WE54镁合金中析出相的特点

WE54(Mg-5.4Y-2.3Nd-1.6Gd-0.5Zr)镁合金试样在铸态、T4和T6状态下,呈现出不同的显微组织形貌特征和微区化学成分,而且力学性能也随着处理工艺的不同而发生变化。采用金相显微镜、大功率X射线衍射仪、高分辨场发射扫描电镜及能谱仪分析研究了WE54合金的微观组织形貌、析出相以及微区化学成分的变化。结果表明,WE54合金在铸造状态下,Mg12Nd和Mg24Y5两种新相沿着晶界析出,呈现出网状结构,稀土Gd完全固溶在基体之中,在晶内和晶界析出物的微区化学成分分析中没有发现Gd;经过固溶处理后,铸态时沿晶界分布的大块析出物几乎全部固溶于基体Mg之中,力学性能有所提高;经过人工时效后,晶内析出大量细小的新相。经过对比试样沿横向和纵向析出相的特点,确定该析出相为片状结构。析出相沿3个方向排列分布,而且3个方向之间夹角互成120°,呈现出严格的位向关系,合金的强度进一步得到提高,但伸长率有所降低。     

AZ91镁合金中Mg-Al连续析出相形貌的计算机模拟

建立了AZ91镁合金连续析出相的相场模型,研究了界面能各向异性和微观弹性应变能对析出相显微形貌的影响。结果表明:只考虑界面能各向异性,连续析出相端部为半圆形且为板条状形貌;只考虑微观弹性应变能,连续析出相呈现棱形形貌。两者综合考虑,析出相未出现明显的板条状特征,但端部呈现出平行四边形形状。     

AZ91镁合金中Mg-Al连续析出相形貌的计算机模拟

建立了AZ91镁合金连续析出相的相场模型,研究了界面能各向异性和微观弹性应变能对析出相显微形貌的影响。结果表明:只考虑界面能各向异性,连续析出相端部为半圆形且为板条状形貌;只考虑微观弹性应变能,连续析出相呈现棱形形貌。两者综合考虑,析出相未出现明显的板条状特征,但端部呈现出平行四边形形状。     

AZ91 Mg-Al合金中β-(Mg_(17)Al_(12))析出相的形态及其晶体学特征

应用透射电镜研究了时效ＡＺ９１ Ｍｇ－Ａｌ合金连续析出相的显微组织形态及晶体学特征。发现四种不同形态和晶体学特征的β－（Ｍｇ１７Ａｌ１２）析出相，其中占绝大多数的是板条状析出相沿基面（０００１）α析出的板条析出相与基体保持Ｂｕｒｇｅｒｓ位向关系，生长方向为［７， ２，９，０］；其晶体学特征与由不变线应变原理预测的完全一致。第二类析出相是以其轴线与基面垂直的六棱柱体，六个棱柱面都是｛１１００｝α／／｛１１０｝β，与基体保持对称性好的Ｃｒａｗｌｅｙ位向关系。另有少量短棒状析出相与基体保持Ｐｏｒｔｅｒ位向关系。实验中还观察到一种未见报道过的位向关系。讨论了形成不同形态和晶体学特征的机制。     

Mg-Zn-Y三元合金中二十面体准晶相生长形貌及其演化

采用常规凝固方法在Mg-Zn-Y三元合金系中获得了大体积分数的二十面体准晶。二十面体准晶相有2种典型形貌特征：一种为花瓣状，另一种为多边形形状。这是准晶在生长过程中形貌演化的结果。合金的成分和冷却速率是影响准晶形貌的主要岗素。准晶合金中生成的低温相越多，冷却速率越慢，准晶相生长的时间和空间条件越好，准晶相越容易由花瓣状演化成多边形状。准晶的形成有包晶反应参与，包晶反应是一种由初生固态相扩散控制的反应，因此，准晶在生长初期和最终形态其元素含量有明显差别，分析表明，准晶生长初期Mg元素含量偏低，Zn和Y元素含量偏高。     

热处理对Nb-35Ti-4C合金微观组织和力学行为的影响

采用XRD、SEM和XRD对Nb-35Ti-4C合金热处理前后的相组成、界面结构、组织演变及力学行为进行研究。结果表明:热处理前后合金均由Nbss和(Nb,Ti)C构成。热处理过程中Nbss内部析出长条状的二次(Nb,Ti)C;(Nb,Ti)C内则析出长条状的二次Nbss。二次Nbss依附于fcc(Nb,Ti)C的密排面(111)面形核,与母相(Nb,Ti)C满足(N-W)位相关系:[011]_((Nb,Ti)C)//[001]_(Nbss), (111)_((Nb,Ti)C)//(110)_(Nbss)。碳化物与Nbss具有洁净良好的界面结合。热处理后单相(Nb,Ti)C变为(Nb,Ti)C+二次Nbss的共析组织。纳米压痕测试表明共析组织转变降低了碳化物的脆性,提高了合金的韧性。     

