Cu对Fe-NiAlMn合金析出强化过程的影响EI北大核心CSCD

将Fe-NiAlMn和Fe-CuNiAlMn合金在900℃固溶2 h后水淬,并在500℃时效不同时间。利用显微硬度测试和原子探针层析技术(APT)研究Cu的添加对Fe-NiAlMn合金析出强化过程的影响。结果表明:Cu的添加增强了时效初期的析出强化效果,加快了整个析出强化进程。时效过程中,Cu元素首先偏聚形核成为富Cu相,并促使Ni,Al,Mn元素在富Cu相与基体界面处偏聚形核形成Ni(Al,Mn)相,两相为核壳结构。随着时效时间的延长,富Cu相由BCC结构转变为FCC结构,与Ni(Al,Mn)相逐渐分离。     

Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效后的性能

用差示扫描量热分析(DSC)、硬度分析、透射电镜(TEM)、三维原子探针(3DAP)分析等手段研究了Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效析出相的析出规律、性能变化和Cu对合金的影响。结果表明:随着时效温度的提高Al-Zn-Mg合金和AlZn-Mg-Cu合金的硬度先上升达到峰值然后下降,Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度高于Al-Zn-Mg合金。线性升温峰时效后两种合金的主要析出相为η'相,都含有少量的GP区和η相。Cu的添加改变了析出相的化学成分和结构,延缓了亚稳相向平衡相的转变。     

Cu合金时效析出的计算模拟研究进展

介绍了Cu合金时效析出的计算模拟研究进展,从纳观、微观、介观、宏观等方面较详细地论述了Cu合金时效析出的计算机模拟方法,归类总结了目前取得的成果,并展望了Cu合金时效析出的未来发展趋势,指出提高计算效率以及计算原子数目,对现有的计算方法加以综合改进,将是模拟进一步发展的方向.     

热轧态LT24铝合金溶质原子的偏聚规律

采用原子探针层析技术(APT)等测试手段分析了LT24铝合金热轧后合金元素的偏聚规律。结果表明:热轧态铝合金晶粒内部有成分为Al0.5Mg(Si0.7Cu0.3)的析出相,析出相与基体之间的界面处没有元素偏聚。溶质原子Mg、Si、Cu在晶界处偏聚,在晶界处的偏聚规律与晶粒内部的相反,Cu的偏聚倾向远大于Si和Mg,晶界处Cu的含量达到基体Cu含量的45倍左右。基于实验结果,讨论了合金元素偏聚的规律及其对材料性能的影响。     

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究进展

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金具有低密度、高比强度、高韧性和良好的抗腐蚀性能的特点,广泛应用于航空航天、交通运输和兵器领域。本文主要介绍近年来国内外Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的最新研究进展。超高强度铝合金基体上分布着纳米级的晶内时效析出相、亚微米级的高温析出相、微米级的结晶析出相和晶界析出相,这些相的形态、数量、尺寸和分布对合金的综合力学性能和抗腐蚀性能有直接的影响;主元素成分含量对超高强度铝合金综合力学性能有影响,合金的综合力学性能随Zn/Mg和Cu/Mg比值的变化而变化;微量元素能够提高超高强度铝合金的综合力学性能。微量元素对铝合金的影响主要体现在提高沉淀相的过饱和度,改变沉淀析出过程,促进或抑制沉淀相的析出和促进新相的沉淀析出。新制备技术能够显著细化晶粒、抑制偏析、析出相均匀分布和提高各种元素的过饱和度,从而改善超高强度铝合金的综合力学性能。强化固溶处理能够提高时效析出程度,从而提高铝合金的力学性能。三级时效处理后的超高强度铝合金具有峰值时效T6态的强度和优异的抗腐蚀性能。     

