微量元素对Al-Mg合金组织和性能的影响

通过力学性能测试、显微组织观察,研究了微量元素添加对Al-Mg合金组织及性能的影响,并探讨其作用机制.在确定微量元素成分范围后,对冷轧板材的稳定化退火处理工艺进行了研究.试验结果表明,在300℃1 h稳定化处理,其力学性能最好,合金的抗拉强度达到420 N/mm2,屈服强度为308 N/mm2,伸长率为15%.     

深冷处理对5083Al-Mg合金组织和性能的影响

试验研究了深冷处理时间对5083Al-Mg合金力学性能和硬度的影响。研究表明,5083Al-Mg合金的抗拉强度在0～72 h范围,随着深冷处理时间的增加而增大;深冷处理时间过长,对于进一步改善合金的抗拉强度反而不利。综合分析试验结果揭示,深冷处理改善合金力学性能的较佳处理时间为12～24 h。合金提高强度和硬度的机理是,在深冷处理过程中,合金基体组织发生晶格畸变、位错增殖和缠绕,同时伴随Al₃Mg₂相弥散析出。     

稀土Y对Al-10Mg合金显微组织和性能的影响

研究了添加少量稀土Y及固溶处理对Al-10Mg合金显微组织、力学性能和耐蚀性能的影响.结果表明,Y的加入能细化铸态合金的晶粒,形成Al4MgY相,沿晶界不连续分布,起到很好的晶界强化作用,从而提高合金的抗拉强度和伸长率.当Y的含量为0.4%时合金具有最佳的综合力学性能,抗拉强度达到261.8 MPa,伸长率为4.3%.当Y含量超过0.4%时,Al4MgY相开始沿晶界连续分布,降低了晶界的结合强度,合金的强度和韧性下降.不含Y的合金拉伸测试时,出现典型的枝晶间脆性断裂,加Y后断裂机制转变为韧性断裂,因此合金韧性大大提高.固溶处理后合金的耐蚀性能好于铸态的,随着Y含量的增加,合金的腐蚀倾向变大,Y对合金的耐蚀性能是不利的.     

高频振动过滤对再生铝合金组织和性能的影响

采用泡沫陶瓷过滤器对3004再生铝合金熔体进行了高频振动过滤。研究了超声波发生器功率和泡沫陶瓷过滤器孔隙率对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与熔体未经高频振动过滤的3004合金相比,其熔体经过高频振动过滤的再生3004合金发达树枝晶减少,骨骼状Al_6(FeMn)相被打散,组织细化,夹杂物更少;抗拉强度提高了 10%～20%,断后伸长率提高了 15%～25%。     

稀土元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

研究了Sc,Zr元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响。建立了MIG电弧二维数值分析模型,模拟出电弧温度场的分布情况,电弧最高温度超过20 000 K,且温度分布存在较大的温度梯度,说明高温电弧对合金有益元素有一定的烧损作用。采用合金元素不同的焊丝ER5356,ER5B06和ER5B71作为填充材料,对2 mm厚新型Al-Mg合金进行MIG焊接试验,研究高Mg焊丝添加不同稀土元素对焊接性能及组织的影响。结果表明,使用3种焊丝均可获得性能优良的焊接接头,使用ER5B06焊丝的接头力学性能得到一定提升,但焊缝晶粒细化效果不明显;使用复合添加Sc,Zr微量元素的ER5B71焊丝,接头晶粒能够有效细化,力学性能进一步得到提升。3种焊丝中,采用ER5B71焊丝的焊接接头强度最高,焊接系数为83%,焊接接头中起到细化晶粒作用的析出相以Al3(Sc,Zr)为主。同时,无论采用哪种焊丝,焊接热影响区未发生明细的晶粒粗化,说明在母材中加入一定的Sc,Zr微量元素,可提升合金材料抗软化能力,有效抑制热影响区再结晶行为。 创新点： 采用电弧物理数值模拟和进行试验结合的方法,进行研究论证,使研究内容充实,有理论深度,更具说服力;选择具有稀土元素的铝合金和焊丝作为研究对象,对新材料及焊材的研发具有一定指导意义。     

RE对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用金属型铸造方法,制备了不同RE含量的Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金.利用力学性能测试、OM、SEM及EDS等分析测试手段,研究了RE对Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,随着RE加入量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均呈先增大后减小的趋势.在试验范围内,加入0.12％的RE(质量分数)时,合金具有最优的综合力学性能.加入适量RE可明显减小合金二次枝晶间距.RE主要偏聚在晶界和枝晶界处,以AlZnMgCuRE相形式呈短棒状存在.加入过量RE会对合金产生过变质作用,增大合金二次枝晶间距,AlZnMgCuRE相呈粗大的块状,割裂作用增加,降低合金的力学性能.RE还促进了Mg和Zn在Al中的固溶,增强了固溶强化作用.     

