变形及热处理对Al-Sc二元合金力学性能与导电性能的影响

研究了Al-x Sc(x=0、0.10%、0.45%、0.70%)合金在挤压变形、拉拔变形和热处理过程中的力学性能和导电性能的变化。结果表明,铸态Al-Sc二元合金的强度都随Sc含量的增加而增加,而电导率逐渐降低。挤压变形后,Al-Sc合金的晶粒均有所细化,屈服和抗拉强度大幅提升,塑性略有下降;拉拔变形后,加工硬化使各Al-Sc合金的强度进一步提高,伸长率大幅降至1%左右;经过400℃保温2 min+300℃保温150 min的热处理后,Al-Sc合金的伸长率大幅提升,纯铝和Al-0.1%Sc合金的强度降低,然而添加0.45%和0.70%Sc的合金强度却有所升高,这主要是由于热处理后含Sc第二相析出导致的。两种变形过程对Al-Sc合金电导率的影响很小,热处理可通过分解铝钪固溶体大幅提高Al-Sc合金的电导率。最终制备的Al-0.45%Sc合金屈服强度,伸长率和电导率分别为210 MPa,7.2%,34.8×10^6S/m,兼具良好的力学性能和导电性能。     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与力学性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼、水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn和Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)两种合金铸锭。合金铸锭经热轧中间退火冷轧成2 mm薄板;研究稳定化退火及微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响。结果表明:在Al-Mg-Mn合金中加入微量Sc和Zr后形成大量弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能;Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材经300℃退火1 h后可获得最佳综合力学性能,其σb、σ0.2与δ分别为436 MPa、327 MPa和16.7%。     

Sc含量对机械工业用新型轻合金的性能影响

生产了机械工业用新型轻合金Mg-6Al-2Sn-0.1Ti,其中添加0~0.8wt%Sc。进行了显微组织、力学性能、疲劳性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:随Sc含量增加,合金的力学性能、疲劳性能和耐腐蚀性能均呈现出先增大后减小的变化趋势。与不添加Sc的合金相比,添加0.4%Sc可使合金的抗拉强度增加51 MPa、屈服强度增加52 MPa、伸长率增加5.4%、疲劳寿命增加71.2%、腐蚀电位正移221m V;此时,Sc含量优选为0.4%。     

SCR成形Al-3Mg-0.4Sc合金线材的组织与性能

采用电子拉伸实验机、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜，研究了单辊搅拌冷却技术（Shearing-Cooling-Rolling，简称SCR）成形Al-3Mg-0．4Sc合金线材的组织与性能。结果表明：经SCR成形的合金线材晶粒组织非常细小，Sc主要以初生Al3Sc粒子和次生Al3Sc粒子存在。初生Al3Sc粒子是在SCR成形中凝固形成的，作为非均质晶核细化合金晶粒。次生Al3Sc粒子是合金在热处理过程中沉淀析出的，有效钉扎位错和亚晶界，抑制合金再结晶。d5．9mm合金线材320℃时效2h的抗拉强度为425MPa，延伸率为19．8％。SCR成形Al-3Mg-0．4Sc合金具有较高强度的主要原因有两个：1）SCR成形单辊剪切细化晶粒和初生Al3Sc粒子作为非均质晶核细化晶粒共同作用所产生的细晶强化；2）适当热处理过程中沉淀析出的细小、弥散的Al3Sc强化相粒子的沉淀强化。     

泡沫金属的尺寸效应和约束条件下的压缩性能

通过准静态单轴压缩和径向约束轴向压缩实验,研究了闭孔泡沫铝的尺寸效应,分析了试件尺寸(直径和高度)和密度对泡沫材料力学性能的影响。结果表明：单轴压缩时闭孔泡沫铝力学性能具有较为明显的尺寸效应,而径向约束轴向压缩时闭孔泡沫铝的尺寸效应不明显。两种加载情况下,密度都对闭孔泡沫铝的力学性能有着明显的影响。与单轴压缩相比,径向约束轴向压缩时闭孔泡沫铝的屈服应力和平台应力随密度的变化更为显著。     

含Sc、Zr泡沫铝合金的压缩和能量吸收性能

以孔隙率为71.5%~72.5%的泡沫Al-0.16Sc-0.08Zr合金为研究对象(熔体发泡法),研究了等时时效对泡沫铝压缩力学性能和能量吸收性能的影响。结果表明,泡沫铝合金孔多呈球形,孔径约为0.9mm;由于Zr添加量较少,基体中并未发现初生Al3(Zr,Sc)相析出;试样经200~600℃等时时效,随时效温度升高,其压缩强度先增加后降低,时效至400℃的试样压缩屈服强度和能量吸收能力最强;时效处理会导致胞壁塑性下降,影响试样屈服平台过程,其能量吸收效率得到显著提高,且高效阶段更持久。TEM结果表明,等时时效至400℃的试样胞壁中弥散分布着大量纳米级共格Al_3(Sc,Zr,Ti)相,粒径为2.9~4.8nm。这些纳米相能钉扎晶界,阻碍位错运动,改善其压缩和吸能性能。     

