Sc和Zr复合微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用水冷铜模一激冷铸造法，制备了三种Sc和Zr含量不同的Al-Zn-Mg-Cu合金薄板材，测试了合金经120℃时效不同时间后的拉伸性能，利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了合金的显微组织。结果表明：采用Sc和Zr复合微合金化可明显细化合金的铸态晶粒组织，抑制合金的再结晶，大大提高合金的强度；Sc含量越高，晶粒细化效果越好，合金强度提高也越大；微量Sc和Zr在Al-Zn-Mg-Cu合金中主要以Al3（Sc，Zr）质点的形式存在，初生Al3（Sc，Zr）粒子是在合金凝固过程中形成的，主要起非均质形核的作用，次生Al3（Sc，Zr）粒子是合金在均匀化处理和后续热处理中析出的，起亚结构强化和直接析出强化作用。     

微量Zr对超重力制备Al-Zn-Mg-Cu合金组织和硬度的影响

研究了微量Zr含量对超重力凝固技术制备的Al-Zn-Mg-Cu合金凝固组织及其性能的影响。结果表明:与未添加Zr的合金相比,分别添加0.05%、0.10%、0.15%的Zr后,合金顶部和心部的晶粒细化程度很小,底部晶粒尺寸变化却很大,随着Zr含量增加,合金底部晶粒先细化后粗化,晶界非平衡共晶相粗化。Zr含量为0.05%时,晶粒的细化效果最好。Zr能提高超重力条件下凝固的合金的硬度。     

Ce和Zr复合添加对Al-Cu-Li合金拉伸性能的影响

通过组织分析和常温拉伸性能测试,研究了Ce、Zr复合添加对Al-4. 6Cu-0. 9Li合金组织与拉伸性能的影响。结果表明,微量Ce、Zr复合添加有利于阻止Al-Cu-Li合金再结晶以及较大幅度的细化合金晶粒组织(由70μm至20μm);微量Ce、Zr复合添加虽然不改变Al-Cu-Li合金的时效析出序列,但在提高合金整体强度的同时,进一步提高了合金的塑性。分析表明,合金强度的提高主要归因于微量Ce、Zr复合添加引入的Al_3Zr弥散强化作用,而细化的晶粒和残留相Al Cu Ce Zr粒子尺寸则促进了合金塑性的整体提高。     

超声化学原位合成(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料

采用熔体反应法,并在反应过程中施加高能超声,合成了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.XRD和SEM分析表明,生成的增强颗粒为Al203和Al3Zr;颗粒尺寸细小,平均粒径尺寸为1μm,在基体中均匀分布;共晶Si在高能超声作用下显著细化,变短并呈粒状.研究表明,经过高能超声处理后,其抗拉强度比未加高能超声处理的复合材料提高了近20%,达到了381.4MPa.     

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。     

Al对铸态Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织及力学性能的影响

通过成分分析、组织观察及力学性能测试等手段,研究了微量Al对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金铸态组织及室温力学性能的影响,分析了合金中相的组成,成分的沉降规律以及合金的断裂方式。结果表明,铸态Mg-Gd-Y-Nd-Zr镁合金主要由α-Mg基体和共晶组织构成,晶粒近似呈等轴状,晶粒尺寸约为40μm,铸锭轴向不同位置成分偏差较小,晶粒尺寸较为均匀;添加微量Al后成分分布发生明显变化,顶部及底部的晶粒尺寸出现显著差异;同时合金的力学性能也随位置不同而不同,均小于原始Mg-Gd-Y-Nd-Zr镁合金;合金断裂方式主要是沿晶界的脆性断裂,断口中存在明显的二次裂纹。添加Al后,与RE形成Al2RE相,与Zr形成Al3Zr相,液态即形成的大密度Al2RE及Al3Zr相在熔体中沉降,使得元素分布不均,顶部Zr含量明显减小,造成晶粒显著增大;Al2RE与Al3Zr相的存在降低了合金塑性,恶化铸态组织,导致合金发生沿晶脆性断裂。     

电磁搅拌对Al-3Ti-0.2C-5Sr显微组织及细化性能的影响

研究了电磁搅拌对Al-3Ti-0.2C-5Sr细化剂显微组织的影响,并将电磁搅拌后的Al-3Ti-0.2C-5Sr添加到Al-7Si合金中进行细化试验。结果表明:随着搅拌时间的延长,Ti Al3相逐渐消失,大块状或板条状Al-Ti-Sr相转化为小块状,块状Al4Sr相转化为细针状,Ti C颗粒分布更加均匀;随着搅拌频率的提高,块状Al-Ti-Sr相尺寸减小;电磁搅拌后的Al-3Ti-0.2C-5Sr可将Al-7Si合金晶粒尺寸由1 195μm细化至210μm,保温60 min后未出现细化衰退现象。     