AlMgSi(Cu)合金中纳米析出相的结构演变

AlMgSi(Cu)合金是应用最广泛的可热处理强化铝合金,该类合金的主要性能与时效阶段析出的硬化相紧密相关。综述AlMgSi(Cu)合金在不同热处理阶段形成的纳米析出相的形貌、结构和稳定性。提出了动态结构的概念和模型,并以此揭示了纳米析出相结构演变规律及其与力学性能间的关系。在含铜6×××系铝合金的纳米析出相结构演变研究领域有若干未解决的基本问题,而这些问题的解决对高中强度6×××系铝合金的开发具有重要的指导意义。     

Al-Sc-Zr合金中析出相的形成及再结晶抑阻(英文)

通过冷硬铸造法制备Al-x%Sc-0.11%Zr合金(x=0,0.02,0.05,0.08,0.11,0.15),研究合金在475°C保温12h热处理条件下不同钪含量对Al3(Sc,Zr)析出的影响。研究发现,Al3(Sc,Zr)析出相的形核、析出和分布与钪含量密切相关。透射电子显微镜研究表明,随着钪含量的增加,析出相的平均半径减小,密度增大,分布变得越来越均匀。将90%冷轧样品在200-600°C的温度区间等温退火0.5h,再进行抗再结晶能力的研究。结果表明,未添加钪的合金的再结晶温度为250°C,而添加0.15%钪后形成的Al3(Sc,Zr)析出相使得再结晶温度升高到约600°C。     

高Cu含量Al-Cu-Li-Sc合金中W(Al8Cu4Sc)相的形成机制

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、X射线衍射(XRD)以及扫描透射电镜(STEM),研究了一种高Cu含量Al-2.35Cu-4.6Li-0.12Sc(at%)合金在均匀化热处理过程中微观组织演变以及W(Al₈Cu₄Sc)相的形成机制。结果表明:铸态时,合金中的主要凝固相为T_B(Al₇Cu₄Li)相,Sc主要以过饱和固溶体的形式存在于基体中;均匀化后,T_B相完全溶解,基体中的Cu含量增加,Sc含量减少,稳定的W相形成。分析表明,由于T_B相与基体界面是非共格的,W相优先在此界面形核将有利于其形核能的降低。W相形核后通过不断消耗其附着的T_B相上的Cu原子和Al基体中的过饱和Sc原子而逐渐长大,直至形成尺寸1 μm左右的稳定粒子。     

铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金中Gd含量的优化

采用硬度测试、室温拉伸、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等研究了Gd元素含量对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-xGd-3.0Y-1.0Nd -1.0Zr(x=5.0、5.5、6.0)合金的相组成均为镁基体及非平衡共晶Mg5.05RE（RE=Gd、Y、Nd）,非平衡共晶的化学成分对Gd元素含量不敏感,但体积分数随Gd含量的增加而增加。经固溶处理后,非平衡共晶均可溶入镁基体,但在晶界残留富稀土粒子。当Gd含量超过5.5wt%后,晶界上的富稀土粒子开始团聚,降低合金的力学性能。经成分优化,较优的合金成分为Mg-5.5Gd-3.0Y-1.0Nd-1.0Zr,其铸造-T6态的抗拉强度为322 MPa,伸长率为4.0%,力学性能优于总稀土含量与之相当的商用WE54合金。     

弹性应力对Al-Cu合金中析出相的作用及模型建立

Al-Cu合金中析出相有三种变体,在外力作用下平行或垂直于外加应力方向,而实际情况析出相与外力可能存在一定的角度,因此本文建立一个新的模型,将析出相与力的夹角考虑在内,通过此模型能便捷地判断出析出相是否存在应力位向效应。采用透射电子显微镜TEM、扫描透射电镜STEM对Al-4Cu合金在外力条件下时效后的析出相进行分析,结果验证了析出相GP区和θ″相存在应力位向效应,并采用所建的模型分析合金中析出相在外力作用下的应力位向效应,此模型可简捷方便地判断合金中析出相在外力作用下的析出行为。     

Ag对Al-Cu-Mg合金Ω相析出行为的影响

用硬度测试、差热分析(DSC)以及透射电镜(TEM)研究Al-Cu-Mg-(Ag)合金时效过程中组织和性能的演变;根据不同升温速率的DSC曲线,采用Kissinger法计算Ω相和θ'相的激活能,探讨Ag对Al-Cu-Mg合金Ω相和θ'相析出行为的影响.结果表明:Al-Cu-Mg合金经185℃时效后,时效硬化曲线呈双阶段硬化特征,生成少量Ω相;添加Ag后,合金的时效硬化能力显著提高,经170、185和200℃时效时,对应的峰值时效时间分别为10、5和2h,峰值硬度随着时效温度的升高而下降;Ag能促进Ω相析出,使θ'相的激活能提高,从而抑制θ'相的析出.     