合金成分对铝导线力学性能与导电性能的影响(英文)

为了获得既有良好力学性能又有较高导电性能的铝导线,采用连续流变挤压技术制备出直径为9.5 mm的Al-0.16Zr、Al-0.16Sc、Al-0.12Sc-0.04Zr(质量分数,%)和高纯铝(99.996%)4种铝导线,随后对3种铝合金导线进行热处理,并进行分析测试。结果表明:向高纯铝中单独添加0.16%Sc和0.16%Zr可以提高铝导线的抗拉强度,降低铝导线的导电性能。在高纯铝中添加0.12%Sc和0.04%Zr的合金也具有相同的规律。经过热处理,Al-0.12Sc-0.04Zr铝合金导线可以达到抗拉强度和导电率的最优综合性能:抗拉强度为160 MPa,导电率为64.03%(IACS)。     

热处理工艺对单辊搅拌冷却成形Al-Mg-Sc合金组织和力学性能的影响

采用单辊搅拌冷却技术(Shearing-cooling-rolling,简称SCR技术)和在线固溶处理方法制备Al-3Mg-0.5Sc合金线材,研究不同热处理工艺对合金线材的微观组织和力学性能的影响。结果表明:SCR技术对合金线材产生强烈的单辊剪切塑性变形,在铝基体中产生大量的位错及初生Al3Sc强化相粒子,初生Al3Sc强化相粒子与热处理过程中沉淀析出的大量更为细小的次生Al3Sc强化相粒子共同与位错交互作用。当合金线材采用T6(SCR成形、在线固溶并人工时效)热处理制度时,320℃时效2h后合金线材的抗拉强度为353MPa;当采用T8(SCR成形、在线固溶、冷拔加工并人工时效)热处理制度时,合金材料的抗拉强度为378MPa;当采用T9(SCR成形、在线固溶、人工时效并冷拔加工)热处理制度时,合金线材的抗拉强度为435MPa。     

添加微量Sc、Zr对超高强铝合金微观结构和性能的影响

采用低频电磁铸造技术制备Al-9Zn-2.8Mg-2.5Cu-x Zr-y Sc（x=0,0.15%,0.15%;y=0,0.05%,0.15%）合金,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分别对其均匀化、热挤压态、固溶态和时效态的组织与性能进行对比分析。结果表明：添加微量Sc和Zr,会在凝固过程中形成初生Al3（Sc,Zr）,可显著细化合金铸态晶粒;均匀化时形成的次生Al3（Sc,Zr）粒子可以强烈钉扎位错和亚晶界,有效抑制变形组织的再结晶,显著提高合金的力学性能。与不含Sc、Zr的合金相比,含0.05%Sc和0.15%Zr的合金经固溶处理和峰值时效处理后其抗拉强度和屈服强度分别提高172 MPa和218 MPa,其强化作用主要来自含Sc、Zr化合物对合金起到的亚结构强化、析出强化和细晶强化。     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能研究

为了探讨不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能,将不同孔隙率泡沫铝在-30℃到800℃的温度范围内进行处理,对处理后的试件进行静态压缩试验,分析加温温度对闭孔泡沫铝的力学性能影响.通过试验表明,不同温度处理的泡沫铝的压缩应力应变曲线与常温条件下相同,具有明显的线弹性阶段、屈服平台阶段和强化阶段;当温度低于600℃时,泡沫铝性能变...     

复合添加Zr及稀土Sc、La对铝镁合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜观察、拉伸力学性能测试、扫描电镜(SEM)观察、能谱分析(EDS)和XRD物相分析等手段研究了添加Zr及稀土Sc、La及固溶处理对Al-10Mg合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:当Zr和稀土Sc的复合含量均为0.25%时,Al-10Mg合金综合性能最为优良;复合加入0.25%的Zr、稀土La,与单独加入0.25%稀土Sc后的Al-10Mg合金力学性能相似。     

热处理对Al-12Si建筑储能材料性能的影响分析

采用不同工艺对Al-12Si合金进行热处理,并制备了相应的Al-12Si建筑储能材料,测试和分析了拉伸性能、抗压性能、耐腐蚀性能、储热性能和耐久性能。结果表明,与未进行热处理的相比,热处理尤其是退火和时效的复合热处理,有利于Al-12Si制备的建筑储能材料的拉伸性能、抗压性能、耐腐蚀性能和耐久性能;并使其相变温度保持在(22.5±0.5)℃,可使抗拉强度增加85.79%,抗压强度增加57.78%,腐蚀电位正移0.156 V,经100次循环后的质量损失率从4.53%降至0.38%。     

SCR成形Al-Mg-Sc合金线材的强化

用单辊搅拌冷却技术(Shearing-Cooling-Rolling简称SCR技术)和在线固溶处理方法制备了Al-3Mg、Al-3Mg-0.5Sc合金线材。研究了不同热处理工艺对Al-3Mg-0.5Sc合金线材力学性能的影响;用透射电镜观察其显微组织,探讨该合金线材的强化机制。结果表明,Al-3Mg-0.5Sc合金线材在铸挤态、T6、T8、T9状态的抗拉强度比铸挤态Al-3Mg合金线材的提高了84 N/mm2~207 N/mm2;该合金线材的强化机制为晶界强化、位错强化及Al3Sc粒子的沉淀强化。     

