铝合金及其材料

目前,外国对高强度时效性铝,合金的发展很关心,特别对 AI—Ou 系和 AI—Zn—Mg—Ou 系合金更为重视。美国在飞机和阿波罗号月球火箭上采用了 2024—T3、2024—T6、7075—T6、7079—T6及7178—T6。当前国外在火箭上用的铝合金列于表4     

四种Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性研究

采用第一性原理在JMatPro7.0软件的Al基数据库完成4种Al-Zn-Mg-Cu合金时间-温度-转变(TTT)曲线和CCT曲线计算。结果表明:7055合金的主合金元素总量及Cu含量最高,TTT曲线和CCT曲线在左上方;7085合金的Cu含量最低且Zn/Mg比值最高,TTT曲线和CCT曲线在右下方,平衡相析出的孕育期最长,开始析出温度和鼻尖温度最低,合金的淬火敏感性最低;7075合金Zn/Mg比值最小且晶内存在非共格的E(Al_(18)Cr_2Mg_3)相,合金的淬火敏感性最高。实验研究表明与冷却速率960℃/s处相比,冷却速率1.8℃/s处7075、7055、7050和7085 4种合金淬火态的电导率差值和时效态的硬度下降率均减小,硬度下降率分别为35.5%、19%、13.8%和9.5%,此处4个合金固溶体的晶格常数及淬火析出相的尺寸及面积分数依次减小,因此其淬火敏感性依次降低。     

微量Y对Al—Li合金的析出相和力学性能的影响

研究了Y(0.1、0.5wt-％)对Al-Li-Cu—Mg—Zr合金析出相与拉伸性能的影响结果表明:Y可使铸态合金晶粒细化:促进β′(Al_3Zr)相析出:抑制δ′(Al_3Li)相的长大速度:使S′(Al_2CuMg)相的分布均匀化.添加0.1％Y能改善合金塑性而不降低强度:添加0.5％Y可使强度提高而塑性不降低     

Al—Li—Zr合金的分级时效

用透射电镜研究了Al—2.31Wt％Li—0.34Wt％Zr合金的分级时效过程。通过控制Li含量、固溶温度和时效温度,探寻β′(Al_3Zr)和强化相δ′(Al_3Li)最佳弥散分布条件。Li的添加,在673K一级时效的初期,能促进β′相的析出并抑制过时效进程;在473K二级时效后,由于δ′(Al_3Li)相与β′(Al_3Zr)相形成复合析出组织,屈服应力达到280兆帕。分级日于效是提高Al—Li—Zr合金强度和韧性的新途径。     

Mg—Zr,Mg—Zn及Mg—Zn—Zr合金的微观结构

研究了铸态和均匀化处理后的Mg—0.54Zr,Mg—5.68Zn及Mg—5.65Zn—0.50Zr合金的微观结构在三种合金中,均发现有{012}透镜片状孪晶Mg—0.54Zr合金经均匀化处理后产生了ZrH_2相Mg_7Zn_3相呈块状,主要分布于铸态Mg—5.68Zn合金晶界,测定为bcc立方结构(a=1.417nm);经均匀化处理后,Mg_7Zn_3相溶解,产生MgZn_2相铸态Mg-5.65Zn-0.50Zr合金由MgZn_2相和Zn—Zr化合物组成;经均匀化处理后,弥散析出了针状MgZn_2相     

铝—钪合金的发展概况（一）

本文总结了近年来Al—Sc合金在国外的发展现况。一系列研究结果表明,由于Sc与Al能形成L1_2型共格析出相Al_3Sc,它能全面提高纯铝、Al—Mg、Al—Zn—Mg和Al—Cu—Mg合金的强度、韧性、抗应力腐蚀、可焊性和抗中子辐照损伤能力,其效果比任何一种过渡铁金属和稀土金属都高,是发展新一代高强、耐热或抗蚀铝合金的最有新途的一种微量添加元素。     