Cu元素含量对Al-Zn-Mg-Cu系合金析出行为的影响

采用热力学模拟手段研究了Al-Zn-Mg-Cu系合金中不同Cu含量对析出相GP区及η'相的析出规律。结果表明,GP区及η'相中含部分Cu元素;在120℃和160℃时效时,随Cu元素含量从1.9%(质量分数,下同)增加到2.5%,GP区含量有所降低分别从2.65%和1.11%降低到2.60%和1.02%,而η'相含量有所增加,分别从6.71%和6.52%增加到7.25%和7.07%。当强化相η'相含量达到6.5%时所用时间随Cu含量的增加而减少,当Cu含量从1.9%增加到2.5%时,120℃和160℃所用时间分别从23 h和5 h缩短到16 h和2.8 h。不同Cu含量下GP区和η'相的鼻尖温度区间分别为150℃和330℃,基本保持不变,临界冷却速率基本保持在16℃/s,说明Cu含量对合金的淬火敏感性影响较小。     

Mg-Zn系合金G.P.区和时效强化的研究进展

评述了国内外Mg-Zn系合金的研究进展.总结了Mg-Zn系合金中时效析出行为和各析出强化相的特征,通过分析铝合金G.P.区的形成规律,探讨了Mg-Zn系合金G.P.区的存在可能性.指出Mg-Zn系合金G.P.区的研究对Mg-Zn合金析出相变理论和发展高强度铗合金具有重要意义.     

Ni对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的影响

用原子探针层析技术和时效模拟方法,研究了不同N i含量并且提高了Cu含量的反应堆压力容器(RPV)用模拟钢中富Cu、富N i和富Mn原子团簇的形成。结果表明,提高钢中的N i含量会促使富Cu原子团簇的析出,富Cu原子团簇中含有N i和Mn。实验检测到富N i的原子团簇,团簇中含有Cu和Mn,富N i原子团簇可以作为富Cu原子团簇析出时的形核区。实验还检测到富Mn原子团簇,当Mn原子团簇中含有较高的N i时,它也可以成为富Cu原子团簇析出时成核的地方。由于钢中的合金元素N i在形成富N i原子团簇后会成为富Cu原子团簇析出时成核区,因而提高N i的含量将促进富Cu原子团簇的析出,这是合金元素N i会增加压力容器钢中子辐照脆化敏感性的本质原因。     

汽车车身用6000系铝合金板材微观组织与热处理工艺的研究进展

本文介绍了6000系铝合金在汽车车身上的应用现状及其性能特点,并详细论述了该系合金的时效析出特征、强化机理、织构演化和合金元素对性能的影响。此外,分析了6000系铝合金的传统热处理工艺,阐述了固溶后预时效和预变形对合金烘烤硬化性的影响,并探讨了汽车车身用6000系铝合金目前存在的问题及当前的主要研究方向。     

热处理制度对含Zr的Al-Zn-Mg-Cu系合金组织与性能的影响

本文系统研究了热处理制度(包括单级时效、不同温度和时间组合的双级时效、分级淬火)对含Zr的Al—Zn—Mg—Cu系合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,预时效+150℃/24h终时效的双级时效工艺具有比传统的峰值时效工艺T6和其它双级时效工艺更高的强度和塑性。通过对透射电镜薄膜样品的组织观察,分析了分级淬火及时效过程中合金的沉淀析出行为及ZrAl_3相对沉淀过程的影响。     

Zn对Al-Mg-Si合金时效析出相稳定性影响的第一性原理研究

6000系Al-Mg-Si合金综合力学性能优良,具有比强度高、成型性能好、焊后表面质量高、耐腐蚀性好等特点,目前已经广泛应用于制造汽车车身板材。该系合金为可热处理强化合金,可以通过提高合金的时效响应速度,使合金在时效过程中获得尽可能大的强度提升。目前常用的措施是在合金中添加少量的Zn元素来促进时效析出,但Zn对合金时效析出相稳定性的影响却尚不明确。因此,本工作主要采用第一性原理计算的方法,计算了添加Zn的Al-Mg-Si合金中可能形成的Mg-Si相(包括Mg-Si GP区、β″相)和Mg-Zn相(包括Mg-Zn GP区、η′相)的晶格常数、形成焓。其中Mg₂Si₁Al₃、Mg₂Si₃Al₆、AlMg₄Si₆、Mg₁Si₁四种可能的Mg-Si GP区晶胞的形成焓从大到小为Mg₂Si₁Al₃、Mg_2...     

