Al-Cu-Li合金均匀化处理参数优化和微观组织演化

摘 要：对Al-Cu-Li铸态合金进行单级和双级均匀化处理,通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X衍射（XRD）和差热分析（DSC）研究合金元素分布和微观组织演化,结果表明：Al-Cu-Li合金铸态组织存在严重枝晶偏析,由晶内到晶界Cu元素分布十分不均匀,Mg、Zn、Mn和Ag变化不明显。晶界处存在大量的非平衡共晶相,主要包括Al2Cu、含有少量Mg元素的Al2Cu相,以及Al2CuMg相。经双级均匀化（495℃×24h 515℃×24h）处理后,大部分非平衡共晶相和部分第二相（Al2CuMg和Al2CuLi）溶解到合金基体,但仍有部分富-Fe和富-Mn相残留在晶界不能回溶。Al2CuMg相的熔点低于Al2Cu相,两者分别在495℃和515℃先后溶解。通过均匀化动力学分析,确定Al-Cu-Li铝锂合金最佳的均匀化制度为495℃×24h 515℃×24h,该双级均匀化制度与动力学分析结果一致。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺

利用金相显微镜、差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。结果表明:该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8 h+530~535℃/22~24 h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg、Zn、Ag、Fe、Mn元素的Al Cu相和Al_2Cu相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu、Zn、Mg、Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al_2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu、Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺研究

摘 要:利用金相显微镜,差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。研究结果表明：该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8h 530~535℃/22~24h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg,Zn,Ag,Fe,Mn元素的AlCu相和Al2Cu 相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu,Zn,Mg,Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu,Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸锭的均匀化退火及组织演变

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、波谱分析(WDS)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC)等技术对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.12Ce合金铸态组织及均匀化退火过程中的组织演变进行研究。结果表明:该合金铸态组织存在严重的枝晶偏析,主要由α(Al)基体、α(Al)+Mg(Zn,Al,Cu)_2非平衡共晶组织以及少量的θ(Al_2Cu)相、Al_8Cu_4Ce相、Al_7Cu_2Fe相构成;均匀化退火过程中,大量层片状共晶组织溶入基体,同时转变生成Al_2Cu Mg相;合金的过烧温度为474.87℃;合金的最佳单级均匀化退火工艺为465℃、40 h,这与均匀化动力学方程测算结果接近;合金经(435℃,8 h)+(470℃,32 h)双级均匀化退火处理后,回溶效果更好,主要残留相为难溶的Al_2CuMg相,少量含Fe杂质相以及Al_8Cu_4Ce相。     

Al-Cu-Li合金均匀化处理和微观组织演化

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析,研究了自制的Al-Cu-Li铸态合金在均匀化处理过程中主要合金元素分布和微观组织演化。结果表明:经适宜的均匀化处理后,铸态合金的枝晶偏析组织有所消减,晶界处大量的非平衡共晶相和金属间化合物溶解到合金基体中。本实验得到的最优均匀化制度为510℃/24 h,与均匀化动力学方程计算结果相吻合。     

2E12合金均匀化处理工艺对微观组织的影响

采用SEM、DSC测试等手段研究了2E12合金铸锭的均匀化处理工艺以及微观组织在均匀化过程中的演变规律。结果表明:合金铸锭的晶界处连续分布着粗大的α+θ+S共晶组织,主要合金元素存在不同程度的偏聚。其中,Cu元素偏聚最为严重,而Mn元素偏聚程度较为轻微。在490~500℃均匀化时,合金粗大相的溶解速率对温度十分敏感,随着温度的升高粗大相的溶解速率迅速增加。当均匀化温度达到495℃以上时,合金容易出现过烧现象。采用485℃/24 h+495℃/8 h的双级均匀化处理制度,合金粗大相的溶解效率较高且不存在过烧迹象。     

2055铝-锂合金的均匀化热处理

利用光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法,研究了2055铝-锂合金在均匀化前后的显微组织演变和成分分布。结果表明,2055铝-锂合金的铸态组织为典型的枝晶组织,低熔点共晶相富集在晶界处,Cu、Mg、Ag、Mn、Zn等合金元素在晶内、晶界都存在偏聚;经过均匀化处理后,铸态组织中非平衡共晶相逐渐溶解,晶界内外元素分布均匀,仅有少量高熔点相残留。合理的均匀化制度为500℃24 h,与均匀化动力学方程得到的结果基本一致。     

一种Al-Mg-Si-Cu铝合金的均匀化处理

设计一种新型A1-Mg-Si-Cu铝合金,合金成分为Al-1.04Mg-0.85Si-0.018Cu(质量分数).采用金相观察、差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究合金铸态与均匀化态的显微组织演化和成分分布.结果表明:新型A1-Mg-Si-Cu铝合金的铸态组织枝晶偏析严重,合金元素Si、Mg和Fe在晶内及晶界分布不均匀;550℃×24h均匀化处理后,合金中非平衡低熔点共晶组织和Mg2Si相基本溶入基体,Fe元素偏析难以通过均匀化消除,均匀化后,晶界上部分β-A15FeSi相转变成α-Al8Fe2Si相;该合金的过烧温度为574.5℃,最佳均匀化制度为550℃×24h;合金铸态和均匀化后维氏硬度分别为58HV和78HV,比6061合金分别提高了20％和85％.     

