Al-Zr-Yb-Cr合金中的弥散相的形成与作用

采用透射电镜研究了Al-Zr-Yb-Cr合金中析出的弥散相的形态、结构和成分,采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。结果表明:Al-Zr-Yb-Cr合金经500℃均匀化处理后析出了大量共格的、L12结构(Al,Cr)3(Zr,Yb)弥散相,弥散相均匀化处理400 h仍保持共格态,粒径维持在15~25nm。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和Al3(Zr,Yb)弥散相。     

Al-(Zr)-(Pr)-(Cr)合金析出和再结晶行为研究

采用透射电镜和高分辨透射电镜研究了Al-Zr-Pr-Cr合金中析出弥散相的结构和稳定性。采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。研究结果表明：由于热处理析出了大量共格的、L12结构的15~20nm含Pr的 (Al, Cr)3Zr弥散相,因此Al-0.16Zr-0.26Pr-0.18Cr合金具有显著地析出硬化效果、热稳定性和抑制再结晶效果。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和含Pr的Al3Zr弥散相。     

Al-(Zr)-(Pr)-(Cr)合金析出和再结晶行为研究（英文）

采用透射电镜和高分辨透射电镜研究了Al-Zr-Pr-Cr合金中析出弥散相的结构和稳定性。采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。结果表明:由于热处理析出了大量共格的、L1_2结构的15~20 nm含Pr的(Al,Cr)_3Zr弥散相。因此,Al-0.16Zr-0.26Pr-0.18Cr合金具有显著地析出硬化效果、热稳定性和抑制再结晶效果。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al_3Zr和含Pr的Al_3Zr弥散相。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成和作用

采用金相、能谱分析、扫描电镜、透射电镜和力学性能实验,研究Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成以及弥散相对铝合金显微组织、再结晶行为、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb合金中形成了大量、细小、分布均匀、与基体共格的L12型Al3(Zr,Yb)弥散相;与Al-Zn-Mg-Cu-Zr中形成的Al3Zr弥散相相比,Al3(Zr,Yb)弥散相能更有效地抑制合金变形固溶过程中的再结晶,合金屈服强度提高了6%,断裂韧性提高35%。     

Cr、Mn、Zr、Ti微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金再结晶、第二相和断裂行为的影响（英文）

采用拉伸测试,结合TEM、SEM和EBSD等物相和微观结构表征,研究了单独添加Cr、Mn、Zr、Ti对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中第二相(特别是AlCuYb相)析出、基体再结晶行为和拉伸沿晶断裂的影响。结果表明:在同时添加Yb和Cu的铝合金中,微米级、粗大AlCuYb相的析出难以避免。但有趣的是,进一步添加Mn的合金中,由于析出了亚微米的Al_(20)Cu_2Mn_3相,可有效减少粗大AlCuYb相,在4种合金中形成的粗大相的数量最少。Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中添加Zr可析出纳米级Al_3(Yb, Zr)弥散相,有效抑制结晶,但是AlCuYb相的形成消耗Yb元素,降低了二次共格Al3(Yb, Zr)弥散相的析出,此外粗大AlCuYb相颗粒诱发局部再结晶,一定程度降低了合金的强度。T6态AlZnMgCuYb-Zr和AlZnMgCuYb-Mn合金经固溶后仍保持未再结晶纤维状结构,小角度再结晶分数高达50%以上,平均晶粒尺寸降至2～7μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成均匀再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40～96μm。断裂时,尺寸1～3μm的初生Al_2CuMg相(而非粗大AlCuYb相)优先诱发断裂,裂纹沿析出相连续、粗大且无沉淀析出相宽化的大角度再结晶晶界或原始晶界扩展。     

均匀化前预处理对7150铝合金中Al_3Zr相析出及再结晶的影响

用透射电子显微镜(TEM)及电子背散射(EBSD)技术,研究了均匀化前进行250℃~400℃预处理对7150铝合金中Al3Zr相析出行为及变形后固溶处理过程再结晶抗力的影响。结果表明,7150铝合金是否进行均匀化前预处理,其经470℃24 h的均匀化后其合金中Al3Zr析出相与Al基体均为共格关系。随均匀化前预处理温度降低,Al3Zr析出相的尺寸变小、密度提高;在250℃预处理,随预处理时间延长,最终Al3Zr析出相的尺寸变小、密度提高;当预处理温度超过300℃时,随预处理时间延长,Al3Zr析出相的尺寸变大、密度降低,但预处理时间超过24 h后其影响不明显。7150铝合金铸锭经470℃均匀化前预处理能显著提高其变形后再结晶抗力,经470℃2h固溶处理后,其组织为未再结晶的回复组织;而直接经470℃均匀化处理后的变形样品经470℃2h固溶处理后,其组织为部分再结晶组织。     

均匀化升温速率对7N01铝合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针显微镜、透射电镜和常温拉伸等测试方法研究均匀化升温速率对7N01铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与升温速率较快的均匀化制度相比,采用升温速率小于100℃/h的慢速升温均匀化制度更有利于细小弥散Al3Zr粒子的析出,使Al3Zr粒子分布均匀;细小弥散的Al3Zr粒子能有效地阻止再结晶晶界的迁移,抑制再结晶的发生。随着均匀化升温速率由500℃/h降低到20℃/h,析出的Al3Zr粒子数量增加,尺寸减小,析出相体积分数和半径的比值φ/r由75.8μm-1增大到359.1μm-1,使得Al3Zr粒子对晶界的钉扎力增大,因此合金的再结晶分数相应地由31.92%逐渐降低到1.32%;保留下来的大量位错和未再结晶组织提高了合金的综合力学性能。     

