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。     

Zr对一种高Al+Ti镍基高温合金均匀化过程组织演变的影响

采用真空感应炉制备了一种高Al+Ti含量镍基变形高温合金铸锭,然后将其重熔成三种Zr含量的铸锭。观察了这些铸锭的显微组织并对其进行了均匀化处理,重点研究了Zr对这类合金均匀化后显微组织演变的影响。结果表明,Zr对铸锭原始晶粒的尺寸和形貌没有明显影响。添加Zr显著促进了非平衡(γ + γ′)共晶和富Zr相在枝晶间析出,并且增加了枝晶间区域显微孔洞的形成。经均匀化处理后,三种Zr含量铸锭中的非平衡相完全溶解,枝晶偏析明显减轻,晶粒发生了明显长大,且Zr含量越高晶粒长大的越显著。三种Zr含量铸锭中显微孔洞的尺寸和面积分数均较原始铸态的明显增加,且Zr含量越高孔洞形成越多。Zr增加铸态合金中孔洞形成主要与Zr向剩余液相中的富集阻碍合金凝固有关。Zr促进均匀化过程中晶粒长大和孔洞形成的主要原因是,较多(γ + γ′)共晶和富Zr相的析出加剧了溶质元素间的相互扩散。     

La、Zr微合金化对Al-5Mg-0.2Ti合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了含稀土La和Zr的Al-Mg-Ti合金,通过力学性能测试及金相显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射仪,观察分析了La、Zr微合金化对Al-Mg-Ti合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%Zr能有效细化Al-Mg-Ti合金晶粒,说明Ti、Zr的细化作用是相容的,同时基体中析出的脆硬相Al_3Zr能显著提高合金硬度,但弱化了晶粒细化对合金强度和塑性的影响。0.2%La和0.2%Zr复合添加时的细化效果更为显著,合金的平均晶粒尺寸仅为55μm,同时La的添加有效避免了脆硬相Al_3Zr的析出和粗化,使合金的强度和塑性都得到了显著的提高,而硬度变化较小。     

铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

Zr含量对大应变轧制2524铝合金板材微观组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验机等研究了Zr含量对2524铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:添加Zr元素能够明显细化铸态2524铝合金的晶粒。铸态合金存在明显的枝晶偏析,经过均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本溶入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,2524铝合金中均得到了典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相,θ(Al_2Cu)相、T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相和Al_3Zr相,并沿晶界呈连续分布。经时效处理后,形成大量弥散的Al_3Zr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。随着Zr含量的增加合金力学性能呈现递增趋势,当Zr含量为0.5 mass%时,2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为645 MPa、548 MPa和11%。     

新型Al-5Ti-0.8C中间合金对Al-Cu-Mn合金组织形貌和高温力学性能的影响（英文）

采用自蔓延燃烧反应法制备了一种新型Al-5Ti-0.8C中间合金,在此基础上采用不同含量(0%,0.1%,0.3%,0.5%,质量分数,下同)的中间合金对Al-Cu-Mn合金进行变质处理,研究该中间合金及其含量对Al-Cu-Mn合金组织形貌和高温力学性能的影响。结果表明:新型Al-5Ti-0.8C中间合金能够显著细化Al-Cu-Mn合金的晶粒尺寸,提高合金热处理过程中θ′(Al_2Cu)相的析出密度,且细化析出相尺寸。其次,变质处理后合金的高温抗拉伸强度显著提高,且随着温度升高,抗拉伸强度的下降程度减小,主要原因在于变质处理后合金中析出均匀分布的细小θ′(Al_2Cu)相以及热稳定性高的Al_3(Ti, Zr)纳米颗粒。此外,当Al-5Ti-0.8C中间合金含量为0.3%时,Al-CuMn合金的组织形貌和高温力学性能最优。     

微量元素Zr对ZA35合金组织及力学性能的影响

研究了添加合金元素Zr对ZA35合金组织及力学性能的影响.结果表明:元素Zr在组织中主要以Al3Zr相形式存在,元素Zr能够细化晶粒,使粗大的树枝晶组织转变为团聚状组织,一次枝晶臂由细长变得短粗且圆整;Zr含量为0.3％时,合金的抗拉强度为354 MPa,硬度为HB 136,与未添加合金元素的ZA35合金相比,抗拉强度提高了29 MPa.     