800MPa级Al-Zn-Mg-Cu系合金

通过采用在线精炼、在线细化、热顶铸造等技术手段,成功在直接水冷半连续铸造设备上制备出了合金化元素总量达20%的Al-Zn-Mg-Cu系合金,打破了7000系铝合金合金化元素总量不高于14%的极限。利用金相显微镜、透射电镜进行微观组织观察,采用差热分析仪测试相转变温度,测试了硬度、拉伸性能并利用扫描电镜进行断口分析。该合金经过挤压、RRA热处理后,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到810.3,799.3MPa和3.4%。通过对单级时效动力学和三级时效动力学进行研究,确定了合金的最佳时效温度为120℃,而时效时间的可选择范围较大。Zn含量高达16.1%的铝合金中主要由未溶第二相和时效析出相η′相共同强化,未发现其他新析出相。     

残余形变对莫来石短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金时效析出行为的影响

用挤压铸造法制备莫来石(mullite)短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金。用硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电镜(TEM),研究固溶淬火后残余形变(0 %,12.5 %,25 %,34.4%)和纤维对复合材料及其基体合金时效析出行为的影响。结果表明:形变对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有十分明显的加速作用,随着形变度增加,时效加速作用进一步加强;莫来石短纤维对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有加速作用;纤维和形变同时存在时,复合材料的时效析出过程还会进一步加快。但是,形变或/和纤维抑制了Al-4.5Cu合金中GP区的形成。     

石油钻杆用7xxx系铝合金微观组织和性能的研究进展

铝合金具有密度低、强度高、耐酸性气体腐蚀等优点,其在石油钻探领域的应用优势逐渐引起了国内外学者的重视。铝合金石油钻杆在美国、俄罗斯等少数发达国家已被应用于钻探领域数十年,然而我国对铝合金石油钻杆的研究起步较晚,目前主要依靠进口,这极大地限制了我国钻采工业的发展,因此实现自主研发超强耐蚀铝合金钻杆具有很高的社会意义和经济效益。Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金属于7xxx系铝合金,因具有很高的抗拉强度、较好的耐腐蚀性和高温冲击韧性,已成为当下最具发展潜力的铝合金钻杆用材料,也是我国近几年对高性能铝合金钻具材料的主要研究方向。7xxx系铝合金的主要析出强化相是弥散分布的GP区和η'相。众所周知,合金的成分和组织决定其性能,因而通过改变热处理工艺和合金成分可以调控铝合金材料的性能。铝合金的热处理工艺流程主要包括均匀化、固溶和时效处理等。目前均匀化倾向于采用多级热处理制度,热处理后材料不仅会得到更为弥散细小的析出相,合金在后续热加工过程中的再结晶行为也会受到抑制。热变形后再经双级或多级固溶,合金中残余过剩相可有效溶解,其稳定性和综合性能得到提高。时效处理作为较关键的热处理步骤,也从传统单级处理向多级转变,一种新型的回归再时效(RRA)制度综合了单级和双级时效的优点,在保持铝合金较高强度的同时,又可获得较高的腐蚀抗力。因此,探索合适的热处理制度对提高钻杆用铝合金材料的综合性能有深刻的影响。另外,优化合金成分也是提高铝合金性能的重要方式。研究发现,将石油钻杆用7xxx系铝合金的成分大致控制在Al-6～6.5Zn-2.0～2.8Mg-1.6～2.0Cu范围内,其可获得较优的综合性能。此外,引入新的微合金元素,如Mn、Zr、Cr及稀土元素等,可以显著细化铝合金晶粒,提高其再结晶温度,从而提高它的耐热性和耐腐蚀性,使其更好地满足石油钻杆在实际工况中的服役要求。7xxx系铝合金虽具有诸多性能优势,但其在富氯气氛环境中耐蚀性较差,易发生应力腐蚀开裂,在海洋钻探领域服役时存在一定的失效风险。另外,7xxx系铝合金耐冲蚀磨损能力差,在钻探过程中易产生磨损,从而缩短了其使用寿命。今后的工作重点应从成分设计、材料制备及热处理工艺等方面来提高铝合金钻杆的高温强度,同时系统深入探讨上述因素对材料力学性能、电化学性能、耐磨性能的影响,并就这些性能的优化机理展开基础研究。本文综述了国内外铝合金石油钻杆的研究现状、性能特点和生产工艺,重点归纳了钻杆用7xxx系铝合金的时效析出过程及其微合金化研究方面的进展,阐述了固溶和时效等热处理对7xxx系铝合金综合性能的影响,分析了铝合金石油钻杆耐腐蚀性能及磨损行为的表现。在此基础上,对我国石油钻杆用7xxx系铝合金目前存在的问题以及日后的发展方向进行了展望。     

