半连续铸造7136超高强铝合金的组织特征及均匀化处理工艺

以半连续铸造7136铝合金为研究对象, 以铸态组织分析为基础, 采用双级均匀化. 结果表明: 与其他7×××系铝合金相比, 7136铝合金铸态组织没有明显的层片状α(Al)+T共晶相的特征, 也没有发现S相的存在. 基体中的弥散相为微米级的圆形或棒状MgZn₂相, Mg元素和Zn元素随着液态合金的凝固, 在Al基体中以MgZn₂相的形式析出, 为了平衡Mg元素和Zn元素的分配系数, Mg元素和Zn元素从液态向固态迁移, 这也是使得晶内Zn元素和Mg元素偏高的原因. 经过462℃, 24 h单级均匀化, 残留相大致消除. 随着均匀化时间的延长, 残留相有减少的趋势, 但作用相对较小. 经过450℃, 24 h+470℃, 24 h双级均匀化, 差示扫描量热法获取的峰值非常小, 晶间除了少量高熔点Al₇Cu₂Fe相残留, Al₂Cu等其他相已基本消除, 均匀化效果显著.      

2A12铝合金凝固过程析出相的热力学研究

基于JMatPro材料设计软件,详细研究了2A12铝合金国标成分范围内Cu和Mg对凝固析出相,特别是S-Al2CuMg此类均热处理难以消除的粗大脆性相的影响.在此基础上,对比研究了国产与进口2A12成分以及析出相的差异.结果表明:粗大脆性相S-Al2CuMg的析出量对Mg含量较敏感,1.8％(质量分数,下同)上限Mg含...     

时效处理对7A04铝合金晶问腐蚀性能的影响

基于7A04铝合金热处理强化机制,拟从深冷并多种时效方面改进工艺,以改善7A04铝合金沉淀析出的均匀性,从而减小7A04铝合金晶间腐蚀倾向.实验设计不同时效工艺,进行7A04铝合金不同工艺的处理,对处理后材料的组织和晶间腐蚀性能进行测试,研究7A04铝合金组织对晶间腐蚀性能的影响.结果表明:时效温度为130℃,采用水淬+深冷这一冷却方式的试样获得的抗晶间腐蚀性能更好.     

7B04铝合金预拉伸厚板的微观组织与性能

研究了7B04铝合金材料在不同热处理状态下的微观组织和性能。结果表明,目前的单级固溶处理（470℃×80min）并未使合金内一次析出相充分回溶,经物相分析确定残留相为MgZn2,S（Al2CuMg）,T（Mg32（Al,Zn）49）及Al7Cu2Fe相等。T6状态下晶内析出相为细小GP区和η′相,晶界析出相为半连续状态,无明显的晶间无析出带（PFZ）存在,合金的抗拉强度达595MPa,电导率为31.7%IACS;在T7（115℃×7h＋160℃×12h）状态下,晶内的析出相为GP区、η′和η相,尺寸约为5～20nm,晶界有不连续的较为粗大相析出,有明显的PFZ存在,此时抗拉强度为532MPa,电导率为37.0%IACS;采用RRA处理可使合金获得较高强度和较高电导率,抗拉强度和电导率分别为575MPa和36.3%IACS,此时晶内析出相为η′和η相,晶界析出物粗大呈完全不连续分布,有明显PFZ存在。     

7xxx系铝合金凝固过程中收缩行为的测定

应用自主设计的测量装置对7xxx系铝合金凝固过程中的收缩行为进行了系统的测量。主要研究了3种7xxx系铝合金的收缩行为和微观组织对热裂敏感性的影响。研究发现,在凝固过程中,3种7xxx系铝合金表现出了非常不同的收缩行为。7050和7075铝合金的热膨胀系数曲线从收缩起始点(固相率fs分别为0.69和0.73)开始陡然增加至峰值,之后随着温度的降低减小至一个常数值;7022铝合金的热膨胀系数曲线与以上两种不同,从收缩起始点(固相率为0.8)开始先出现一个波动上升,其后随着温度降低数值单调递增。微观组织显示,收缩过程的起始点是枝晶搭接的开始点。凝固过程中,7050合金的热膨胀系数大于7022合金,可以认为凝固过程的收缩行为能作为热裂敏感性的一种判断准则。     

