喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金均匀化过程中的组织演变

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、差热分析等手段,研究了喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金在均匀化过程中微观组织的演变。结果表明:均匀化处理可使合金中的一次析出相明显减少,经470℃均匀化处理24h的Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金的晶粒尺寸没有明显长大,大多数AlZnMgCu四元相回溶到基体中;均匀化态组织除α(Al)外,主要存在3种不同的相,分别为AlZnMgCu四元相、Al9FeNi相以及Al3Zr(L12)弥散粒子。     

喷射成形含锰Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

为提高Al-Zn-Mg-Cu合金的强度,利用喷射成形的方法制备了含锰Al-Zn-Mg-Cu合金锭,并利用X射线衍射（XRD）、光镜（OP）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和示差扫描热分析（DSC）研究了其微观组织特征。结果表明：喷射沉积坯主要由晶粒尺寸为5～25μm的细小等轴晶粒、MgZn2和Al6Mn相组成。纳米级的MgZn2颗粒弥散分布于基体,而平均尺寸为5μm的Al6Mn一次相颗粒沿晶界析出。沉积合金中也发现了少量的CuAl2,Al3Zr和共晶组织。沉积坯中缩孔疏松的体积分数约为12%。DSC分析结果说明大部分溶质原子在喷射成形过程中析出,在450℃以下的加热过程中没有明显的热反应发生。随着退火温度的升高,基体晶粒和Al6Mn颗粒单调长大,但Al6Mn颗粒的长大速率显著低于基体晶粒的长大速率。当退火温度高于375℃时,基体晶粒迅速长大。     

挤压铸造Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu的组织和性能

采用金相、扫描电镜和DSC热分析仪研究了挤压铸造Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的显微组织、铸造性能和力学性能,并与Al-5.5Si-4.0Cu合金进行了对比研究。结果表明,熔体温度为720℃和740℃时,Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的流动性能比Al-5.5Si-4.0Cu合金分别提高了10.9%和2.9%;挤压压力从0.1MPa增加到75.0MPa时,铸态Al-5.5Si-4.0Cu合金的抗拉强度和伸长率都略高于Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金,但经过T6热处理后,Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金的抗拉强度增幅比Al-5.5Si-4.0Cu合金高100MPa以上,这主要是因为Al-6.8Zn-2.6Mg-2.3Cu合金具有更强的时效强化效果。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金电子束焊接接头组织研究

采用真空电子束焊接的方法对10mm厚的喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金进行了焊接实验。采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法分析了焊接接头的微观组织特点。结果表明,喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金电子束焊接接头由3个区域(近缝区母材、熔合区、热影响区)组成。焊缝宽0.3～1mm,熔合区由尺寸3～8μm的等轴细晶组成,析出相沿晶界均匀分布,晶内析出相较少;热影响区小部分区域发生了重熔,存在大量的共晶组织,部分保留了母材的原始组织特征。经T6处理后熔合区晶粒尺寸无明显变化,晶界变细,沿晶界分布的连续析出相溶解,变成了孤立的析出相,尺寸1～2μm。同时存在少量长约2μm的针状(棒)的Al7Cu2Fe相,热影响区共晶组织消失。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金挤压态的组织和力学性能

研究了利用喷射成形辅以挤压制备Al-5.72Zn-2.36Mg-1.66Cu合金后优化的组织结构特征和力学性能。结果表明,合金基体组织均匀细化,晶粒形貌趋于圆整,平均晶粒大小达到10 μm左右。当合金的冷却条件通过快速凝固技术改变时,会产生不同程度的固溶强化效果和第二相弥散强化效果,从而改善了合金的整体性能。合金的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了20%左右,且伸长率也略有提高。     

喷射成形Al-8.0Si-4.0Cu-0.5Mg合金的组织及性能

采用喷射成形技术制备了Al-8.0Si-4．0Cu-0．5Mg合金棒材,分析了该合金的组织,研究了台金成形过程中孔洞及疏松的形成情况,测量了合金的力学性能及摩擦性能。结果表明,喷射成形工艺制备的合金具有细小均匀的微观组织结构,固溶、时效处理能够得到良好的弥散强化,具有良好的性能。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能研究

对喷射沉积制备的高zn（11．3wt％）Al-Zn-Mg-Cu合金进行挤压和热处理,并测试了力学性能。通过透射电镜和扫描电镜对拉伸试样的微观组织进行了研究,提出了合金的强化机制。结果表明,该喷射沉积Al-Zn-Mg-cu合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为849MPa、796MPa和3．3％。合金的强化主要来源于纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化。断口分析显示,合金的断裂方式主要为沿晶断裂。     

挤压温度对喷射成形Zn-Al-Mn-Cu-Mg合金组织与力学性能的影响

本试验利用喷射成形工艺制备Zn-Al-Mn-Cu-Mg合金,研究了挤压温度对喷射成形合金材料的微观组织及力学性能的影响。结果表明,挤压温度为280℃时,喷射成形Zn-Al-Mn-Cu-Mg合金晶粒细小,挤压温度升高,合金组织逐渐粗化,并析出富锰化合物ZnAlMn6。在研究条件下,喷射成形Zn-Al-Mn-Cu-Mg合金经280℃挤压,抗拉强度和伸长率均最高,分别为496.9 MPa和5.31%;而经320℃挤压后,合金的抗拉强度和伸长率均最低,分别为441.2 MPa和3.40%,合金硬度并不随着挤压温度提高发生明显变化。喷射成形Zn-Al-Mn-Cu-Mg合金适宜的热挤压温度为280℃左右,合金具有良好的力学性能。     