7075铝合金铸锭组织及均匀化研究

采用光学显微镜察、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察等分析方法,研究了7075铝合金铸锭组织及均匀化工艺。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金的铸态凝固组织由Al基体+Mg(Zn,Al,Cu)2非平衡共晶相组成;均匀化温度在460℃时,合金中枝晶组织部分消失,低熔点相溶解不充分,在470℃均匀化出现过烧现象。合金经460℃×5h+480℃×24h和460℃×5h+490℃×24h均匀化之后,晶界处的共晶组织基本消除,但晶粒显著长大,两种双级均匀化的晶粒尺寸分别约为120μm和150μm。用400℃×5h+460℃×24h+470℃×24h三级均匀化后,基本消除了共晶组织,均匀化效果很好且晶粒尺寸约为75μm,是最佳的均匀化制度。     

含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金多级均匀化热处理中的组织演变

采用扫描示差量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和能谱分析(EDS)等手段研究了含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金铸态与不同均匀化热处理态的显微组织演化和成分分布,测定了该合金铸态组织中的低熔点共晶相的成分和熔化温度,确定了该合金的均匀化处理制度和过烧温度.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金铸态组织晶界上主要的非平衡相为Al2Cu,其熔点为523.52℃.合金经420℃×6h一级均匀化处理后,Al3Zr粒子在基体内二次析出且弥散分布.经515℃× 24h二级均匀化处理后,晶界上的非平衡相大部分溶入基体,枝晶偏析基本消除,晶内各元素分布均匀.该合金的最佳均匀化制度为420℃× 6h+515℃× 24h,均匀化过烧温度为520℃.     

2124铝合金的均匀化热处理

采用光学显微镜、差热分析、扫描电镜、能谱分析、透射电镜和X射线衍射研究2124铝合金铸态与均匀化态的显微组织演化和成分分布.结果表明:2124铝合金的铸态组织枝晶偏析严重,在晶界存在很多低熔点共晶相,合金中元素Cu,Mg和Mn在晶内及晶界分布不均匀;经过均匀化处理后,2124铝合金组织中的非平衡相逐渐溶解,各组元分布趋于均匀;该合金的过烧温度为504 ℃,最佳均匀化制度为(490 ℃,24 h),该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致.     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金均匀化过程中显微结构演变研究（英文）

对一种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金进行均匀化处理,通过光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究合金的显微结构演变。使用扩散动力学模型推导均匀化动力学方程,用于确认最佳均匀化参数。结果表明:合金的铸态组织中存在严重偏析,非平衡共晶结构包含α(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)_2、S(Al_2CuMg)、θ(Al_2Cu)和富Fe相。当前研究表明均匀化过程中没有发生Mg(Zn,Cu,Al)_2相向S(Al_2CuMg)相的转变,Mg(Zn,Cu,Al)_2相直接回溶。随着均匀化的进行,θ(Al_2Cu)相溶入基体。均匀化后富Fe相仍残留,但随着保温时间的延长,富Fe相中的Zn、Mg元素逐渐减少或消失。最佳均匀化参数为440℃/12 h+468℃/24 h,这与均匀化动力学的分析相一致。     

7050铝合金均匀化过程中组织转变

采用光学显微镜、扫描电镜和差示扫描量热法等研究7050合金均匀化过程中的显微组织与化合物的演变。结果表明,7050合金铸态为典型的枝晶网状组织,其中片层状共晶组织由α(Al)和T相(Al Zn Mg Cu)组成,并存在少量含Fe相(Al7Cu2Fe)。均匀化温度在460℃以上,共晶相发生分解,且由T相向S相(Al2Cu Mg)发生转变,480℃以上S相发生溶解并逐渐减少,而含Fe相的形状和尺寸基本不发生变化。随均匀化时间的延长和温度的升高,T相逐步向S相完全转变,且S相逐渐溶解于基体中,残留很少。对于所采用的7050合金铸锭,为了消除共晶组织,减少残留化合物和合金元素均匀分布,460℃×24 h+480℃×8 h双级均匀化工艺为较合理的均匀化工艺。     