焊接速度对机器人搅拌摩擦焊AA7B04铝合金接头组织和力学性能的影响

针对熔化焊在焊接AA7B04铝合金时易在焊缝中出现孔洞等缺陷,且接头性能下降明显、焊后变形大,以及采用铆接等机械连接方式会增加连接件的重量等问题,采用集成了搅拌摩擦焊末端执行器的KUKA Titan机器人对2 mm厚AA7B04高强铝合金进行了焊接,在转速为800 r·min-1的条件下,研究了焊度对焊接过程中搅拌头3个方向的受力F_x、F_y和F_z的影响.研究发现,F_z受焊速的影响显著,随焊速的增加而降低.利用光学显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和硬度测试等方法,研究了不同焊速下AA7B04铝合金接头的微观组织和力学性能.结果表明:当焊速为100 mm·min-1时,接头的抗拉强度最高为447 MPa,可达母材的80%,且所有接头的正弯和背弯180°均无裂纹;接头横截面的硬度分布呈W型,硬度最低点出现在热力影响区和焊核区的交界处,焊速不同会导致不同的焊接热循环,且随着焊速的增加接头的硬度随之增加;焊核区组织发生了动态再结晶,生成了细小的等轴晶粒,前进侧和后退侧热力影响区的晶粒均发生了明显的变形;前进侧热影响区析出η'相,后退侧热影响区因温度较高析出η'相和尺寸较大的η相.      

Mg和Si质量比对6系铝合金性能的影响

6系铝合金中Mg和Si元素是主要强化元素,其中Mg和Si质量比是其成分配比中的重要参数。通过对材料微观组织、力学性能、导电性和韧性进行测试和分析,研究Mg和Si质量比对6系铝合金组织形貌和性能的影响。研究结果表明:随Mg和Si质量比的增加,6系铝合金组织中粗晶层厚度与析出相的尺寸均减小,屈服强度、抗拉强度和硬度均小幅度降低,电导率呈上升趋势,同时抗裂纹性能逐渐提高;当比值为1.30时,屈服强度为278 MPa,抗拉强度为300 MPa,维氏硬度为97.6,电导率可达51.86%IACS,压溃裂纹长度约为10 mm,承受的载荷最大,吸收功最大,压溃性能最好。     

7A04-T6热挤压铝合金棒材阳极氧化表面色差成因分析

7A04热挤压铝合金棒材在机械加工和硫酸阳极氧化后,制品表面出现黑条、黑斑等表面色差现象,严重影响制品外观质量。鉴于此,通过显微组织分析、维氏硬度检测、再次热处理后模拟阳极氧化等方法对表面色差成因进行了分析。结果表明：7A04棒材因固溶淬火时局部冷却强度不足,导致η析出相增多且分布不均,在硫酸阳极氧化过程中优先发生腐蚀从而形成较多ZnSO₄和Zn(OH)₂腐蚀产物,不能及时排出氧化膜孔,最终沉积在界面处,使铝合金制品表面宏观表现为黑色,存在黑条、黑斑等色差。     

ZL201铸造铝合金副车架热裂倾向性的理论研究

采用元胞自动机(Cellular Automation)方法对ZL201铝合金副车架的冷却凝固过程和组织进行了模拟并建立了应力场,分析了不同温度下应力场ZL201铝合金副车架的热裂倾向性。应力场的结果表明,在冷却凝固过程中,当铸件发生凝固收缩时,铸件内部开始产生应力,随着不断凝固,应力缓慢增大。当模具温度为350℃,浇铸温度为750℃时,晶粒组织均匀性最好,此外,1、2、3点处的应力值为最小值,分别是x取向12.1MPa、14.5 MPa、23.4 MPa,y取向32.1 MPa、56.6 MPa、28.7 MPa;z取向1.0 MPa、1.7 MPa、1.6 MPa。     