Fe含量对Al-5.2Zn-1.7Mg-0.5Cu合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机,研究了Fe含量对Al-5.2Zn-1.7Mg-0.5Cu合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:当添加w(Fe)=0.1%时,Fe元素在合金中主要以块状Al_6(CuFe)相形式存在,通过弥散强化可以提高合金的强度;当w(Fe) 0.2%后,Fe在合金中主要以针状Al_3Fe相形式存在,针状Al_3Fe相会割裂铝基体,使合金的抗拉强度和伸长率随着Fe含量的增加而逐渐下降。     

显微组织对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金沉积态、挤压态力学性能的影响

利用喷射成形技术制备了Al12Zn2.4Mg1.1Cu高强铝合金,采用扫描电镜分析测试手段,对沉积态、挤压态合金进行了微观组织和拉伸断口分析.结果表明:实验合金沉积坯件组织由均匀细小的等轴晶组织组成,晶粒尺寸为10～20 μm;经热挤压后,其组织变得更加致密,晶粒更加细小,尺寸为2～3 μm.沉积态合金抗拉强度为358～361 MPa,屈服强度为332～336MPa,伸长率为6.9％～7.2％;经过挤压后抗拉强度为434～438MPa,屈服强度为394～397MPa,伸长率为8.1％～8.7％.沉积态和挤压态合金的断口断裂方式主要为韧性断裂.     

喷射沉积Zn-40Al-2Cu合金微观形貌和摩擦磨损性能

通过SEM和TEM的观察发现,喷射沉积制备的Zn-40Al-2Cu合金沉积坯具有细小均匀的微观组织结构,无严重偏析.结合XRD分析可知,合金组成主要为片状珠光体的α η片层状共析组织以及少量弥散分布的纳米级富Cu相ε沉淀颗粒.通过挤压和热处理工艺,可以完全消除沉积过程中形成的大量孔洞,显著改善合金的力学性能.摩擦试验发现.Zn-40Al-2Cu合金的摩擦因数随着摩擦荷载的增加而减小,随着摩擦速度的增大而增大.当载荷较低时,主要呈现犁削磨损,而载荷较大时,碾压磨损和粘着磨损占主导地位.与普通铸态合金相比,喷射沉积 挤压 热处理大大提高了合金的耐磨性能.     

Al-7.5Zn-1.5Mg-1.4Cu-0.15Zr7085铝合金挤压材的热处理制度

采用显微硬度与电导率测试、拉伸试验、晶间腐蚀及剥落腐蚀试验、金相(OM),研究了热处理制度对Al-7.5Zn-1.5Mg-l.4Cu-0.15Zr7085铝合金挤压材性能的影响.结果表明:常规固溶(470℃×2h)时效后合金的屈服强度与抗拉强度分别为458.5、522.5 MPa,而经强化固溶(470℃×2h+480℃×2h+490℃×2h)时效处理的合金为4523、517 MPa,表明固溶处理对合金的拉伸性能影响不大;时效制度对合金的硬度、电导率及抗腐蚀性能有较大影响.最后得出该成分合金的最佳热处理制度为强化固溶T76(121℃×5h+153℃×16h或121℃×5h+163℃×7h)时效处理,此时合金具有良好的综合性能,可以更好的运用于工业化生产.     

Strain-Compensated Arrhenius-Type Constitutive Model for Flow Behavior of Al-12Zn-2.4Mg-1.2Cu Alloy

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了挤压态Al-12Zn-2.4Mg-1.2Cu合金的等温压缩试验,获得了温度523~723 K、真应变0.1~0.6和应变速率0.001, 0.01, 0.1和1 s-1下的应力应变试验数据。基于Arrhenius本构模型,采用了含有Zener-Holloman参数的幂指数方程来描述温度和应变速率对流变行为的影响。采用线性回归分析的方法,研究了不同温度和应变速率下,材料常数随应变的变化规律。结果表明：除加工硬化率n外,其他材料常数Q,α,β和lnA3的数值均随着应变数值的增大而呈现出增大趋势;同时拟合出不同试验条件下不同材料常数的应变补偿方程,并借助于调整判定系数进行了应变补偿材料常数方程的拟合优度分析,在此基础上建立了试验合金的应变补偿本构模型。通过对比,分析了不同试验条件下的真实应力-应变曲线和建立模型的预测应力-应变曲线,并以相关系数R和平均绝对误差（AARE）为评价因子研究了考虑应变补偿Arrhenius本构模型的可靠性和适宜性,预测结果与试验结果相比较的R和AARE数值分别为0.995 82和6.66%,表明该模型精度高,可靠性好。     