Al-4Cu-Mg-Er合金均匀化制度研究

通过扫描电镜观察、XRD物相定性分析,研究了Al-4Cu-Mg-Er合金相组成及其均匀化制度.结果表明:Er元素主要以Al8Cu4Er相形式存在于铸态合金中;Al8Cu4Er相与Al2Cu相在合金铸态组织中共生于晶界,形成典型的枝晶偏析;Al8Cu4Er相在合金晶界凝固时比Al2Cu相优先析出,生长为典型的枝晶组织.与Al2Cu相相比较,Al8Cu4Er相的熔点较高,为难溶相,成为该合金均匀化制度的制约因素.经400℃×6h+495℃×24h均匀化处理后,Al8Cu4Er相回溶至基体,合金晶界变薄,均匀化效果明显.     

Al-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu合金均匀化过程中Al2CuMg相的消除

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)以及差示扫描量热仪(DSC)研究了一种高合金化Al-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu(wt%)合金在均匀化过程中难溶相Al₂CuMg的形成以及实现其充分溶解的工艺。结果表明:铸态时,合金中主要的非平衡凝固相为Mg(Zn, Al, Cu)₂相,Zn、Mg、Cu元素偏聚严重。经过470 ℃×40 h一级均匀化后,虽然Mg(Zn, Al, Cu)₂相逐渐回溶至基体中促进了合金中枝晶网络的基本消除,但合金中形成了一种耐高温的有害相Al₂CuMg。进一步采用485 ℃×14 h的高温均匀化工艺实现了合金中耐高温相Al₂CuMg的充分回溶。扩散动力学分析表明,470 ℃×40 h+485 ℃×14 h的双级均匀化工艺足以使合金中的非平衡相回溶至基体中。     

均匀化处理对Al-Cu-Mg合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、硬度测试和拉伸测试等方法研究了均匀化处理对Al-4.5Cu-0.8Mg合金的组织和性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-0.8Mg铸态组织中存在较严重的枝晶偏析现象,晶界及晶界交汇处有大量Al2Cu相及Al2Cu和Al2CuMg的共晶相,合金经480℃×12 h均匀化处理后,组织中的非平衡相已基本溶解,综合力学性能较好,抗拉强度为320 MPa,屈服强度为246 MPa,伸长率为10.2%,硬度为139.2 HV。     

7050铝合金铸锭均匀化热处理

试验研究了7050铝合金铸态及不同温度-时间均匀化处理后的组织演变。研究结果表明:铸态组织中存在严重枝晶偏析,400℃均匀化处理过程中,非平衡凝固共晶相向合金基体持续溶解,在465℃均匀化时,平衡η(MgZn2)相、T(Al Zn MgCu)相等大部分共晶相回溶到基体中,晶界明显细化,均匀化效果显著。确定了7050铝合金铸锭最佳均匀化工艺制度为465℃保温24 h。     

Al-Cu-Mg-Ag-Sc-Zr合金的均匀化工艺

采用金相显微镜、差示扫描量热仪、扫描电镜、扫描透射电镜研究了Al-Cu-Mg-Ag-Sc-Zr合金的铸态组织及均匀化过程中的组织演变。结果表明:合金的过烧温度为520℃,其最佳双级均匀化工艺为420℃×6 h+515℃×24 h;试验合金经双级均匀化处理后,低熔点共晶相少量残留,基体上均匀地析出细小弥散的Al3(Sc,Zr)粒子。     

高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金铸态及均匀化态组织

采用热力学计算软件计算了一种高锌含量Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固相,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了合金的铸态、均匀化态组织。研究结果表明,合金的铸态组织主要由MgZn_2+Mg(Al,Cu,Zn)_2+α(Al)+(极少量)θ(Al_2Cu)相构成;450℃48 h均匀化退火后,Mg(Al,Cu,Zn)2仍有大量残留,470℃24 h均匀化退火后则完全回溶。     

均匀化处理对含钪Al-Zn-Mg-Zr合金组织的影响

采用金相分析、扫描电镜、能谱分析、DSC等手段研究含钪Al-Zn-Mg-Zr合金均匀化态显微组织的演变。结果表明：在合金铸态组织中存在大量的枝晶偏析,在晶界处存在很多低熔点共晶相,主要元素在枝晶内部区域呈周期性变化;合金中元素Zn、Mg和Cu在晶内及晶界分布不均匀;在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高或时间的延长,残留相逐渐溶入基体,元素分布逐渐均匀。合金的过烧温度为476.7°C。当均匀化温度升高到480°C时,合金中开始出现复熔球和三角晶界。综合考虑：合金的最佳均匀化制度为470°C,24 h。