Al-Li-Cu-Mg-Zr-Sc合金的显微组织和拉伸性能

一、前言 Al-Li系合金具有低密度、高的比强度和比刚度等特点,是一种新型的航空航天用铝合金材料。目前研究表明,Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金具有较好的综合性能。采用适当的热处理工艺,比如:采用较低温度进行时效以及添加适量的合金元素(Bi、La、Ce)等,就对合金的力学性能,尤其是塑性、韧性均有改善。近年来,苏联在Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金中又添加了稀有元素Sc,获得了良好的综合性能。 目前国外,尤其是前苏联对含Sc铝合金的研究日益增多,而国内在这方面的论文报道较少。本文研究了Al1.42Li2.41Cu0.93Mg0.93Mg0.O73Zr0.17Sc(wt％)合金采用160℃单级时效(T_6)的时效行为和室温拉伸性能,并利用扫描电镜对拉伸试样断口形貌进行了观察,利用透射电镜对合金的显微组织进行了观察和分析。 二、实验方法     

高Fe含量FeCuNbSiB系非晶/纳米晶合金制备及其磁性研究

研究了过渡金属元素(Zr,Nb,Mo)和Cu元素对Fe78Si9B13合金系非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响;在Fe74Cu1Nb3Si13B9合金的基础上,通过逐步提高Fe含量,利用单辊甩带法制备Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0,2,4)和Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0,2,4)非晶/纳米晶合金薄带;利用XRD、DSC、TEM和VSM研究了高Fe含量Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金的微观结构和磁性,并通过添加Nb元素优化了高Fe含量合金的磁性。研究结果表明:Zr和Nb元素的添加能明显提高Fe78Si9B13合金的非晶形成能力和热稳定性;高Fe含量的Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米晶合金为典型的非晶/纳米晶双相结构,合金的饱和磁化强度Ms180 emu/g,且合金的矫顽力Hc在2Oe-9Oe之间,具有良好的软磁性能;Nb元素能显著细化Fe-Cu-Nb-Si-B系合金晶粒尺寸,从而能显著降低合金的矫顽力,改善合金的软磁性能;当Fe含量在80%-83%(原子百分比,下同)之间时,合金具有良好的软磁性能,但当Fe含量达到85%时,会有Fe2B、Fe3B相析出,从而显著恶化其软磁性能。     

锰在7000系铝合金中的作用及机理

介绍了过渡族金属元素锰在铝中的固溶度变化特点及锰的存在形式;重点讨论了过渡族元素锰对7000系高强铝合金时效行为和力学性能(拉伸强度、延伸率、断裂韧性及抗应力腐蚀性能等)的有益作用及作用机理.铝合金中添加一定量的锰,不影响铝合金的时效动力学,但却明显提高铝合金的强度,对铝合金韧性(延伸率和断裂韧性)、抗应力腐蚀性能等有一定的作用.在现代高强铝合金的研发中,锰已成为一种重要的合金化元素.     

