, retarding recrystallization and refining precipitated phases, have been widely researched for a long…     

铒微合金化铝合金的研究进展

微合金化是提高铝合金性能的重要途径,控制微量元素的种类和含量,充分发挥微量元素的作用是当前铝合金研究的主要方向之一。大量研究表明:廉价的Er能够起到有效的微合金化作用,Er元素在铝合金中可形成纳米级Al3Er强化相,并可通过与Zr复合作用形成Al3(ZrxEr1-x)复合相,比Al3Sc相具有更好的热稳定性,从而可以改善铝合金组织,大幅度提高铝合金的强度或塑性、明显抑制铝合金的再结晶以提高其耐热性,改善其综合性能。本文作者针对微合金化元素Er在铝合金中析出Al3Er相及Al3(ZrxEr1-x)复合相的过程及其对合金组织和性能的影响机理,以及Er微合金化在几类工业合金体系中的作用,介绍含铒铝合金的最新研究进展。     

Development on research of advanced rare-earth aluminum alloy

1　INTRODUCTIONTheeffectofrareearthandtransitionelementsonthealuminumalloyisevidentfortheirspecialelec tronicstructures ,andthishasattractedattentionsofmanyscientists .Inthepast ,theresearchontherareearthaluminumalloyswascarriedoutmainlyonthebasisofassignmentofthespecifictypeandstrategy ,especiallyinChina ,andexplorationsoftheapplica tionoftherareearths (richresourceinChina)inalu minumalloysweremostlyconcentratedontheeffectofmischmetalonsomecommercialaluminumalloys ,whichwasthecertainoffs…     

Microstructures and mechanical properties of Er modified AA7075 alloy

The effect of erbium and homogenization on microstructures and mechanical properties of AA7075 alloy were investigated using optical microscope (LIMI), scanning electronic microscope (SEM) equipped with energy dispersive X-ray detection (EDS) and mechanical testing. It was found that during solidification most of the elements Er and Cu segregated at the grain boundaries in the form of Al₃ErCu or Al₈Cu₄Er and a very small part of Er dissolved in the FCC-Al matrix. The latter is not completely reclaimable for heterogeneous nucleation and refine grain FCC-Al matrix in its as-cast state. Er and Cu- containing phases fragmented into fine particles after extrusion and these led to a slight increase in grain boundary strengthening. The process of homogenizing, extruding and aging the Er containing alloys considerably improved the strength due to precipitation. The analysis of the extruded sample showed that the addition of Er can slightly retard the recrystallizing behavior of AA7075 alloy.     

Zr对电磁连续铸造Al-4.0Cu-1.4Mg-0.5Mn 合金铸态组织与力学性能的影响

采用金相、硬度测量、拉伸试验、扫描电镜,XRD等测试手段,研究了Zr对电磁连续铸造Al-4.0Cu-1.4Mg-0.5Mn系高强铝合金铸态下显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加微量Zr可明显细化合金铸态组织,且可显著提高合金力学性能,其作用机理主要为Al3Zr造成的细晶强化和弥散强化作用;含Zr的合金在室温下比不含Zr的合金宏观硬度提高3.91%,抗拉强度提高3.90%,屈服强度提高4.82%,伸长率提高48.66%;合金的断裂方式均属韧性断裂,但韧窝分布不均匀,在韧窝中心及边缘处都有第二相。     

Effect of minor Sc and Zr on microstructures and mechanical properties of Al-Zn-Mg based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｉｎｏｒＳｃａｎｄＺｒｉｓａｎｅｗ ｇｒｏｕｐｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ ,ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ,ｇｏｏｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ[1～ 5] .Ｉｔｉｓｍａｉｎｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅ ,ｎｕｃｌｅａｒｅｎｅｒｇｙａｎｄｓｈｉｐｓｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｔｈｅｓｉ ｍｕｌｔａｎｅｏｕｓａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＳｃ ,ＺｒｏｒＴ…     

原位合成TiB2和Al3Ti对ZL201的晶粒细化效果

以工业纯铝、氟钛酸钾和氟硼酸钾为原料 ,通过原位反应合成的 Al-5Ti-B中间合金中 ,Ti B2 和 Al3Ti颗粒细小且弥散分布 ,对铝及 Al-Cu系合金有显著的晶粒细化效果 ,并且能大幅度提高 ZL 2 0 1合金的力学性能     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金在铸态和均匀化条件下的组织(英文)

