时效早期Al-Mg-Si合金的组织和析出相的演变

用显微硬度测试、差示扫描量热法(DSC)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察等手段研究了Al-Mg-Si合金人工时效过程中的硬化、组织变化以及早期析出相的演变。结果表明：在170℃时效的合金具有更高的峰值硬度。在时效初期晶内析出高数量密度的溶质原子团簇和GP区,合金的硬度显著提高。在170℃处理4 h后合金的硬度达到峰值,此时晶内析出相以针状β″相为主,β″相与Al基体界面三维共格应变是合金强化的主要原因。同时,晶界析出相呈断续分布状态。随着时效时间的增加β″相开始粗化,晶界析出相的连续程度降低。在过时效阶段晶内析出相的严重粗化和数量密度的降低,使合金的硬度剧烈降低。在时效的初始阶段,合金的析出序列为过饱和固溶体→球形原子团簇→针状GP区→针状β″相。     

Li含量对Al-Mg-Si合金时效析出行为的影响

采用透射电镜研究Li含量对Al-3.0Mg-0.6Si合金时效析出行为的影响,分析不同Li含量合金在170℃人工时效过程中析出相的演化与分布.结果表明:Li元素的添加改变了Al-3.0Mg-0.6Si合金的时效析出行为.添加2.15％(质量分数,下同)Li的合金,球状的δ'-Al3Li相成为晶内优先析出相,而针状的β″-Mg2Si相在时效后期阶段才逐渐析出,并在时效192 h后形成了明显的球状δ'相加针状β″相的双相析出.而添加3.12％Li的合金在所观察的时效阶段内均未发现有β″相析出.另外,未发现含Li合金晶界位置有析出相存在,晶界附近是无沉淀析出带(δ'-PFZs)和δ'相.在时效100 h后发现添加2.15％Li的合金在δ'-PFZ区域有针状β″相析出.添加2.15％Li的合金δ'-PFZ的半宽尺寸和增长速率均大于2.68％,3.12％Li添加量的合金.     

Mullite／Al-Mg-Si复合材料时效行为研究

选用挤压铸造法制备Mullite／Al-Mg-Si复合材料，采用用硬度测试（HB）、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和透射电镜（TEM）等手段，研究了莫来石短纤维增强不同镁硅比（Mg／Si=2，Mg／Si〈2，Mg／Si〉2）成份的Al-Mg-Si复合材料及其基体合金的时效行为。结果表明：复合材料具有和基体舍金相似的时效硬化曲线，相同的析出序列；Mullite纤维的引入提高了基体合金的时效硬度，并一定程度地加速了基体合金的时效硬化过程，但对GP区的抑制不明显；Si或Mg元素的富余都加速了复合材料及其基体合金的时效硬化过程，且两类材料的时效峰明显提前。Mullite短纤维与富余的甄或Mg元素对复合材料的时效硬化过程具有交互促进作用。     

时效对Mg-Y-Nd合金的影响

研究了Mg-Y-Nd合金时效过程中的硬化软化现象．在时效初期(-473K／2h左右)出现了一次明显的时效硬化峰，之后硬度急剧下降；然后合金的硬度缓慢增加，出现小幅二次硬化现象；523K／600h后，合金出现软化现象微观结构的分析结果表明，初次时效峰是合金中析出了5nm大小的MgY弥散分布沉淀相所致；随后弥散相溶解消失，材料出现软化；在时效过程中β沉淀相的析出、增多和板条状组织的形成导致材料二次硬化．长时间时效后β沉淀相的聚集长大，以及在α／β界面产生纳米晶MgO区导致材料再次软化。     

Si对Al-Mg-Cu合金时效析出行为的影响

向不同镁含量的Al-Mg-Cu合金中添加Si元素,研究Si对该合金时效强化行为的影响,并在此基础上探究自然时效处理对合金后续人工时效行为的影响.研究结果表明,在2.0％Mg的基础上添加0.15 wt％Si可以显著增强合金的人工时效强化效果,但是合金强度随Si含量的进一步增加而增加的幅度较小;Si对合金的时效强化效果是由于Si使得合金中的时效析出相明显细化且分布弥散.添加0.15％S i的合金在经过自然时效后再进行人工时效(简称双时效),经双时效后的人工时效前期的硬度值高于直接人工时效的硬度值,但两种时效工艺峰值硬度基本相同;然后若继续增加Si含量,合金经双时效后的硬度峰值低于直接人工时效所得的硬度值.     