相对挤压比对Al-Zn-Mg合金构件不同部位组织和性能的影响

采用全谱直读光谱仪、X射线衍射技术、拉伸试验测试方法和光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪观察方法,研究了相对挤压比对Al-Zn-Mg合金构件不同部位热处理前后微观组织和性能的影响.结果表明:挤压态和时效态构件中都存在Al3(Zr,Ti)粒子.相对挤压比越大,Al3(Zr,Ti)粒子含量越高,对热处理过程中再结晶抑制...     

Zr对二元钛铝合金组织和力学性能的影响（英文）

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备不同Zr含量的Ti43Al与Ti47Al合金,研究该合金的显微组织和力学性能的变化。结果表明:Zr对Ti43Al合金的组织形态无明显影响,Ti47Al合金则由枝晶组织演变成等轴晶组织。Zr元素的添加能细化晶粒。Zr能促进γ相的形成,Zr在Ti43Al和Ti47Al合金γ相中的固溶度分别为12.0%和5.0%(摩尔分数)。经过分析,Ti43Al-x Zr中的γ相由β相转化而来,Ti47Al-x Zr中的γ相则由α相转化而来。细晶强化和固溶强化作用使压缩强度提高;然而,严重的显微偏析会导致力学性能下降。Zr元素极大的固溶度对合金的塑性具有不利的影响。Ti43Al-x Zr和Ti47Al-x Z合金的最大压缩强度分别为1684.82MPa(x=5.0%)和2158.03MPa(x=0.5%),而Ti43Al-x Zr合金的压缩应变无明显变化,Ti47Al-x Zr合金的最大压缩率为35.24%(x=0.5%)。两组合金均呈脆性断裂特征。     

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

采用拉伸测试,结合XRD、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。研究结果表明：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Al₂₀Cu₂Mn₃相,可有效减少粗大AlCuYb相,在四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 Al₃(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 Al-Zn-Mg-Cu-Yb-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Yb-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2~7 μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成的均匀的再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40-96 μm。断裂时,尺寸1~3 μm的初生Al₂CuMg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。     

Al-Cu合金凝固过程的模拟与分析

利用Jmat-Por软件模拟计算Al-Cu合金的凝固路径及合金中Al3(Zr,Ti)相的生成温度、生成数量随Zr和Ti元素含量变化的规律。结果表明,计算机模拟与DSC和微观组织测试结果基本一致;Al3(Zr,Ti)相的百分含量随着Zr和Ti含量的增加而逐渐上升,同时Al3(Zr,Ti)相的生成温度也随着Zr和Ti含量的增加而逐渐增加;当两种元素的含量在0.20%~0.45%之间变化时,这种相的形成温度区间为754~816℃。     

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。     

挤压铸造对Al-Mg-Sc-Zr合金组织及力学性能的影响

为提高Sc在Al-Mg-Sc-Zr合金中的利用率,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及拉伸试验等手段,研究了挤压铸造对Al-5.36Mg-0.40Mn-0.16Sc-0.14Zr合金沉淀相析出行为及相关力学性能的影响。结果表明,与金属型铸锭相比,挤压铸锭的晶界析出相分布更加弥散,初生微米级Al3(Sc,Zr)相的长大受到抑制,晶粒尺寸略有长大。不经过热处理,挤压铸锭的抗拉强度与伸长率都明显高于金属型铸锭,而屈服强度相当;经过350℃×12h时效处理后,挤压铸锭与金属型铸锭的基体中均析出纳米级的二次Al3(Sc,Zr)相,但挤压铸锭基体中析出的纳米级Al3(Sc,Zr)相更多,沉淀强化作用更加明显,其屈服强度比金属型铸锭高出约26MPa。     

Sn对AZ80组织和力学性能的影响（英文）

通过OM、XRD、SEM和拉伸性能测试研究了添加Sn元素对AZ80组织和拉伸性能的影响。AZ80-x Sn(x=1,3,5质量分数,%)合金呈现出典型等轴树枝晶形貌,主要有初生相α-Mg,离异共晶相Mg_2Sn和Mg_(17)Al_(12),层片状的二次析出相Mg_(17)Al_(12)。结果表明,添加Sn(≤3%)元素能够明显的细化晶粒尺寸以及有效的抑制了层片状Mg_(17)Al_(12)相得析出;当Sn含量为5%时,层片状的Mg_(17)Al_(12)基本消失。添加Sn元素(1%≤Sn含量≤3%)能够提高AZ80合金室温拉伸性能。     