Ti、Sc对Al-Mg-Zr合金组织和力学性能的影响

通过向Al-Mg-Zr合金中单独及复合添加微量的Ti、Sc元素,研究了Ti、Sc微合金化对Al-Mg-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-Mg-Zr合金中单独添加0.15%的Ti能显著细化合金的铸态组织,使合金的力学性能得到明显提高。复合添加0.15%的Ti和0.2%的Sc时,细化效果更加显著,合金的平均晶粒尺寸仅为43μm,抗拉强度和伸长率分别提高了约70%和16.4%。原因是Ti、Sc复合添加形成了Al3Ti、Al3Sc、Al3(Ti,Zr)、Al3(Sc,Zr)和Al3(Sc,Ti)等多种金属间化合物相,共同充当形核质点,细化了合金组织。     

微量B_2O_3及超声处理对原位Mg_2Si/AM60复合材料组织的影响

研究了微量B2O3、超声处理对原位Mg2Si/AM60复合材料组织的影响。结果表明:随着B2O3加入量增加至0.60%(质量分数,下同)时,Mg2Si/AM60复合材料组织先逐渐细化后粗化,生成的Fe B减少了杂质Fe。当B2O3加入量为0.40%时,Mg2Si/AM60复合材料组织中的半连续网状Mg17Al12细化成颗粒状,粗大汉字状Mg2Si转变成细小的纤维状、颗粒状,其平均晶粒尺寸由未加入时的140μm细化至50μm,其细化程度主要与Al B2的异质形核密切相关;后续施加的600 W连续超声对熔体处理60 s,使得复合材料中的Mg17Al12、Mg2Si变得更加细小、均匀。     

微量镱和过渡元素对Al-Zn-Mg-Cu超强合金晶界特征和性能的影响

通过电子背散射衍射实验对复合添加稀土元素Yb和过渡族元素Zr或Cr的Al-Zn-Mg-Cu超高强合金的晶粒尺寸、晶界类型、晶界特性进行研究,分析了微合金化后的晶界特性对合金力学性能和局部腐蚀(晶间腐蚀和剥落腐蚀)的影响。结果表明:与复合添加Yb和Cr相比,复合添加Yb和Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金具有最佳的再结晶抑制效果;高温固溶-时效处理后,合金晶粒尺寸由40μm显著细化到2.3μm,再结晶程度从98%下降到3%,Σ27晶界所占比例大幅提高,小角度晶界所占比例由8%提高到51%;亚晶界上的析出相与晶内的析出相近似,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著提高,使得合金拉伸断裂时,沿晶断裂分数大幅降低,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著提高。     

Sc、Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

制备了成分Al-5．8Zn-2．5Mg-1．6Cu-0．2Cr和Al-5．8Zn．2．5Mg-1．6Cu-0．2Cr-0．23Sc-0．12Zr的两种合金。通过金相显微镜及电镜观察、力学性能及腐蚀性能测试,分析了两种合金不同处理状态的显微组织及其不同状态下的力学性能和腐蚀性能。结果表明,添加Sc、Zr能显著细化合金的铸态组织,对合金的力学性能及腐蚀性能也起到极大的提高作用。添加Sc、Zr的2#合金与1#合金相比较,经T6处理后,前者的抗拉强度提高110N／mm^2,屈服强度提高91N／mm^2,伸长率也略有提高。     

镍对Al-Zn-Mg-Cu-RE超高强铝合金组织和硬度的影响

采用金相观察、布氏硬度测试、X-射线衍射、扫描电镜结合能谱分析等手段,研究了以稀土为晶粒细化剂的Al-Zn-Mg-Cu-Re超高强铝合金中添加合金元素镍后其组织和硬度的变化。结果表明,合金在铸态下的硬度大体上随镍含量的升高而升高,经T5热处理后在镍含量为0.25%时硬度达到最大值(138 HB)。通过检测发现镍在该合金中除中和铁生成Al9FeNi相外,还生成了强化相Al7Cu4Ni,在时效过程中起沉淀硬化作用。但过多的镍反而对该铝合金性能产生不良影响,初步认为镍在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中的加入量应控制在0.25%左右。     

Cr、Yb合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和断裂特征的影响

研究复合添加微量Cr、Yb、Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织和断裂特征的影响,分析其对合金韧化的作用机制.结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu合金中复合添加Cr、Yb、Zr形成了含Cr、Yb、Zr的球形弥散相,这些均匀分布于基体上的弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,使基体保持形变回复组织,保持小角度晶界,抑制基体再结晶;T6态断裂机制主要为韧窝型穿晶断裂,与仅添加Zr相比,沿晶断裂抗力显著提高;晶界的无沉淀区(PFZs)较宽,且析出相在晶界呈明显不连续分布.     