Zn含量对AM60B-xZn镁合金热处理显微组织和力学性能的影响

采用OM、XRD、TEM、硬度计和电子万能试验机研究了热处理对AM60B-x Zn(x=0、1、2、3、4、5)合金组织和力学性能的影响。结果表明:Zn元素能细化AM60B合金晶粒,并提高合金的力学性能。AM60B-x Zn合金经过固溶处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相分解固溶到α-Mg基体中,AM60B-x Zn镁合金的强化机制为细晶强化和固溶强化;通过180℃时效处理后,AM60B-x Zn合金在18~24 h时硬度达到峰值,其中AM60B-4Zn合金时效峰值硬度最高,时效析出β-Mg_(17)Al_(12)相和Mg Zn化合物相主要分布在晶界上,时效沉淀析出强化是硬度提高的主要原因。     

Al—Zn—Mg—Cu—Zr（-Sn）合金的强度和疲劳断裂行为

通过拉伸试验和疲劳裂纹扩展试验研究了Al-Zn—Mg—Cu-Zr（--Sn）合金的强度和疲劳断裂行为。运用光学显微镜（0M）、扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对试验合金的微观组织进行分析检测。结果表明,Sn的添加可以阻碍固溶时Al-Zr-Mg-Cu-Zr合金晶粒的长大,也使得过时效Al-Zr-Mg-Cu-Zr-Sn合金的晶界无沉淀析出带（PFZ）变窄及晶界析出相变小,因此,提高了合金的抗疲劳裂纹扩展能力。此外,过时效的Al—Zn—Mg—Cu—Zr-Sn合金具有较高的抗拉强度。     

微量Y和Ca组合添加对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响

研究了微量Y和Ca元素对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响。结果表明:铸态ZAM610合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)相和少量Al_8Mn_5相组成,单独添加Ca使Mg_(51)Zn_(20)相被Mg32(Al,Zn)_(49)相替代,添加Y或Y+Ca,合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)、Al_2Y相和少量的Al_(10)Mn_2Y相组成。添加Y或/和Ca,细化了镁合金再结晶晶粒,其中添加Y+Ca组合的细化效果最好。加Ca合金在挤压变形中动态析出MgZn_2相,具有强烈的Zener阻滞作用,形成由细小再结晶晶粒和粗大变形带组成的双模组织。ZAMX6100合金具有最高的强度,其抗拉强度、屈服强度和延伸率,分别为354 MPa、313 MPa和17.3%。加Y合金中Al_2Y相在挤压变形中促进再结晶形核,导致变形带数量减少。微合金化后镁合金力学性能的提高,可归因于动态再结晶晶粒细化、Al_2Y相颗粒形成和动态析出MgZn_2相。合金耐蚀性提高的原因是大量动态析出的MgZn_2相阻碍了腐蚀的连续进行,而稀土Y元素提高了合金基体的耐蚀性能。     

四种航空用高强铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火方法研究7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种铝合金厚板的淬透性，采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明：7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种合金两端的硬度差值分别为30%、14%、12%和8%，淬透层深度分别为25 mm、45 mm、63 mm和100 mm以上。四种合金析出相的尺寸及面积分数均随冷却速率的降低而增加；7185合金总的晶格畸变能最小，析出相的尺寸最小且数量最少，因此淬透性最好；与7185合金相比较，7055合金和7150合金总的晶格畸变能均较高，析出相的尺寸大且数量也较多，合金的淬透性较差；7075合金总的晶格畸变能最大且晶内存在非共格的E(Al₁₈Cr₂Mg₃)相，析出相数量最多且尺寸较7150合金的大，因此淬透性最差。     

Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

采用硬度测试研究了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金470℃固溶2 h,再经120℃时效后的时效硬化行为。计算了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg合金基体的价电子结构,研究了固溶及时效初期基体中原子团簇形成的微观机制,进而分析了Zn/Mg比对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响。研究表明:Al6.2Zn2.3Mg合金时效硬化行为表现出双峰特征的原因在于时效初期优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体只为η析出序列起始相GP区的形成提供了条件;而Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化行为不具有双峰特征的原因在于时效初期形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al 2种固溶体分别为η和T析出序列起始相GP区的形成提供了条件,因而合金时效时同时启动了时效进程、强化相析出及转变时间和强化作用不同的2个析出序列。     