时效制度对Al-7.1Zn-1.1Mg-1.6Cu-0.14Zr合金断裂行为的影响

通过拉伸性能测试及金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析对比研究了Al-7.1Zn-1.1Mg-1.6Cu-0.14Zr合金在T6与T74热处理状态下的力学性能、断裂行为和显微组织。结果表明:相对T6态,Al-7.1Zn-1.1Mg-1.6Cu-0.14Zr合金经T74处理后,强度降低了约15%,但延伸率和电导率分别增加了52%和29%。合金T6态的断裂方式为穿晶剪切和沿晶韧窝混合型断裂;经过T74处理的合金断裂方式为穿晶韧窝型断裂。不同热处理状态下,晶内和晶界组织对位错运动的共同作用是决定合金断裂行为的主要原因。     

添加稀土Ce对挤压态Mg-6Al-0.5Y合金组织的影响

借助光学显微镜对添加不同稀土Ce含量的挤压态Mg-6Al-0.5Y合金的显微组织做了分析.结果表明:挤压态Mg-6Al-0.5Y合金添加稀土Ce后,晶粒组织明显细化,晶粒尺寸由14μm减小到7μm.     

喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金组织与力学性能研究

利用XRD、OM、SEM、TEM研究了喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金挤压态的显微组织和合金的力学性能。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金主要包含基体α-Mg和Al2Ca相,基体组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为3μm;Al2Ca颗粒主要沿镁基体晶界分布,颗粒尺寸在1.0μm左右,并在Al2Ca相中存在孪晶结构;合金的σb、σ0.2、δ分别为450、325MPa,5%。在拉伸断口上存在大量石块状的Al2Ca相,表明合金的断裂方式为沿晶断裂;与经热挤压的铸造AZ91镁合金对比,该合金强度明显提高,但合金塑性降低;合金强度的提高主要来源于合金的细晶强化和Al、Zn对合金的固溶强化,而伸长率降低是由于合金中存在的大量Al2Ca颗粒是沿镁基体晶界分布,导致合金的塑性降低。     

微量Y对Mg-5Al-0.8Zn-0.5Mn合金组织性能的影响

在熔炼过程中以Mg-Y中间合金形式加入稀土Y元素,研究0%～2.5%(质量分数,下同)范围内不同含量的Y对Mg-5Al-0.8Zn-0.5Mn合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明:经过适量稀土Y微处理后的合金材料具有细小均匀的铸态组织,平均晶粒尺寸维持在35μm左右。Y元素从0变化到2.5%过程中,合金室温力学性能在0～1.3%范围内增加,在1.3%～2.5%范围内降低,材料高温强度则一直呈现升高趋势。稀土Y对合金的腐蚀性能具有改善作用,当Y含量为1.0%时合金的耐蚀性能较好,过量加入Y元素对腐蚀性能有负面影响。     

Microstructure and mechanical properties of forged Al-7.1Zn-1.1Mg-1.6Cu-0.14Zr alloy after two-step ageing treatment at 120 and 170℃

The tensile properties,electrical conductivity,and microstructure of the forged Al-7.1Zn-1.1Mg-1.6Cu-0.14Zr alloy were investigated after a two-step ageing treatment at 120 and 170℃.The results indicate that the strength of the alloy reaches the peak value at 170℃ for 1 h during the second step ageing and then decreases sharply.However,the electrical conductivity value increases continuously with the second ageing time increasing.The fracture mechanism of the alloy is intergranular fracture for 1 h and then changes to dimple transgranular fracture later,and the toughness of the alloy is improved significantly.The phases of η' and η are major precipitates in the alloy under the two-step ageing condition.Discontinuous grain boundary precipitates and precipitate-free zones along the grain boundary are clearly observed.     

Mg-12Al-12Zn-xSi合金的显微组织与力学性能

研究了Si含量对铸态Mg-12Al-12Zn-x Si(x=1,2,4;wt%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入Si元素后,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg2Zn11相组成;随Si含量从1%增加到4%,合金中的Mg2Si颗粒从少量的多边形块状、花瓣状转变为大量的多边形块状、条棒状,最后转变为多边形块状和粗大的骨骼状;且Si含量为2%时,Mg2Si相颗粒呈相对弥散分布;此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率达到最大值。合金的室温拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

超高强铝合金Al-7.88Zn-2.05Mg-1.70Cu-0.19Er薄带的组织与性能

研究了Al-7.88Zn-2.05Mg-1.70Cu-0.19Er合金薄带的组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,对厚度为0.5 mm的冷轧态薄带试样进行475 ℃/1 h/水冷固溶处理及120 ℃/6 h+150 ℃/24 h双级时效处理后,薄带合金具有优良综合性能,其硬度、极限抗拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为1859.1 MPa、669.4 MPa、624.1 MPa和11.2%,该力学性能与峰值时效态合金的力学性能相当。该状态下合金的电导率、剥落腐蚀等级和应力腐蚀敏感指数分别为35.5%IACS、EA和4.07%。细小的球状Al₃(Er,Zr)和η?相均匀分布在Al基体中,且大部分析出物与Al基体晶格共格。细小不连续分布的晶界析出η相是该合金具有较低应力腐蚀敏感性的主要原因。