微量Cr、Mn、Zr、Ti、B元素对铸态AlZnMgCu合金的晶粒细化效果的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪考察了Cr、Mn、Zr、Ti、B的联合加入对AlZnMgCu合金的晶粒细化效果。结果发现在铸态合金中同时加入Cr-Mn-Ti-B时晶粒尺寸由256 μm 降为102 μm。而当联合加入Ti-Zr-B后能产生更加强的细化效果,晶粒平均尺寸降为55 μm。这是因为Cr、Mn原子簇团有利于促进Al3Ti形核并成为其结晶基底。当联合加入Cr、Mn、Zr、Ti、B时则可产生更加明显的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸变为22 μm。这是因为富Cr、Mn原子簇团在成为Al3Ti结晶核心后,部分Zr原子置换了其中的Ti原子形成了新的Al3(Tix, Zr1-x)结晶核心。而过渡族金属Cr、Mn还能降低液体金属和Al3Ti和Al3(Tix, Zr1-x)的表面张力,抑制结晶核心的长大。     

Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的析出行为

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析,研究了Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的形貌及其细化合金铸态组织、提高合金性能的机理.从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的Ll2型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构;铸态合金退火后,α(Al)基体内析出二次Al3(Sc,Zr)粒子,经450℃×3 2h退火,二次Al3(Sc,Zr)粒子尺寸为16 ～ 23 nm,与α(Al)基体完全共格,该粒子钉扎位错和亚晶界,阻碍合金再结晶过程,提高合金再结晶温度;合金经RRA处理后,抗拉强度、伸长率和电导率分别为:667.5 MPa、7.5％和37.8％ IACS,具有良好的综合性能.     

Effect of minor Sc and Zr on microstructure and mechanical properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy

1 Introduction The microstructure and properties of aluminium alloys are strongly affected by adding small quantities of scandium. Minor Sc may improve the temperature of recrystallization and fracture toughness, decrease the sensitivity of stress corrosi…     

Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

研究了Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加少量Zr可以细化合金铸态组织,并且在热挤压过程中抑制再结晶。在固溶时效过程中,可以促进第二相粒子的析出,从而使基体中析出均匀弥散第二相粒子。T6状态下,未加Zr的合金其抗拉强度仅为600MPa,伸长率为10.5%;而加Zr后其抗拉强度超过650MPa,伸长率达到12.3%。     

粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu系合金的热处理工艺

通过XRD衍射分析、光学和透射电镜观察以及力学性能测试,研究了固溶和时效处理对粉末热挤压法制备的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金组织性能的影响.结果表明:挤压态合金中析出大量MgZn_2相;合金适宜的T6热处理制度为460℃×2.5h水冷+120℃×24h空冷;在此条件下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为731MPa、670MPa和6.2%;晶粒细化是合金T6组织与铸锭挤压Al-Zn-Mg-Cu合金回归再时效(RRA)组织类似的主要原因.     

高温短时固溶处理对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金锻件组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了高温短时固溶处理温度(475~480 ℃)与时间(0~7 min)对高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金锻件组织与性能的影响。结果表明,高温短时固溶处理可有效提高时效态Al-Zn-Mg-Cu合金锻件的抗拉强度及断后伸长率。随着温度或时间的增加,晶界粗大残留第二相逐渐回溶至铝基体,当温度过高或时间过长时,等轴状晶粒发生粗化,组织发生过烧现象。经对比分析并结合实际生产状况,确定最适合的高温短时固溶处理制度为475 ℃×3 min。采用此制度时锻件45°方向抗拉强度最低,为685 MPa,LT向断后伸长率最低,为4.7%。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金铸态Al3(Sc，Zr)相形貌的研究

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc细化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织的机制和一次Al3(Sc,Zr)粒子的形貌特征。结果表明:从熔体中析出的Al3(Sc,Zr)一次粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构。在Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金中添加0.20%～0.60%(质量分数)的钪,合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,随着钪含量的增加,合金铸态组织得到进一步细化。