锌镁比对7085铝合金时效组织演变的影响

通过硬度和电导率测试,结合金相显微分析、透射电镜微观组织观察和DSC分析,研究了Zn/Mg比对7085铝合金120℃单级时效的影响.结果表明,120℃时效时,不同Zn/Mg比值的7085铝合金分别在4h和26 h到达GP区和(n)相强化的2个峰值,但Zn/Mg=7.27的合金两个时效峰值时间较Zn/Mg=5.84的合金略微提前.微观组织观察表明,时效4h后Zn/Mg=7.27的合金晶内已经有较多粗大的沉淀相(5～10 nm)析出,衍射斑点显示这些较大沉淀相为 η’相,而在Zn/Mg=5.84的合金内则较少发现.细小的GP区的减少以及较大 η’相的析出,降低了第二相粒子对合金的强化效果.DSC结果也表明,Zn/Mg=7.27的合金的GP区和η′相的析出温度都较Zn/Mg=5.84稍微降低.     

Mg、Ag、Zn多元复合微合金化Al-(3.2~3.8)Cu-(1.0~1.4)Li合金的显微组织和力学性能（英文）

为开发新型超高强铝锂合金,研究T8态时效处理的Mg、Ag、Zn复合微合金化Al-(3.2~3.8)Cu-(1.0~1.4)Li合金的显微组织及力学性能。结果表明,Li含量较低(1.0%)时,通过增加Cu含量来提高铝锂合金强度的作用有限,而同时增加Cu和Li含量则有利于其强度的明显提高。铝锂合金的主要强化相为大量细小弥散的T1(Al_2CuLi)相;同时,合金中还析出少量θ'(Al_2Cu)相及δ(Al_3Li)相,而且随时效过程的进行,其密度降低,甚至消失。Li含量较高时有利于δ'相及θ'相的形成,并可能导致形成少量S'(Al_2CuMg)相。另外,采用非固溶Cu、Li原子的总摩尔分数及其比例分析Cu、Li含量变化对合金强化效果及显微组织的影响。为获得超高强度的铝锂合金,一方面需提高Cu、Li原子的总摩尔分数,另一方面也应维持其较高比例。     

7×××系合金厚板及锻件最大厚度

7×××系铝．锌．镁一铜合金属超强度变形铝合金,用于制造航空航天器及其他结构的主要受力零部件,特别以锻件及厚板形式得到广泛应用,但7075合金、7076合金、7079合金、7179合金等的半成品厚度虽可以达到100mm,不过受其成分制约,合金的断裂韧性低,应用范围受到限制。美国铝业公司（Alcoa）研发的7055合金虽有高的韧性,但淬透性不好,产品厚度不能大于38m／n,7150合金虽较理想,其厚度也不允许大于120mm。     

具有盘／片状，棒／针状析出相铝合金的时效—屈服强度变化模型

以析出热力学、长大动力学及强化理论为基础，研究了具有盘／片状、棒／针状析出相铝合金在时效过程中的析出相尺寸、体积分数变化及其对时效合金强化效果的影响，得到了合金成分、时效参数与组织参数、屈服强度间的解析关系式，进而从微观—宏观相结合的角度建立起了具有盘／片状、棒／针状析出相铝合金的时效工艺—屈服强度量化模型，并将该模型应用于6061合金和Al—Zn—Mg合金的时效性能预测，取得了较满意的结果。同时，详细讨论了析出相长径比对时效温度以及合金处理状况的依赖关系。     