锂对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag合金时效特性的影响

通过时效硬化曲线的测量、室温拉伸实验以及时效组织的电镜观察,研究了添加锂对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag合金时效特性的影响.结果表明,在Al-4.0Mg-1.5Cu-0.4Ag合金中添加锂,可以加速合金的时效进程,但其时效硬化效果并不能简单地随着含锂量的增加而逐步加强,只有当锂含量达到2.0%(质量分数)时,才表现出显著的时效硬化与强化效果.含2.0%Li的A1-4.0Mg-1.5Cu-0.4Ag合金中Z相、δ′以及δ′/β′复合粒子的弥散析出是产生显著时效硬化与强化的原因.     

Mg的添加对Al-Cu-Li-Zn-Mn-Zr合金组织和性能的影响

本文研究了Mg的添加对Al-Cu-Li-Zn-Mn-Zr合金力学性能和微观时效组织的影响.实验结果表明,无论是T6处理还是T8处理,合金中添加Mg,在延伸率几乎不损失甚至稍有提高的基础上,明显提高了合金强度,加快了时效硬化速率,使峰值时效时间提前.透射电镜观察表明:加Mg的合金,T1相的析出数量明显增多,密度增大,且更细小弥散.随Mg含量的增加,这种趋势更明显.另外,在T6处理下添加Mg促进T1相的弥散析出作用更加明显,从而减少了T6和T8处理的强度差别.     

微量Mg元素添加对Cu-Cr合金析出行为及性能的影响

通过熔炼铸造工艺制备了Cu-Cr和Cu-Cr-Mg合金,评价了Mg元素对Cu-Cr合金硬度、导电和抗软化性能的影响,研究了Mg元素对Cu-Cr合金析出相的细化作用,探讨了Mg元素的迁移行为。结果表明,相比于Cu-Cr二元合金,时效态Cu-Cr-Mg合金具有更高的硬度和软化温度,且保持较高的导电性能。两种合金的主要时效强化相均为纳米Cr析出相,Mg元素的加入抑制了纳米沉淀相的长大和结构转变,峰时效态Cu-Cr-Mg合金的析出相与基体可能仍保持共格界面关系,过时效态合金中出现与Heulser相结构相同的析出相,且峰时效态Cu-Cr-Mg合金经过高温保温处理后,其强化相的尺寸明显小于Cu-Cr合金析出相。EDS的结果表明,在时效初期Mg和Cr共存于析出相内部,而在时效后期析出相内部只有Cr元素存在,Mg元素发生迁移,同时理论估算结果显示,Mg元素可明显降低Cu(fcc)/Cr(bcc)之间的界面能,导致其偏聚于基体/析出相界面处,这可能是Mg元素能够细化析出相和提高合金性能的主要原因。     

Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响EI北大核心CSCD

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法,研究了Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:杂质含量的增加降低了合金的淬火敏感性,用硬度表征时最大降低3.29%。随杂质Fe和Si含量的增加,Al7Cu2Fe相和Mg2Si相含量明显增加,消耗了基体中的Cu和Mg原子,合金的过饱和度降低,从而引起合金淬火敏感性的降低;同时粗大的Al7Cu2Fe相和Mg2Si相有利于再结晶核心的形成,增加了合金的再结晶晶粒和(亚)晶界数目,促进慢速淬火过程中η平衡相的析出。过饱和度对合金淬火敏感性的影响大于晶粒结构对合金淬火敏感性的影响。     