Mg和Zn含量变化对7005-T6合金组织和力学性能的影响

通过硬度计、电导仪、拉伸机、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等仪器分析研究Mg、Zn含量变化对T6态7005铝合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,120℃时效过程中,随着Mg含量的增加,T6态7005合金的峰时效时长逐渐减少,硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐升高,延伸率逐渐降低。随着Zn含量的增加,T6态合金的峰时效时长几乎无变化,硬度、抗拉强度和屈服强度少量增加,延伸率逐渐增加。TEM结果表明在7005合金成分范围内,Mg含量变化对合金晶内和晶界析出相的数量和密度影响显著,Zn含量变化对7005合金沉淀析出行为的影响较小。     

混合稀土(La,Ce)对7A04铝合金组织与性能的影响

采用铸造的方法制备了La/Ce配比不同及含量不同的7A04铝合金，通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、显微硬度和耐腐蚀性能测试等手段，研究了混合稀土(La, Ce)配比不同及含量不同对7A04铝合金组织和性能的影响。结果表明，添加一定量的混合稀土后，7A04铝合金主要由α-Al基体、MgZn₂和Al₂Cu第二相、Al₈Cu₄(LaCe)和Al₃(LaCe)稀土相所组成，其中稀土相主要呈块状和骨骼状分布于晶界处，有效抑制了晶粒的生长，铝合金晶粒得到明显细化；铝合金的显微硬度和耐腐蚀性能均随稀土含量的增加呈先增大后减小的变化趋势，在La/Ce配比为7∶3、含量为0.8%时铝合金的硬度值最大为225 HV0.3,相对未添加稀土的铝合金硬度提高了31%;在La/Ce配比为5∶5、含量为0.5%时铝合金的腐蚀速率和腐蚀电流密度值最低，容抗弧半径最大，其耐腐性能最好。     

Cu含量对7xxx系铝合金力学性能及腐蚀性能的影响

文章以添加不同Cu含量(wt.%)(1.4%～2.6%)的Al-Zn-Mg-xCu-Ce-Zr合金为研究对象,通过OM、TEM以及室温拉伸、剥落腐蚀、电化学腐蚀等实验,研究Cu元素对铝合金组织及性能的影响规律。结果表明,随着Cu含量的增加,合金晶内析出相的平均尺寸先减小后增大,合金的力学性能呈先升高后降低的趋势,抗腐蚀性能逐渐降低。当Cu含量为2.2%时,合金晶内析出相的平均尺寸最小且表现出最高的力学性能;当Cu含量为1.4%时,合金表现出最佳的综合性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为682MPa、605MPa和13.8%;腐蚀电流密度为1.496×10^-5A/cm²。     

改善7A04铝合金韧性的深冷处理研究

在常规热处理的基础上引进深冷技术,结合金相组织、断口形貌分析和力学性能的测试,研究了深冷处理对7A04铝合金组织和性能的影响。结果表明：7A04铝合金经深冷处理后,其第二相在晶内弥散分布,数量较多且细小,晶界为无析出带;采用480℃／80min＋深冷＋120℃／16h工艺处理后,7A04铝合金的强度下降,冲击韧性和延伸率大大提高。     

粉末冶金法制备SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的固溶时效行为

通过XRD、硬度和电导率测试对比了不同固溶温度下Al-Cu-Mg合金与SiCp/Al-Cu-Mg复合材料中的析出相。XRD分析表明,经T4处理后,未增强基体铝合金中析出相为Al2CuMg相和CuAl2相,而复合材料中的析出相为CuAl2相和Mg2Si相。由SiC颗粒提供的游离Si与基体中的Mg生成了Mg2Si相,从而提高基体合金中Cu/Mg含量比,进而影响Al2CuMg相的生成。     

喷射成形Al11.4Zn2.6Mg1.7Cu合金沉积态显微组织分析

利用喷射成形工艺制备了Al1 1 .4Zn2 .6Mg1 .7Cu超高强铝合金材料 ,用金相、SEM、TEM等测试方法对其显微组织进行了分析。研究结果表明 :沉积坯件主要由等轴晶粒构成 ,晶粒平均直径约为 2 3μm ,添加的合金元素Zn ,Mg和Cu呈有规律的分布 ,通过XRD和TEM分析 ,Al1 1 .4Zn2 .6Mg1 .7Cu铝合金沉积坯件中第二相主要包括六方结构的MgZn2 相、四方结构的Al2 Cu相和斜方晶格的Al2 CuMg相。     