稀土元素对Al-Mg2Si合金组织及性能的影响

研究了稀土元素的加入对Al-Mg2Si合金组织及性能的影响.结果表明:在常规铸造条件下,Al-Mg2Si合金中初晶Mg2Si为粗大的多角形块状.经过稀土元素变质后,合金中初晶Mg2Si得到明显细化,并成为分布较均匀的块状或球团状,RE对Mg2Si相从液态合金中的形核和长大过程有重要的影响.当稀土元素(混合稀土RE、Ce)加入量为0.8%时,初晶Mg2Si最细小.RE的加入,降低了初晶Mg2Si相的形核温度或生成更多细小的形核质点,从而促进了形核.稀土元素的加入使Al-20%Mg2Si合金的拉伸性能得到了很大提高,抗拉强度由225 MPa提高到260 MPa,伸长率由2.56%提高到4.4%.     

新型双面铸造冷却方式对5154铝镁合金线材组织及性能的影响

为提高5154铝镁合金线材的综合性能,采取不同铸造冷却方式对5154铝合金线材进行试验研究,采用扫描电子显微镜、拉伸力学测试仪及电阻测试仪对合金材料的组织和性能进行研究,结果表明：采用新型双面冷却工艺生产的5154铝镁合金晶粒细小且均匀,合金晶粒得到了细化;其制备的φ8 mm铝镁合金铸杆抗拉强度高达242 MPa,断裂伸长率为22%,导电率为36%IACS,比传统单面冷却方法所制备的样品指标分别提高了7.1%、21.1%和4.3%.     

热处理对铸造ZL102合金组织和性能的影响

对ZL102合金的热处理工艺参数进行优化,采用力学性能检测、组织观察等方法对铝合金的性能和强化机制进行了研究.结果表明:该成分铝合金的最佳热处理工艺为:540℃×5h固溶+200℃×5h时效;经上述工艺热处理后,合金的布氏硬度为93.7 HB,抗拉强度为221.65MPa.     

镍对耐热铸造Cu-Ni-Al合金组织和性能的影响

采用压缩试验、硬度测试、金相观察和电子探针分析等手段分析了合金元素Ni对一种耐热铸造Cu-Ni-Al合金组织和性能的影响。研究结果表明,随着合金元素Ni质量分数从10%增加到25%,室温下合金硬度HBS提高了25.2%,σb提高了82%,σ0.2提高了70.5%。500℃下的HBS提高了40%。镍改变合金力学性能的主要原因是Ni在铜基体中的固溶强化作用和与其他合金元素形成化合物产生的第二相强化作用。     

Al-Mg合金的组织及力学性能

测试了不同成分的Al-Mg的力学性能,并分析了其显微组织。结果表明,增加Mg含量可以提高合金的强度及塑性,对合金的显微组织影响不大。     

Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金的微观组织和枝晶形貌的影响

利用OM、EM研究了Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金微观组织和枝晶形貌的影响,并用EBSD(电子背散射衍射)研究了组织中柱状晶的生长取向.结果表明:不同成分的合金其组织主要由柱状晶区和等轴晶区组成,纯铝的柱状晶区最大,随着Mg含量的增加柱状晶区的宽度逐渐减小,当Mg含量达到15％时柱状晶区完全消失;一次枝晶间距则随Mg含量的增加而持续增加,且枝晶形貌由胞状晶转变为柱状树枝晶,最后变为等轴晶;Mg元素对Al-Mg合金中初生晶的生长取向有一定的影响,在Mg含量为2％时,枝晶生长取向以[100]晶向为主,同时还伴有[011]、[120]、[230]晶向,而Mg含量为10％时,枝晶的生长取向为[001]晶向.     

稀土元素Ce对热挤压变形Al-Mg合金组织与性能的影响

为了确定稀土元素Ce在Al-Mg系合金中的作用,向Al-4％Mg合金中加入不同含量的Ce,研究了Ce对合金显微组织和力学性能的影响。显微组织观察结果表明,加入0.3％～1．0％的Ce不仅可细化Al-4％Mg系合金的晶粒,同时也可改变合金中析出相的类型。拉伸试验结果表明,随着Ce的加入,挤压变形Al-4％Mg系金的室温抗拉强度和屈服强度均有所提高,其中当Ce的加入量为0．6％时,合金的强度最高,与未添加稀土元素的Al-4％Mg合金相比,可使抗拉强度提高近20％,屈服强度提高约16％。室温拉伸断口SEM分析结果表明,挤压变形Al-4％Mg系合金均表现出典型的韧性断裂特征。     

Al-Mg-Sc合金铸态组织观察

采用金相显微镜、扫功电镜（SEM），观察了微量Sc(钪）对Al-Mg合金显微组织和第二相粒子形貌的影响，试验结果表明，普通Al-Mg合金添加微量Se后其铸态组织得到显著细化，随着Mg,Se含量增加，合金的组织随之细化。第二相粒子形态表现多样，对第二相粒子成分分析结果表明它是含Al,Sc,Zr,Ti的复合粒子。     