Zn/Mg比及时效温度对Al-Zn-Mg-Cu系合金析出行为的影响

采用热力学模拟软件中的铝合金模块研究了Al-Zn-Mg-Cu系合金中不同Zn/Mg比及时效温度对析出相GP区及η'相的析出规律的影响。结果表明,GP区含量随Zn/Mg比的增加而降低,低温时效能够促进GP区的形成;而η'相含量随Zn/Mg比的增加略微降低,时效温度对η'相含量影响不大;与120℃相比,合金在160℃时效时η'相含量达到6.5%的时间缩短16 h;在相同温度下时效时,随Zn/Mg比的增加,η'相含量达到6.5%的时间先缓慢增加,当Zn/Mg比大于2.91时则快速增加。合金的淬火敏感性随Zn/Mg比的增加有所降低;随Zn/Mg比从2.46提高到3.20,GP区和η'相的鼻尖温度分别从150℃和330℃降低到140℃和320℃;临界冷却速率随Zn/Mg比的增加而逐渐降低。     

Al-Mg-Si-RE合金的淬火敏感性研究

用硬度损失法测定了Al—Mg—Si—RE合金的TTD曲线。指出:高温形变加速固溶体淬火冷却时的析出过程,含金时效硬化效果对淬火冷却速度有较高的敏感性。高温形变直接淬火冷却的喷水温度应≤50℃,才可保证获得均匀细小的GP区和高的时效硬化效果。     

碳含量对Ti-60合金时效过程中硅化物的影响

Ti-60合金在β和α β相区固溶处理后空冷,形成的片状组织和双态组织中没有硅化物析出.随后在700～800℃时效处理168 h,在α/β片层界面、α片层内及初生α相内析出S2类型的硅化物(Ti,Zr)6Si3.C的加入阻碍硅化物在界面处和基体中的形核和长大,降低硅化物的析出速率.随着合金中C含量的增加,显著减小时效过程中硅化物的析出尺寸,这是由于C的加入,基体中固溶Si的能力增加及Zr原子扩散速度降低所导致的结果.相同温度下时效处理,双态组织中析出的硅化物尺寸比片状组织大.时效温度升高,硅化物的析出直径增大.     

T6I6处理对Al-Si-Mg-Cu铸铝时效析出及疲劳行为的影响

利用硬度测试、力学拉伸测试、疲劳测试和透射电镜分析(TEM)等方法研究了T6I6处理对Al-Si-Mg-Cu铸铝时效析出和疲劳行为的影响。研究结果表明:在T6和T6I6峰时效阶段,Al-Si-Mg-Cu铸造铝合金的主要强化相为GP区和β″相,T6I6处理能够明显提高峰时效态合金强化相的密度。与T6峰时效态合金相比,T6I6峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了7.3 MPa和11.5 MPa,同时延伸率也提高了4.1%。相同加载条件下,T6I6峰时效态合金的疲劳寿命更长,在最大应力为175 MPa时,疲劳寿命提高了63.0%。     

Mn含量对6061铝合金组织与力学性能的影响

研究了Mn含量对含0.15%Fe的6061铝合金的均匀化组织、再结晶分数、时效析出相和力学性能的影响。结果表明:未添加Mn的合金均匀化后组织以β-Al9Fe2Si2相为主,Mn含量大于0.1%的合金均匀化后的组织以α-Al8(FeMnCr)2Si相为主;同时一种块状的Al9(MnFe)3Si结晶相随着Mn含量的增加开始出现,并随之增多;时效处理时,Mn优先与Mg,Si元素结合形成的AlMnSi和AlFeMnSi相,减少了主要时效析出相,使强化效果减弱;Mn的添加量为0.2%时σb=390 MPa,σ0.2=330 MPa,δ=22.2%,比AA6061铝合金的标准力学性能分别提高90 MPa,55 MPa,延伸率提高10%。     