铸造Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金热处理析出相转变及其对力学性能的影响

目的 为满足高速列车关键部件的轻量化需求,开发高性能铸造铝合金。方法 熔炼铸造了低锌、低镁且含微量钪的Al-5.78Zn-1.63Mg-1.75Cu-0.17Zr-0.22Sc(质量分数)合金,对合金实施了双级均匀化处理及“固溶+时效”(T6)工艺,结合光镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及透射电镜(TEM)多种分析测试手段,对比研究合金在铸态、均匀化态及T6处理态下的微观组织特征,重点关注了析出相的演变,并通过室温拉伸性能实验测试合金的力学性能。结果 铸态合金中的析出相以粗大的Mg(Zn,Cu,Al)₂相为主,且分布于晶界或枝晶界,在室温拉伸过程中粗大的Mg(Zn,Cu,Al)₂相割裂基体,造成合金在弹性变形阶段的脆断,基本无伸长率;双级均匀化处理后,晶界及枝晶间的第二相明显减少,晶内析出了大量的针状相Mg(Zn,Cu,Al)₂,而T6处理后,晶内针状相基本消失,时效过程中析出以η’-MgZn₂相为主的高密度弥散分布纳米析出相,其平均尺寸为(9.2±0.9)n...     

Mg-Gd系合金的合金化研究进展

Mg-Gd系合金具有质量轻、强度高、耐热性能好等优点,在航空航天领域的应用前景广阔。然而,简单的Mg-Gd二元合金通常重稀土含量很高,综合力学性能也不够完善,已不能满足新型镁合金轻质、高强、低成本的设计理念。为了进一步提升该系合金的性能,迄今已开展了大量研究,主要的改良方案包括:(1)恰当的热处理工艺;(2)必要的变形加工技术;(3)合理的成分优化设计。其中,通过合金化方法不断优化成分配比创造出优良的新型合金是改善Mg-Gd系合金性能的根本方法。 鉴于化学成分是影响合金微观组织与力学性能的重要因素,本文综述了合金化元素Ag、Al、Zn、Ca、Si、Mn以及各种稀土元素(RE)对Mg-Gd系合金组织与性能的影响,并展望了其合金化的发展方向。例如,通过添加Zn、Cu、Ni等元素,在保留Mg-Gd系合金中原有纳米级析出相的基础上,还能在组织中形成新的长周期有序堆垛的结构相,从而实现多相协同强化合金的目的。另外,由于稀土元素价格昂贵且不易获得,若能用常见的Al、Mn、Si等非稀土元素代替部分稀土元素,形成新的强化相,则在有效改善合金性能的同时还可降低合金的成本。此外,在合金成分设计上,单一元素的作用效果有限,复合添加才是Mg-Gd系合金化研究的重要发展方向。但需要特别注意的是,在多元化设计过程中某些元素之间因存在相互作用的关系而导致反应失效,例如,含Zr的Mg-Gd系合金一般不添加Al,因为Al不仅能与Zr反应生成Al₃Zr相恶化合金组织,而且还会消耗大量基体合金中的稀土元素,降低稀土的利用率。综上所述,在合金化设计过程中,必须解决两大问题:(1)通过合金化元素种类之间的合理搭配,创造出新型合金系列;(2)确定该系列合金中各种元素的最佳含量比,从而使其性能得到进一步优化。 本文分析总结了Mg-Gd系合金在合金化方面的研究进展,分别对LPSO形成元素、非LPSO形成元素、稀土金属元素以及非金属元素对Mg-Gd系合金的作用效果进行了讨论,展示了各种元素在该系合金中的研究现状并展望了其应用前景,以期为今后镁合金的合金化设计提供参考。     

时效对2524铝合金热稳定性的影响

研究了2524铝合金自然时效和高温短时间时效组织的热稳定性.结果表明,2524铝合金自然时效试样的抗拉强度在热暴露过程中有较大的提高,而高温短时人工时效的试样强度几乎不变.2524铝合金自然时效态试样在热暴露中析出S'相的速度较快、数量较多,而高温短时人工时效态试样S'相的析出速度较慢、数量较少.2524铝合金高温短时间人工时效合金中形成的GPB区尺寸大于自然时效合金中的GPB区,而在热暴露过程中尺寸较大的GPB区比尺寸较小的GPB区较难回溶,因此高温短时人工时效获得的GPB组织比自然时效获得的GPB区稳定性更高.