浸渍法制备泡沫铝的显微组织和力学性能(英文)

利用聚合物泡沫采用压力浸渗铸造工艺制备开孔泡沫铝。所制备的泡沫铝能够很好地复制聚合物泡沫的几何尺寸。开孔泡沫铝的强度比闭孔泡沫铝的低很多,从而得到更多的应用。添加陶瓷颗粒可以改善泡沫铝的力学性能。本研究中,向 AC3A 铝合金中添加 SiC 颗粒得到复合材料泡沫。在复合材料泡沫中,SiC 颗粒嵌入在合金基体中及孔筋表面。高体积分数的陶瓷颗粒使合金泡沫铝的压缩强度、能量吸收、显微硬度增大。这些性能的改善归结为于泡沫铝的结构改变以及 SiC 颗粒存在于结点和孔筋处而引起的强度增加。     

固溶及高温时效对Al-0.2Sc-0.04Zr、Al-0.15Sc-0.07Zr、Al-0.1Sc-0.05Zr合金力学性能的影响

通过硬度测试、电导率测定、金相显微镜观察等方法,确定合金的固溶工艺为600℃×24h水淬。经过高温时效处理后发现Al-0.2Sc-0.04Zr、Al-0.15Sc-0.07Zr、Al-0.1Sc-0.05Zr三组合金在300℃时时效465min后强化效果最佳。通过对比高温时效处理后不同Sc-Zr含量的Al-Sc-Zr合金的力学性能发现:Sc的添加,可以有效的增加合金的强度,在一定范围内,Sc含量越多,强度提升越明显。微量Zr元素能够有效抑制初生Al3Sc沉淀粒子的形成,从而使合金延伸率上升。综合结果表明,时效处理后Al-0.2Sc-0.04Zr的力学性能较好,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为229.626MPa、97.707MPa、11.8%。     

稀土元素La对Al-0.5Mg-0.24Si合金组织和性能的影响

以Al-0.5Mg-0.24Si合金为研究对象,探讨了稀土元素La对合金微观组织、导电性能、力学性能及耐腐蚀性的影响。结果表明,La能与Si形成LaSi_2稀土相,并且促进富Fe相从β-Al_5FeSi向α-Al_8Fe_2Si转变。经过热轧和热处理后,适量La的加入可提高Al-0.5Mg-0.24Si合金的电导率和力学性能。当La的加入量为0.1%时,合金电导率最高,为31.80 MS/m;当La的加入量为0.3%,合金抗拉强度为175 MPa,伸长率为22%。但La的加入会降低铝合金的耐腐蚀性能。     

铸态Mg-11Al-1.2Zn-(-0.3Sc)合金的显微组织与力学性能

通过熔炼铸造方法,制备了Sc含量为0.3%的Mg-11Al-2Zn合金,采用X射线衍射、金相观察,扫描电镜及力学性能测试,研究了Sc的添加对铸态合金显微组织与力学性能的影响.结果显示,基体合金中添加Sc后,铸态合金的晶粒明显得到细化,Mg17Al12相的形态与分布得到有效改善,显微组织主要由α-Mg基体相、Mg17Al12相及MgAlSc相组成.力学性能显示,Sc的添加使铸态合金的室温抗拉强度提高了23.7%.     

Al-Sc二元合金中次生Al_3Sc的析出和长大行为

研究了温度、时间等因素对Al-0.4Sc合金时效过程中次生Al3Sc粒子的析出和长大规律及其对合金性能的影响。指出在350、400和450℃下时效,次生Al3Sc粒子长大行为基本符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测;在500℃下时效1h,粒子长大行为接近LSW理论预测值,1h以上,粒子长大速度变慢,与LSW理论偏差较大。当Al3Sc粒子半径在4～40nm的范围内,Al-0.4Sc合金硬度值随着粒子尺寸上升而下降;当Al3Sc半径为4～7.5nm时,硬度为750～850MPa,大约是热处理前的硬度值(200MPa)的3.75～4.25倍,析出强化作用显著;当Al3Sc半径达到40nm时,合金硬度下降到300MPa。     

固溶/时效对Ti-6Al-4V-0.5Fe合金的力学及电化学性能的影响

对Ti-6Al-4V-0.5Fe合金进行固溶/时效处理试验,并对其热处理前后的组织形貌进行观察,测试合金力学性能(拉伸力学性能和显微硬度)。采用激光共聚焦显微镜观察硬度压痕的三维形貌,同时测试了合金在海水和Hank's模拟人体体液中的耐腐蚀性能。结果表明,时效温度影响合金α相的尺寸和β相的含量,Ti-6Al-4V-0.5Fe合金450℃和500℃时效处理后提升了强度,但塑性下降。固溶/时效处理可明显提升合金的显微硬度。通过500℃时效处理后,合金在海水中的耐腐蚀性能良好,550℃时效处理后合金在Hank's模拟人体体液中的耐腐蚀性能有较明显提升。