高体积分数挤压铸造铝基复合材料时效特征

采用挤压铸造法制备40 ％SiC_P/LD2复合材料,并对其在不同温度下的时效特征进行了研究。结果表明,高体积分数SiC颗粒的加入带来的弥散强化作用,可以大幅度提高基体合金的硬度和强度,但区别于基体合金和低体积分数复合材料,复合材料本身时效强化效果不明显。高体积分数复合材料峰时效时间较低体积分数缩短,且随时效温度的提高峰时效时间缩短。低温时效时峰值硬度最高且时效动力学较基体合金提前幅度较大。在时效析出过程中,高体积分数复合材料G.P.区的形成受到完全抑制,而β'相热扩散激活能降低,易于析出。      

27vol％－SiC_w／6061Al复合材料170℃时效的双硬度峰现象

本文采用挤压铸造法制备２７％ｖｏｌ－ＳｉＣ_ｗ／６０６１Ａｌ复合材料，并对该种复合材料在１７０℃时效的动力学过程进行了研究，结果发现在时效动力学曲线上出现了双硬度峰现象。ＤＳＣ分析结果表明复合材料中β＇相及β相的析出温度与６０６１合金相对比分别降低５６℃和７６℃，由此讨论了ＳｉＣ晶须加入对复合材料脱溶过程的影响，并认为双时效峰现象与材料中的析出由Ｇ．Ｐ．区向β＇相的转化有关，通过ＴＥＭ观察，发现复合材料时效过程中析出相形貌的变化，在组织结构上提供了确凿的证据。     

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。     

Al-Li-Mg-Zr合金组织结构与性能的关系

本文研究了两种 Mg 含量的 Al-Li-Mg-zr 合金组织结构及其性能。结果表明,Mg 是一重要的固溶强化元素,它对 Al-Li-Mg-Zr 合金时效硬化趋势没有影响;Mg 含量增加,合金在各时效状态下强度和硬度均提高,合金中析出的δ′相粗化速率加快。但塑性变化则正好相反,高 Mg合金延伸率较低,与其他时效制度相比,两合金在峰值时效时塑性最低。合金的拉伸断口为穿晶加沿晶混合形式。     

高体积分数SiCp/7075Al复合材料的时效析出行为

高体积分数SiC颗粒增强7系铝基复合材料(SiCp/7XXXAl)具有高比强度比刚度等特点,因此适宜作为结构件在航空航天、汽车等领域应用。本文采用压力浸渗法制备了45vol.%的SiCp/7075Al复合材料,并对复合材料和基体合金的时效行为进行了系统的研究。DSC分析结果发现复合材料的η′相和η相的放热峰分别比基体7075合金降低了4.4℃和0.5℃。复合材料与7075铝合金达到峰时效的时间均为9h,峰时效时复合材料与基体7075铝合金的硬度分别提高了38.7%(从213.4到296HB)和107.6%(从98.2到203.9HB)。颗粒的加入使得基体中的位错密度显著增加,这有利于析出相的形核。但另一方面,合金元素在界面的偏聚会抑制析出相的析出。因此,SiCp/7075Al复合材料的析出行为是两方面共同作用的结果。     

微量Ag对ZL114A铝合金组织和力学性能的影响

利用万能电子拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜、球差校正场发射透射电子显微镜等研究微量Ag元素对ZL114A铝合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:随着Ag含量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度提高,伸长率无明显变化;当Ag含量提高到0.55%(质量分数)时,ZL114A铝合金的峰时效抗拉强度从351MPa提高到369MPa,屈服强度从309MPa提高到328MPa,伸长率从2.36%提高到2.93%。ZL114A合金组织的α-Al枝晶和共晶Si无明显变化;Ag含量的提高,促进了GP区形核质点数量增加,引起了β″数量密度增加。在高角度环形暗场扫描透射(HAADF-STEM)模式下观察到Ag原子分布在β″相中,抑制了Mg原子和Si原子在β″相中扩散,导致β″相尺寸减小。