镁在热压过程中的氧化行为研究

采用真空热压方法获得高致密的纯镁,利用XRD、SEM、AAS、EDS等测试手段详细地研究了镁在真空热压过程中的氧化现象。研究结果表明,经过高真空热压后Mg样品均被氧化。氧化程度随着初始坯体的成形压力的升高先增加再降低,在60MPa时达到极大值。随着热压温度的提高,镁的氧化呈增加趋势,在520℃基本完成,进一步提高热压温度对其影响很小。MgO主要存在于Mg颗粒之间,分析认为Mg的氧化主要来源于热压前Mg原料表面的部分氧化层和颗粒间残留的少许空气。粉末压制压力高于60MPa时,在620℃下进行真空热压,热压前Mg原料表面的氧化约占68%,对Mg的氧化起主要作用。     

700MPa含Nb-Ti高强钢铸坯热塑性与析出物分析

为研究Nb和Ti的添加对700 MPa级含Nb-Ti高强钢凝固过程析出物及铸坯高温塑性的影响,采用Gleeble-3500测试其高温力学性能,并用扫描电镜和能谱仪对其断口形貌和析出物进行观察与分析。利用Thermo-calc热力学软件研究含Nb-Ti高强钢凝固过程中析出物的种类和析出温度。由高温拉伸测试结果知Nb的添加使700MPa高强钢铸坯的第Ⅲ脆性区温度范围增宽且向高温方向延伸(725~925℃)。计算得知700 MPa级含Nb-Ti高强钢凝固过程中会析出Nb、Ti碳氮化物。1 100℃左右700 MPa级含Nb-Ti高强钢中含Nb C的面心立方相大量析出是导致铸坯塑性快速下降的原因。835℃左右,由于发生γ→α相变,铸坯塑性进一步降低。当共析转变结束(655℃左右),铸坯塑性恢复。以上研究为减少700 MPa级含Nb-Ti高强钢铸坯裂纹提供了参考数据。     

高强抗震钢筋中铌的碳、氮化物析出热力学研究

连铸过程中铌的氮化物、碳化物和碳氮化物在奥氏体晶界的析出对铸坯的质量产生严重的影响。分析了500 MPa级高强度抗震钢筋(HRB500E)中铌的氮化物、碳化物和碳氮化物在液相、凝固过程以及奥氏体相等不同阶段的析出热力学,计算了不同温度下NbN和NbC的平衡/实际浓度积,得到NbN和NbC在微合金钢连铸过程中的析出规律。计算结果表明:在HRB500E钢中,NbN、NbC在钢液成分均质状态和凝固过程中难以析出;在奥氏体相中,随着温度的降低,NbC、NbN及NbC_(0.85)N_(0.15)具备析出热力学条件,析出温度分别为1 377、1 229和1 378 K,析出顺序依次为:NbC_(0.85)N_(0.15)、NbC、NbN。     

Nb、Ti碳氮化物在超纯铁素体不锈钢铸坯中的析出规律

采用光学显微镜和扫描电镜研究了超纯铁素体不锈钢铸坯在不同加热温度和保温时间下Nb、Ti碳氮化物的析出规律.结果表明,当加热温度相同时,随着保温时间延长,连铸凝固过程中析出的初始大尺寸(2～7μm)铌钛析出物数量逐渐减少,即初始铌钛析出物逐步回溶至钢中;随加热温度从1000℃升高至1100℃,初始铌钛析出物呈长大趋势,从...     

基于Gleeble热模拟的7A52铝合金应力-应变试验研究

为了探究7A52铝合金不同加载条件下的应力-应变性能,对其进行了常温下的准静态拉伸试验和Gleeble热模拟拉伸试验。结果表明:7A52铝合金的温度对流动应力的影响较大,在相同拉伸应变率条件下,随着温度的升高,相同应变值对应的流动应力会显著变小;相同温度条件下,相同应变值对应的流动应力随应变率的增大而有所增加;随着温度的升高,7A52铝合金的弹性模量和屈服强度均呈明显降低的趋势。