Al−Si−Mg−Er合金的热稳定性和析出相的显微组织

采用显微硬度计和透射电镜研究Er元素对热处理Al?Si?Mg合金显微硬度和析出行为的影响.作为对照,同时研究人工时效前引入自然时效对合金硬度和析出行为的影响.研究结果表明,过时效Al?Si?Mg?Er合金的热稳定性与析出相的平均尺寸密切相关.未引入自然时效时,Al?Si?Mg?Er合金中 β'相的平均尺寸小于Al?Si...     

Yb和Si对Al-Zr合金析出行为的影响及作用机制

采用显微硬度、电导率测试、扫描电镜及三维原子探针等测试手段研究了Al-ZrYb、Al-Zr-Si和Al-Zr-Si-Yb合金的时效析出行为以及Yb和Si的作用机制。结果表明,同时添加Yb和Si能明显提高Al-Zr合金的析出强化性能,两者均可加速Al-Zr合金时效析出,但作用机制不同。时效初期Yb在α-Al中优先扩散,形成Al_3Yb作为Zr析出的异质核心,加速Zr的析出,形成核壳结构的复合析出相Al_3(Zr_(1-x)Yb_x)。Si可以提高Zr在Al基体中的扩散速率,因此添加Si后合金中Al_3Zr的时效析出孕育期缩短,析出相长大速率增大,但同时合金抗粗化能力下降。此外,Si的加入大大降低了Yb在Al基体中的固溶度。因此尽管Yb仍然倾向于偏聚在析出相中心,但原子分数仅约1%,Zr在析出相中几乎均匀分布,Si在基体/析出相界面处略有偏聚,析出相(Al,Si)_3(Zr_(1-x)Yb_x)总体上不呈现核壳结构。     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

Zr含量对Al-Zr合金时效析出和性能的影响

对比研究了Zr添加(0.05,0.15和0.25wt%)对Al-Zr合金固溶态和固溶轧制态时效析出行为、硬度和导电率的影响。结果表明,固溶态Al-Zr合金的晶粒尺寸随Zr含量的增加而减小,但是固溶轧制态Al-Zr合金的晶粒尺寸对Zr添加量不敏感。固溶态Al-Zr合金在350 ℃时效过程中,由于Al₃Zr沉淀相的析出,合金硬度随Zr含量增大而增大,但是更强的点阵畸变场则导致导电率降低。而在固溶轧制态合金的时效中,大量变形位错的存在促进了Al₃Zr相的析出,Al-Zr合金在250 ℃下时效具有比350 ℃时效更优的硬度和导电率的综合性能。特别是0.25wt%Zr添加的Al-Zr合金,其析出强化可以有效补偿时效过程中位错湮灭引起的硬度降低,保持较高的硬度。综合考虑,固溶轧制态Al-0.25wt%Zr合金经250 ℃时效25 h后具有最优的硬度(47.5 HV0.5)和导电率(55.6%IACS)组合。     

退火对冷轧态Al-0.04Er和Al-0.08Zr合金组织和性能的影响

本文对比研究了Al-Er和Al-Zr冷轧后退火过程中的组织和性能变化。结果表明,相同含量的Er元素比Zr元素对电导率的影响小,而且在退火析出过程中Er元素能够比较充分的析出,退火后Al-Er合金的电导率高于Al-Zr合金。冷轧态Al-Zr合金退火过程中由于Zr原子的析出会导致电导率上升,但析出的二次相的增强作用较弱,由于退火过程中的回复和再结晶使得合金的硬度下降。冷轧态Al-Er合金在退火过程中Er原子的析出会导致电导率上升,而且析出的二次相能起到显著的增强作用,在退火过程中能够阻碍位错运动,合金的硬度会先出现上升,之后由于析出相的粗化使得其对回复和再结晶的阻碍作用减弱,合金的硬度下降。     