采用普通半连续铸造技术(DCC)制备了Al-Zn-Mg-Cu-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金,研究了微量元素Er对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态和均匀化态组织的影响。结果表明:添加0.5%Er后,合金的晶粒尺寸增大且为粗大的树枝晶。在合金凝固过程中,大部分元素Er在晶界处形成三元合金相Al8Cu4Er。经过均匀化处理后,两种合金晶界处的MgZn2相几乎全部回溶。但是在含Er合金中,由于Al8Cu4Er相的回溶温度约为575℃,所以均匀化处理不能有效地消除Al8Cu4Er相。     

微量Er在高强Al-Zn-Mg-Cu合金中的存在形式及其“遗传效应”

采用铁模铸造制备Al-Zn-Mg-Cu及Al-Zn-Mg-Cu-0.15% Er两种合金铸锭。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）、差热分析（DSC）、透射电镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和常温拉伸等方法研究了Er元素在Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织、均匀化态组织、变形组织以及时效态组织中的存在形式、作用机理以及其对合金室温拉伸性能的影响。研究结果表明： 微量Er元素对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织有一定细化作用,但这种作用较为有限。Er在合金中主要以三元Al8Cu4Er相的形式存在,该相在合金凝固过程中形成并偏聚在晶界附近,常出现在共晶网状结构之间。此外,还有少量的Er生成了细小Al3Er粒子。Al8Cu4Er相熔点约为573.8°C,为难溶硬脆第二相,在合金变形过程中易破碎从而会导致裂纹萌生或成为粒子诱发再结晶形核的核心,最终会对合金的综合力学性能产生不利的影响。     

含铒铝合金激光焊接接头组织与性能研究

对含铒铝镁合金冷轧板进行了激光焊接,分析了接头的各区域的微观组织和力学性能,探讨了铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明:由于稀土元素Er的加入,使焊缝中心晶粒尺寸减小到30μm左右;熔合线附近出现"细晶层";热影响区晶粒未见明显长大;焊接接头焊缝截面的显微硬度呈W形分布;Er对焊接接头的抗拉强度提高并不明显,接头抗拉强度为母材的70%。     

Al_3Er相在Al-Er合金中的存在形式

采用金属型水冷模铸造制备了不同Er含量的Al-Er二元合金,通过对铸态及均匀化处理后的Al-Ex合金的金相观察、电子探针以及透射电镜分析,研究了对不同含量的Er在Al-Er合金中的存在形式及固溶Er在纯铝中的固溶度.结果表明,在本试验条件下Er主要以过饱和固溶体形式以及以Al3Er化合物的形式分布在晶界上,另外Er在铝基体的最大固溶度为w(Er)=0.1%.     

微量Er对ZM5镁合金微观组织及腐蚀性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、失重法及动电位扫描测试法,研究了微量Er对铸态ZM5镁合金显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明微量Er可细化ZM5镁合金的铸态组织,提高耐腐蚀性能;在0～0.6％范围内,随着Er含量的增加,合金中的Mg17Al12相由粗大、连续树枝状分布逐渐转变为细小、弥散的颗粒状均匀分布;当Er含量为0.6％时,组织中有Al3Er相生成.随着Er添加量的逐渐增加,ZM5镁合金的平均腐蚀速率逐渐降低;当Er含量为0.6％时,在3.5％NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为2.125 6 mg/(cm2·d),仅为常规ZM5镁合金的20％.微量Er使得ZM5镁合金在3.5％ NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低.     

分级均匀化对7055铝合金组织和力学性能的影响

采用差热分析、X射线衍射分析、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和常温拉伸等方法研究分级均匀化工艺对7055铝合金显微组织、枝晶偏析、Al3Zr粒子析出行为和力学性能的影响。结果表明:合金经(468℃、24h)+(473℃、4 h)的分级均匀化处理后,消除了铸锭晶界上的非平衡凝固共晶组织;铸锭先于264℃保温最有利于获得尺寸细小、均匀弥散分布的Al3Zr粒子;在单级均匀化基础上增加473℃的短时高温均匀化,能够提高合金基体中溶质原子的固溶度,增强时效强化效果,提高综合性能。     