Cu-Cr-Zr合金的析出相及物理性能研究进展

介绍了Cu-Cr-Zr合金的析出特性,阐述了Cu-Cr-Zr合金的导电性、耐蚀性和耐磨损性能,并指出了目前在Cu-Cr-Zr合金时效行为研究中存在的问题,提出了今后的研究方向。     

均匀化退火对Al-1Mn-1Mg合金中析出相形态的影响

用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析（EDAX）和差热分析（DTA）等技术探讨均匀化退火的主要工艺参数对经高效熔体处理的Al-1Mn-1Mg合金中析出相形态的影响。结果表明：在加热温度为400～600℃,保温时间为6～24h的均匀化退火工艺内,随温度的升高或保温时间的延长,晶界处析出相逐渐球化,主要为Al（Fe,Mn,Si,RE）复合相;晶内析出相的弥散度提高,依组成元素及含量不同而呈现短杆、方块、椭球、球状及菱形等多种形态;继续升高温度或延长保温时间,晶界处析出相均有粗化趋势;450～500℃下保温12～15h后,晶界处析出相的球化效果明显,晶内析出相弥散程度高,基本消除了铸锭中的偏析现象。     

Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中组织演变及其动力学分析(英文)

采用透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)相结合的分析方法,研究不同冷却速率条件下固溶态Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中的组织演变,并根据DSC结果对该过程进行动力学分析。结果表明:在冷却过程中,合金的主要相转变是η相(MgZn2)的析出,且η相在晶内弥散体处以及晶界上形核析出。η相的析出量随着冷却速率的增大而明显减少,当冷却速率从5℃/min增大到50℃/min时,η相的析出量减少了约75%。在冷却速率恒定的情况下,可以根据DSC曲线,使用Kamamoto相变模型来描述η相的析出过程。     

镍对ZL109合金中铁相的影响

利用JXA-8800电子探针(EPMA)、NETZSCHDSC404型差示扫描热分析计(DSC)等手段对ZL109合金中镍对富铁相的影响的研究结果表明:镍的加入能使针片状的β铁相转变为鱼骨状α-Al8Ni2Fe相,鱼骨状α-Al8Ni2Fe相在共晶点以上的温度区形成,是一种准稳定相。     

外场应力对Al-Cu合金中θ″相形貌及析出行为的影响(英文)

对Al-5Cu铝合金在时效过程中施加弹性加载,并采取透射电镜、热分析研究外应力时效作用下θ″析出相的形态和析出行为。结果表明:在50 MPa的外力作用下,在453 K时效6 h后的析出相尺寸是19.83 nm,小于其常规时效(453 K,6 h)的尺寸28.79 nm。热分析结果揭示施加应力后时效析出过程得到促进,同时析出激活能结果表明外应力作用使得激活能下降10%。第一性原理计算结果发现,外应力作用使得析出相与基体的界面能下降6%;结合经典形核相变理论分析讨论,临界形核功受到外应力作用下降19%,从而引起了析出相形态和析出行为的改变。     

Al-Mg-Si-Zr-XEr合金β″相析出动力学的研究

通过组织观察、性能检测和差热分析（DSC）试验,研究了不同Er元素含量下Al-Mg-Si-Zr-XEr合金时效硬化曲线、TEM组织、β″相的析出激活能和TTT曲线,并得到对应的β″相析出动力学方程和TTT表达式。研究结果表明：Er元素的添加促进了β″相的析出,在540 ℃固溶1 h 180 ℃时效5 h时,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀的弥散析出;随Er元素含量增加,合金硬化速率明显加快,软化速率降低,合金β″相析出激活能降低,分别为96.3、93.6和84.9 kJ/mol;析出动力学方程分别为：YEr0.1=1-exp[-1.534×1013t1.5exp(-17382.7/T)]、YEr0.2=1-exp[-5.865×1012t1.5exp(-16895.3/T)]、YEr0.3=1-exp[-2.965× 1011t1.5exp(-15324.9/T)];TTT曲线方程分别为：TEr0.1=17382.7/[30.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.2=16895.3/[29.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.3=15324.9/[26.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]。     

热处理对G3合金微观组织的影响

借助光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究了热处理温度对G3合金微观组织的影响。结果表明,在1120～1180℃温度区间,随着固溶处理温度升高G3合金的晶粒尺寸由5.41级增大为4.18级;经不同温度时效处理后,合金中析出相的种类和分布形态有显著差别。经700℃×50 h时效,合金中晶界上的主要析出相为M23C6相,呈网状,晶内为弥散、细小的TiN和σ相,两者有复合析出现象。经800℃×50 h时效,合金中晶界处的析出相仍然是M23C6相,晶内析出的M6C相呈叶片状,成片分布在晶内。经900℃×50 h时效,合金中晶界处析出的主要是M6C相而不是M23C6相,晶内有大量纳米级的第二相颗粒与位错相互作用。