Er微合金化对2055 Al-Li合金微观组织及力学性能的影响

研究了0.2%及0.4%Er的添加对2055 Al-Li合金T8态时效(6%预变形+160℃时效)微观组织和力学性能的影响.结果表明,0.2%Er添加显著降低合金强度,但延伸率略有增加.微量Er添加未改变Al-Li合金中时效析出相的种类,主要强化相仍然为T1相(Al2Cu Li)及q'相(Al2Cu),但时效析出相的数量明显减少,同时时效析出的响应速度减缓.2055 Al-Li合金中添加微量Er,凝固时可形成Al8Cu4Er相粒子,这些粒子在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解至固溶体中,导致固溶基体中Cu含量降低,因而时效时含Cu析出相T1相及q'相含量减少,合金强度降低.     

Co对Cu-Ni-Si合金时效早期析出相变的影响

采用感应熔炼和热轧的加工方式制备了不同Co含量的Cu-Ni-Si系列合金,对合金进行了不同温度的固溶处理和500℃的时效处理,利用相图计算方法和透射电子显微镜检测手段研究了Co元素添加对Cu-Ni-Si合金时效早期析出相变的影响。结果表明:随着时效温度的升高,Cu-Ni-Si合金中的时效析出Fcc+Ni_2Si两相区域会变宽;Cu-Ni-Co-Si合金中主要存在Ni_2Si和Co_2Si两种析出相,Ni_2Si相所占的分数随着Ni/Co比的增加逐渐增大,Co_2Si相所占的分数则与之相反;在时效早期,Co元素能够加速Cu-Ni-Si系列合金中原子的扩散,促进析出相的析出,同时Co元素在时效早期能够抑制Cu-Ni-Si系列合金发生调幅分解,从而直接析出(Ni, Co)_2Si相。     

Al-Er-Zr合金的时效析出过程

利用显微硬度、TEM、HREM等测试方法对Al-Er-Zr合金的时效析出过程及析出相Al3(Er1-xZrx)的粗化行为进行研究。结果表明:二元合金Al-0.04Er在375℃时效5 min后出现硬度峰(约为40.3HV),随后迅速下降出现过时效;添加Zr能够显著提高其热稳定性,三元Al-Er-Zr合金中过时效现象显著滞后于Al-Er二元合金。在三元合金Al-Er-Zr中,随着Zr含量的增加,合金在长时间时效后,由于Er、Zr的协同析出而出现第二个更高的时效峰值,约为53.5HV,明显高于Al-Er二元合金的硬度。Al3(Er1-xZrx)粒子在高温粗化过程中逐渐长大,其平均直径d与退火时间t的关系符合LSW理论中的关系式。     

Er在Al-Mg-Si合金中的存在形式及其热力学分析

制备了3种不同饵元素含量的AI-Mg-Si合金,利用显微组织观察(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS),X射线衍射物相分析(XRD)、硬度测试与差热分析(DSC)等分析测试手段,研究元素Er在AI-Mg-Si合金中的存在形式,并运用Miedema模型对Er在AI-Mg-Si合金中的热力学行为进行了分析.结果表明:在AI-Mg-Si合金中,E:元素的添加可以有效细化铸态晶粒,减小枝晶间距.AI-Mg-Si-Er合金凝固过程时可形成α(Al)+ Er5 Si,初生共晶组织,显微组织呈鱼骨状,合金中大量Er_5 Si_3相的形成,使可时效析出的Mg_2Si相减少,合金硬度值减小.原子亲和力和金属间化合物生成焓的计算结果显示Er-Si原子之间的亲和力大于Mg-Er和AI-Er原子之间的亲和力,且饵硅二元金属间化合物生成焓负值更大,熔点更高,因此,在AI-Mg-Si-Er合金中,Er原子与Si原子优先形成饵硅相.     

Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为

研究了时效处理后不同程度冷变形的Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为,利用光学显微镜和透射电镜分析了合金时效过程和显微组织,并对其孪晶及析出相进行了标定;同时研究了时效处理和冷轧变形量对合金导电率和显微硬度的影响,建立了导电率方程和时效析出动力学方程,探讨了合金的时效强化机制和时效析出动力学。结果表明:经过时效处理,Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的硬度和导电率均得到提升;Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金经40%冷轧变形后,在500℃时效1 h后,其导电率为44%·IACS,显微硬度为255 HV0.1。Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金在500℃时效时,合金析出相析出完成所用时间最短。     

高强度Cu-Ni-Si合金时效特性研究

研究了高强度 Cu- Ni- Si合金时效析出特性。结果表明 ,合金经大幅度冷变形再时效可加速析出过程 ,析出物具有与 δ- Ni2 Si相似的正交晶格 ,时效时由于析出相变而形成了较特殊的再结晶过程     

Si对Al-Zr-Y合金时效析出行为的影响

通过显微硬度与导电率测试,结合扫描电镜、透射电镜等组织观察,研究了Al-Zr-Y-Si合金时效析出行为,揭示了合金元素Si在时效析出过程中的作用。结果表明:添加少量Si的Al-Zr-Y-Si合金时效强化效果显著提高,400℃等温时效100 h后,Al-0.25Zr-0.03Y-0.10Si合金的硬度比Al-0.25Zr-0.03Y合金提高约45%。Si元素能明显加快沉淀相析出,Al-Zr-Y-Si合金在400℃等温时效的孕育期从6 h缩短为2 h,合金在时效过程中形成更加细小弥散的L12结构析出相,但过量Si元素导致沉淀相过早粗化,降低合金的耐热性能。Al-0.25Zr-0.03Y-0.10Si合金表现出最佳综合性能,对于高性价比耐热铝合金的研发具有重要意义。     

Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn合金时效过程的动力学分析

通过研究时效过程中电阻率的变化规律 ,分析了Cu 3.2Ni 0 .75Si 0 .30Zn合金的时效析出特性及其动力学过程。结果表明 :低温时效时扩散作用是合金析出过程的主要控制因素 ,时效早期通过调幅分解形成溶质原子的富集区 ,然后在溶质富集区发生失稳有序化 ,最后生成δ Ni2 Si相 ;高温时效时相变驱动力成为主要控制因素 ,由于生成δ Ni2 Si相的驱动力较大 ,所以直接析出δ Ni2 Si相。结合透射电镜研究了合金时效过程中显微组织的变化 ,并得出了合金的时间—温度—转变曲线 (即TTT曲线 )。     

Al-Si-(Cu,Mg)合金时效析出相分析

测定了Al-7Si-0.3Mg和Al-4.5Cu合金的时效硬化曲线,结合DSC分析、TEM分析和金相组织分析,研究了两种合金的时效析出过程.结果表明:两种合金的时效硬化曲线均出现了“双峰”现象,第二个峰稍大于第一个峰.两种合金首先发生过饱和固溶体向GP区转化,然后发生GP区向θ(Al2Cu)转化或者是GP区向β(Mg2Si)转化的过程.Al-7Si-0.3Mg合金在时效4h后的析出相是Mg2Si,Al-4.5Cu合金时效析出相是Al2Cu相.     

Mg、Si含量对Al-Mg-Si合金力学性能及耐腐蚀性能的影响

采用布氏硬度试验、拉伸试验、金相显微镜和透射电子显微镜(TEM)等方法,研究了Mg、Si含量变化对Al-Mg-Si合金力学性能和耐晶间腐蚀性能以及析出行为的影响。结果表明:随着Mg、Si含量的增加,Al-Mg-Si合金的时效硬化速率显著提高,时效峰值硬度和强度均提高。在峰值时效状态下,高Mg、Si含量的合金的硬度与抗拉强度最高,但其耐晶间腐蚀性能明显降低。高Mg、Si含量的合金在时效过程中晶内析出了大量细小弥散的β″相,晶界析出相呈细小连续分布;低Mg、Si含量的合金晶内析出的β″析出相尺寸较大,晶界无沉淀析出相。     