Ti、Zr对纯铝微观组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中单独或复合添加微量Zr、Ti元素,研究了Zr、Ti合金化对纯铝微观组织、力学性能及抗细化衰退性能的影响。结果表明:Zr元素能显著提高纯铝的硬度,对晶粒有一定的细化作用,但其细化效果远不及Ti;Ti元素具有较强的晶粒细化效果,但对合金的硬度影响较Zr元素小;当Zr、Ti复合添加时,Ti能明显改善Zr元素对晶粒的细化能力,使细化后的合金达到强度、硬度和塑性的合理匹配。Zr、Ti复合孕育剂具有良好的抗晶粒细化衰退性能,这很大程度上取决于Al3(Ti,Zr)粒子优异的晶粒细化性能、热稳定性能及抑制晶粒长大性能。     

Si-Assisted Solidification Path and Microstructure Control of 7075 Aluminum Alloy with Improved Mechanical Properties by Selective Laser Melting

The construction and application of traditional high-strength 7075 aluminum alloy (Al7075) through selective laser melting (SLM) are currently restricted by the serious hot cracking phenomenon. To address this critical issue, in this study, Si is employed to assist the SLM printing of high-strength Al7075. The laser energy density during SLM is optimized, and the effects of Si element on solidification path, relative density, microstructure and mechanical properties of Al7075 alloy are studied systematically. With the modified solidification path, laser energy density, and the dense microstructure with refined grain size and semi-continuous precipitates network at grain boundaries, which consists of fine Si, β-Mg₂Si, Q-phase and θ-Al₂Cu, the hot cracking phenomenon and mechanical properties are effectively improved. As a result, the tensile strength of the SLM-processed Si-modified Al7075 can reach 486 ± 3 MPa, with a high relative density of ~ 99.4%, a yield strength of 291 ± 8 MPa, fracture elongation of (6.4 ± 0.4)% and hardness of 162 ± 2 (HV_0.2) at the laser energy density of 112.5 J/mm³. The main strengthening mechanism with Si modification is demonstrated to be the synergetic enhancement of grain refinement, solution strengthening, load transfer, and dislocation strengthening. This work will inspire more new design of high-strength alloys through SLM.     

稀土La及Sn对铸造铝合金组织、力学和阻尼性能的影响

研究了稀土La对含质量分数4%Sn铸造铝合金组织、阻尼和力学性能的影响,从La对Sn的形态和分布、La对Sn和铝合金基体润湿特性的影响等方面探讨了阻尼提高机制。结果表明,La含量为0.2%时,4%Sn的AlMgMnSi合金晶粒尺寸得到细化,β-Sn由大颗粒状变为细小、弥散分布,继续提高La含量至0.83%,晶粒变大,且在晶界处出现块状稀土化合物。La的加入可以有效提高含4%Sn铸造铝合金的阻尼性能,当La添加量为0.2%时,含4%Sn的AlMgMnSi和ZL102合金分别比不添加La的提高了约70%和100%。La改善了β-Sn与铝基体的润湿性,使β-Sn呈弥散、细小分布,从而有利于提高相界面阻尼,是本试样具有较高阻尼性能的主要原因。     

Compressive characteristics of closed-cell aluminum foams with different percentages of Er element

In the present study, closed-cell aluminum foams with different percentages of erbium(Er) element were successfully prepared. The distribution and existence form of erbium(Er) element and its effect on the compressive properties of the foams were investigated. Results show that Er uniformly distributes in the cell walls in the forms of Al3 Er intermetallic compound and Al-Er solid solutions. Compared with commercially pure aluminum foam, Er-containing foams possess higher micro-hardness, compressive strength and energy absorption capacity due to solid solution strengthening and second phase strengthening effects. Additionally, the amount of Er element should be controlled in the range of 0.10 wt.%-0.50 wt.% in order to obtain a good combination of compressive strength and energy absorption properties.     

时效前冷变形对Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金组织及力学性能的影响

对热轧态Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金进行固溶+时效和固溶+冷轧+时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能力学试验机等研究了各状态合金的微观组织及力学性能。结果表明,冷轧可使饱和Al-Zn固溶体分解,并动态析出Zn相,同时冷轧还促使合金晶粒细化以及位错增殖。人工时效可使合金内析出高密度η′相,而冷轧所导致的高密度位错促进了析出过程并加速了η′相向η相的转变。时效前冷轧可明显优化Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金的力学性能,Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金经固溶+冷轧+70 ℃人工时效后,其屈服强度和极限抗拉强度分别为413和462 MPa,其强化机理包括细晶强化、位错强化和析出强化。而120 ℃时效会加速位错湮灭,从而削弱位错强化效果。