Al-0.12Zr合金中Zr元素的添加方法研究

采用不同Zr添加方法制备了4种Al-0.12Zr合金铸锭,计算了采用不同方法制备Al-0.12Zr合金铸锭时Zr元素的实收率,并利用体视显微镜和金相显微镜分别观察了合金铸态和均匀化处理后的低倍组织及合金热轧板经退火处理后的晶粒。研究结果表明：通过向760℃的铝液中添加Al-4Zr中间合金和复合锆盐方式制备Al-0.12Zr合金铸锭的方法,Zr元素的实收率分别为79%和77%,而通过向760℃和800℃的铝液中直接加入K₂ZrF₆制备Al-0.12Zr合金铸锭的方法,Zr元素的实际收率分别为35%和30%;添加0.12%的Zr能明显细化铝合金铸锭柱状晶晶粒和退火态板材的再结晶晶粒,且Al-0.12Zr退火板再结晶晶粒存在明显的混晶现象;Zr元素添加方法对铝合金铸态、均匀化处理后铸锭及退火态热轧板的晶粒形状和尺寸无明显影响;Al-0.12Zr合金铸锭经460℃保温24 h的均匀化处理后铸锭晶粒保持不变。     

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。     

Ti、Sc对Al-Mg-Zr合金组织和力学性能的影响

通过向Al-Mg-Zr合金中单独及复合添加微量的Ti、Sc元素,研究了Ti、Sc微合金化对Al-Mg-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-Mg-Zr合金中单独添加0.15%的Ti能显著细化合金的铸态组织,使合金的力学性能得到明显提高。复合添加0.15%的Ti和0.2%的Sc时,细化效果更加显著,合金的平均晶粒尺寸仅为43μm,抗拉强度和伸长率分别提高了约70%和16.4%。原因是Ti、Sc复合添加形成了Al3Ti、Al3Sc、Al3(Ti,Zr)、Al3(Sc,Zr)和Al3(Sc,Ti)等多种金属间化合物相,共同充当形核质点,细化了合金组织。     

锆对铸造3104铝合金微观结构和力学性能的影响（英文）

研究了不同锆添加量的3104合金的析出组织和力学性能。结果表明,随着Zr含量的增加,合金晶粒尺寸减小,当Zr质量分数大于或等于0.25%时,合金晶粒最小(20μm)。同时,晶粒形状由羽毛状变为等轴状。此外,Zr还可以通过形成Si相和其它金属间化合物来改善合金中Si和Mn元素的分布。维氏硬度分析表明,Zr的加入会降低Al-Mn-Fe 3104合金的硬度。此外,根据拉伸试验结果,当Zr质量分数不高于0.25%时,随着Zr含量的增加,合金的抗拉伸强度和延伸率都有所提高。适当的Zr含量可以起到钉扎位错和阻碍滑移的作用,提高合金的强度和韧性。     

锆对铸造3104铝合金微观结构和力学性能的影响

研究了不同锆添加量的3104合金的析出组织和力学性能。结果表明,随着Zr含量的增加,合金晶粒尺寸减小,当Zr质量分数大于或等于0.25%时,合金晶粒最小(20μm)。同时,晶粒形状由羽毛状变为等轴状。此外,Zr还可以通过形成Si相和其它金属间化合物来改善合金中Si和Mn元素的分布。维氏硬度分析表明,Zr的加入会降低Al-Mn-Fe 3104合金的硬度。此外,根据拉伸试验结果,当Zr质量分数不高于0.25%时,随着Zr含量的增加,合金的抗拉伸强度和延伸率都有所提高。适当的Zr含量可以起到钉扎位错和阻碍滑移的作用,提高合金的强度和韧性。     

合金元素对A7N01铝合金组织及性能的影响

采用正交试验法设计出八种不同成分的A7N01铝合金,加工后通过光学显微镜观察合金铸锭的金相显微形貌;经自然时效一月后,借助拉伸试验机、SEM观察及EDS分析对合金的强度和塑性进行研究;并采用正交分析法中的极差分析法、方差分析法分析合金的力学性能。结果表明,微量元素Mn、Cr、Zr、Ti可细化合金铸锭晶粒,其作用依次是:Mn、Cr联合作用大于Ti大于Zr;合金的强度受Zn、Mg、Cu元素含量影响较大;合金的拉伸断口是以韧窝为主的韧性断裂,且断口中存在杂质元素Fe和Si。