微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为及微观组织结构演化的影响

采用计算机模拟与透射电镜相结合研究微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为和微观组织结构演变的影响.结果表明:微量Si和Ag的添加改变了该合金的时效析出过程,显著增强了合金的时效硬化效应.微量Si的存在导致了合金时效早期Mg原子团簇、Cu-Mg原子团簇弥散化,而微量Ag的添加导致形成大量Mg-Ag原子团簇.微量Si和Ag极大地改变了合金时效早期的原子团簇化过程从而导致了时效过程中微观组织结构的不同演化过程.     

Er元素添加对Al-7.7Li合金时效强化及显微组织的影响

通过显微硬度测试及三维原子探针(3DAP)分析对Al-0.03Er、Al-7.7Li、Al-0.03Er-7.7Li (at%)合金的时效强化与显微组织进行了研究。结果表明,Al-0.03Er合金在350℃等温时效10 min达到峰时效硬度38HV,相比固溶态硬度提升了12 HV。Al-7.7Li合金在190℃等温时效24 h达到峰时效硬度98 HV,相比固溶态提升了56 HV。Al-0.03Er-7.7Li合金经350℃/1 h+190℃/8h双级时效后,硬度达108 HV,相比固溶态提升了66 HV,其强化效果为Al-0.03Er、Al-7.7Li合金强化效果的叠加。对此状态的Al-Er-Li合金显微组织进行分析,结果表明,合金中有3种析出相:Al_3Er、Al_3Li及以Al_3Er为核、Al_3Li为壳的Al_3(Er,Li)相,说明先析出的Al_3Er能作为Al_3Li异质形核的核心,从而促进了Al_3Li的析出,使Al-Er-Li合金强度高于Al-Li合金的强度。     

时效及冷变形对Cu-5.2Ni-1.2Si合金组织和性能的影响

利用力学性能、电学性能测量、金相、电镜观察及电子衍射分析研究了时效及冷变形对Cu-5.2Ni-1.2Si合金硬度和电导率的影响规律.结果表明:时效前的冷变形可以加速时效析出过程,在时效初期尤为明显;Cu-5.2Ni-1.2Si合金冷轧80%在450℃时效15 min,其硬度可以达到3.02 GPa,其相对电导率达到53.8%IACS.合金的强化机制为Orowan位错绕过机制:合金的导电率与析出相的体积分数之间存在线性关系.     

T6处理Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材的组织和性能

借助于X射线衍射分析、光学显微镜、透射电镜、扫描电镜和能谱仪等,研究了Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材经T6热处理后的组织性能,并探讨了Er对合金组织与性能的影响。结果表明,随着Er含量的提高,合金晶粒逐渐细化,合金强度、硬度提高;Al-Mg-Si-Zr-Er合金颗粒状和近颗粒状第二相主要为Mg2Si、Q-Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2、Al4Mn3Si2、Al3Er、Al3Zr、Al3(Er,Zr);Er添加促进了β"相的析出,在540℃×1h固溶+180℃×5h时效后,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀地弥散析出。     

快速凝固Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带的时效相变行为

采用单辊旋淬快速凝固法制备了50~150μm厚的Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带,研究了时效温度和时效时间对其电导率和抗拉强度的影响。结果表明,在同一时效温度下,随着时效时间的延长,Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带的电导率不断增大,抗拉强度则是先升高后降低。时效峰值过后,抗拉强度下降的速度随时效温度的增大而增大。Cu-Ni-Si合金时效过程中,电导率增量与δ-Ni_2Si相的析出量存在线性关系,通过测量电导率能确定δ-Ni_2Si相的析出,确定了新相析出率的Avrami相变动力学方程和该铜合金薄带中δ-Ni_2Si相析出的电导率方程,并计算拟合了析出相与时效时间的动力学曲线。