等通道转角挤压Al-Mg2Si合金的组织与性能研究

研究Al-Mg2Si合金经250℃等通道转角挤压后的微观组织与力学性能。维氏硬度及拉伸力学性能测试结果表明:经4道次ECAP挤压后,Al-Mg2Si合金的硬度、抗拉强度和延伸率均显著提高;8道次挤压后合金的塑性进一步提高,但其硬度和抗拉强度却有所下降。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析表明:经ECAP挤压后,原汉字状或骨骼状Mg2Si相显著碎化,且挤压道次越多,Mg2Si相的破碎效果越明显,合金组织也不断细化。对合金经较多道次挤压后硬度及抗拉强度反而有所下降的原因进行了分析。     

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。     

热处理对直接挤压铸造Al-5Cu合金力学性能和组织的影响

研究了固溶处理（T4）与固培＋人工时效处理（T6）对直接挤压铸造Al-5Cu合金力学性能和显微组织的影响。结果表明，挤压铸造加快了合金热处理过程中原子的扩散速度、缩短了热处理时间，通过热处理可以改变合金的组织结构进而影响合金的力学性能．与铸态相比，在525～530℃下保温4h固溶处理后合金的力学性能明显提高，而且随着保温时间的增加略有上升，保温15h时达到最佳值．合金的抗拉强度（σb）和伸长率（δ5）可以达到389．6MPa和10．8％。固溶处理后挤压铸造Al-5Cu合金表现出明显的自然时效特征，在自然环境中铜原子易于析出形成具有很强强化效果，且能稳定存在的GP区和θ＂矿相，这些细小弥散分布的强化相使得合金处于固溶＋自然时效状态下较T6状态下具备更好的力学性能。     

流变挤压铸造制备LPSO结构增强Mg-Zn-Y-Zr合金及其组织性能

采用流变挤压铸造工艺制备了含有LPSO结构的Mg99.9-3xZnxY2xZr0.1(x=0.5、1、2,摩尔分数,%)合金,研究了合金的微观组织特征及力学性能。结果表明,流变挤压铸造能有效细化合金的微观组织。合金的基体组织由尺寸较大的α1-Mg和尺寸较小的α2-Mg晶粒组成,LPSO结构呈细小的网状结构均匀地分布在晶界处,LPSO结构的含量越低,其细化效果越明显。随着挤压压力增大,合金中LPSO结构的厚度越来越小,当压力达到100MPa后,厚度变化趋缓。与常规重力铸造相比,流变挤压铸造能有效提高合金的力学性能,特别是伸长率。在400MPa下的流变挤压铸造Mg96.9Zn1Y2Zr0.1合金的抗拉强度和伸长率较重力铸造下分别提高了19%和170%。     

The Effects of Low Frequency on the Microstructure and Mechanical Properties of High-Strength Al-Mg Aluminum Alloys by Wire and Double-Pulsed Arc Additive Manufacturing

An innovative and high deposition efficiency process, the double-pulsed arc additive manufacturing process, is used to produce high-strength Al-Mg wall components. This dissertation investigates the electrical parameter acquisition, bead appearance, porosity morphology, microstructure and mechanical properties of additively manufactured high-strength Al-Mg wall components and how these are affected by the low frequency of the double-pulsed arc additive manufacturing process. Then, using this process at different low frequencies of 0, 1, 3, 5, 7 and 9 Hz, multilayer deposition experiments were performed. It can be observed that the deposit porosity is obviously eliminated compared with cold metal transfer (CMT) process. The bead appearance of the deposited aluminum wall varies clearly with low frequencies, and at a low frequency of 3 Hz, its appearance is the best of all. The optical observation of microstructure proves that the average grain size varies significantly with low frequency, and at a low frequency of 1 Hz, it is the smallest. In addition, the deposited wall showed maximum mean microhardness and maximum ultimate tensile strength at a low frequency of 3 Hz. Considering the deposited porosity and mechanical priorities, double-pulsed arc additive manufacturing with a frequency of 3 Hz is more suitable for making high-strength Al-Mg wall components than at other low frequencies.     

Ni对Be-Al合金组织和性能的影响

通过室温拉伸试验与金相显微镜和扫描电镜观察分析，研究了不同Ni含量的铸态Be-Al合金的显微组织和力学性能。结果表明，铸态Be-Al合金的组织由Be相镶嵌在Al相基体中组成，Ni主要分布在Be相中起强化作用。Ni含量对Be—Al合金的室温抗拉强度、屈服强度和洛氏硬度有较大影响，Ni含量在4％时合金的性能最佳。合金室温下的断裂是由Al相的延性断裂和Be相的解理断裂构成的混合型断裂。