非等温时效对一种铝锂合金力学性能与微观组织的影响

比较研究了一种Mg、Ag、Zn多元复合微合金化铝锂合金等温T8时效及非等温(降温)T8时效时的微观组织与力学性能。结果表明,该铝锂合金主要时效强化相为T1相(Al_2Cu Li),同时还存在θ相(Al_2Cu)及δ相(Al_3Li)的补充强化作用。相比于等温T8时效而言,降温T8时效可在不降低延伸率的同时,提高铝锂合金的强度。另外,降温T8时效时T1相析出及生长速度较慢,而且峰时效时θ相及δ相含量较高,补充强化作用更大。     

熔体保温时间对Mg-Al-Ce合金中第二相析出的影响

采用OM、XRD、SEM及能谱仪研究了不同熔体保温时间下Mg-Al-Ce合金中第二相的析出行为,并对Mg-Al-Ce合金中第二相析出的热力学计算结果进行分析。结果表明,随着熔体保温时间的延长,Mg-Al-Ce合金的晶粒得到细化,且合金中的第二相数量也逐渐增加。但是熔体保温时间过长,会使合金晶粒粗大,第二相形貌发生改变。Al-Ce相会优先形核并从基体中析出。随着熔体保温时间的延长,合金的晶粒细化与第二相析出有很大关系,熔体保温时间较短时,Al_(92)Ce_8和Al4Ce相会优先形核;熔体保温时间延长时,合金中的亚稳相Al_(92)Ce_8分解为fcc-Al和Al_4Ce,同时fcc-Al会与Mg结合生成Mg_(17)Al_(12)相。     

微量In对Al-Cu-1.0Li-(Mg)合金微观组织与拉伸性能的影响（英文）

研究了Al-Cu-Li-(0.35Mg)-(0.2In)合金的拉伸性能、时效析出相类型及其分布。T6峰时效时,Al-Cu-Li合金的时效析出相为T1(Al_2CuL i)和θ'(Al_2Cu)相。添加0.2%In时,T6态时效早期形成许多方块状的立方相Al_5Cu_6Li_2,且随时间延长其尺寸保持稳定;同时,可促进θ'相析出,相应合金的时效响应加速,强度提高。同时添加In和Mg可抑制Al_5Cu_6Li_2相析出,但促进T1相析出。In和Mg的复合微合金化效果小于2050铝锂合金中Ag和Mg的复合微合金化效果,因而In+Mg复合微合金化铝锂合金T6态强度低于Ag+Mg复合微合金化的2050铝锂合金。T8态时效时,时效前预变形产生的位错抑制了In元素单独添加和In+Mg复合添加的微合金化效果。     

Zn、Mg、Cu和Fe对Al-Ni共晶铸造合金组织与性能影响

为开发以Al-Ni共晶体系为基础的铸造铝合金,采用砂型铸造、挤压铸造工艺,对比研究了Zn、Mg、Cu和Fe等元素对Al-Ni合金的微观组织、热分析曲线和力学性能的影响。研究发现,Zn、Mg加入到Al-Ni合金中形成了具有时效强化作用的Al_2Mg_3Zn_3、MgZn_2相,而不与Ni反应形成新的第二相;Cu、Fe分别与Ni反应形成了大量的Al_3CuNi相、Al_9FeNi相。Zn、Mg和Cu的加入减少了共晶相的数量,增大了凝固区间,使Al-Ni合金的铸造性能下降,而Fe的加入缩小了凝固区间,使Al-Ni合金的铸造性能提高。对比力学性能发现,Zn、Mg是Al-Ni合金中最有效的强化元素,优于Cu、Fe。     

7050合金热塑性区和热轧变形量的研究

一、前言 7050合金是七十年代美国阿尔考公司研制成功的新的Al—Zn—Mg—Cu合金。该合金是在7075合金的基础上发展起来的。其成分与7075合金相比,提高了合金元素Zn、Cu的含量,增大了Zn、Mg含量的比值,并用Zr代替Cr作为晶粒细化剂,同时降低了杂质Fe、Si的含量,使Klc值得到改善。