均匀化退火对Al-6Mg-0.4Mn-0.15Zr-0.04Sc合金时效行为和微观结构影响

采用显微硬度法,光学显微镜,扫描电镜和透射电镜探究了均匀化退火对Al-6Mg-0.4Mn-0.15Zr-0.04Sc合金Al3(Sc,Zr)相时效行为和Mg均匀性的影响。显微硬度结果显示,合金直接在Al-Mg合金的均匀化温度475℃单级退火时,峰值硬度为830 MPa,远低于等时退火时的峰值硬度920 MPa,表明单级均匀化退火时Al3(Sc,Zr)时效强化效果没有充分发挥。因此设计双级均匀化退火,第1级退火在275～350℃进行,使得Al3Sc相弥散析出,300℃具有最高的硬度峰值870MPa,之后进行475℃第2级退火,使得Zr包裹在Al3Sc相长大,硬度进一步上升至920MPa。微观结构分析显示双级退火相比于单级退火球形Al3(Sc,Zr)相更为细小弥散,因此具有更高的强化效果。合金经过300℃,7h+475℃, 15 h双级退火后,不仅枝晶处Mg的偏析完全消除,而且Al3(Sc,Zr)相可以细小弥散析出,从获得了更高强度和再结晶温度。     

均匀化对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、透射电镜以及力学性能测试,研究均匀化制度对7050铝合金板材组织演变的影响。将合金固溶后在不同速率淬火,研究均匀化制度对该合金淬火敏感性的影响。结果表明:固溶后慢速率淬火过程中,平衡相η主要位于再结晶晶粒中Al3Zr粒子的相界、再结晶晶界、亚晶晶界以及亚晶中与位错交互作用的少量Al3Zr粒子上形核析出;均匀化时间较短时(室温,120℃/h升温至465℃,8h),合金中析出少量Al3Zr粒子,固溶后的试样发生完全再结晶,此时合金淬火敏感性最好,但硬度较低;延长保温时间至20h(室温,120℃/h升温至465℃,20h),试样中析出大量Al3Zr粒子,但分布不均匀,从而导致轧制固溶后的试样依然明显再结晶,合金淬火敏感性较差;采用快速升温的双级均匀化制度((室温,120℃/h升温至465℃,20h)+(475℃,8h)),Al3Zr粒子有所长大,淬火敏感性最差;采用慢速随炉升温((室温,18℃/h升温至465℃)+(475℃,8h))的双级均匀化制度,合金中将弥散析出大量细小的Al3Zr粒子,固溶后的再结晶得到有效抑制,较多η相在亚晶界上的非均匀形核析出在一定程度上增加了合金的淬火敏感性,但该制度处理的合金仍优于再结晶程度较高的快速升温双级均匀化制度的。     

Cr、Mn、Zr、Ti微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金再结晶、第二相和断裂行为的影响

采用拉伸测试,结合XRD、TEM、SEM和EBSD等物相和微观结构表征,研究了单独添加Cr、Mn、Zr、Ti对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金第二相(特别是AlCuYb相)析出、基体再结晶行为和拉伸沿晶断裂的影响。研究结果表明：在同时添加Yb和Cu的铝合金中,微米级、粗大AlCuYb相的析出难以避免。但有趣的是,进一步添加Mn的合金中,由于析出了亚微米的Al₂₀Cu₂Mn₃相,可有效减少粗大AlCuYb相,在四种合金中形成的粗大相的数量最少。Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中添加Zr,可析出纳米级 Al₃(Yb, Zr)弥散相,有效抑制结晶,但是AlCuYb相的形成消耗Yb元素,降低了二次共格Al₃(Yb, Zr)弥散相的析出,此外粗大AlCuYb相颗粒诱发局部再结晶,一定程度降低了合金的强度。T6态 Al-Zn-Mg-Cu-Yb-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Yb-Mn合金经固溶后仍保持未再结晶纤维状结构,小角度再结晶分数高达50%以上,平均晶粒尺寸降至2~7 μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成的均匀的再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40-96 μm。断裂时,尺寸1~3 μm的初生Al₂CuMg相(而非粗大AlCuYb相)优先诱发断裂,裂纹沿析出相连续、粗大且无沉淀析出相宽化的大角度再结晶晶界或原始晶界扩展。     

7150铝合金铸态及均匀化态显微组织

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备,研究了铸态和均匀化态7150铝合金的显微组织、元素分布和析出相的形态、成分和结构.结果表明,7150铸态合金组织中主要为α(Al)和Mg(zn,Cu,Al)2+α(Al)共晶组织,并有少量的Al2CuMg相存在.在均匀化过程中发生了Mg(Zn,Cu,Al)2→Al2CuMg的转变,同时析出η相和与基体共格的Al3Zr弥散相.     

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。     

Al—Yb合金的析出强化行为

研究了稀二元Al一Yb合金在不同时效温度下的析出强化行为。结果表明,在时效过程中析出了细小、弥散的L12结构Al3Yb相,时效析出所能达到的峰值硬度为400～416MPa,各温度的峰值硬度比较接近。L12结构的Al3Yb析出相的粗化动力学遵循LSW理论,表明粗化由溶质原子扩散控制。当Al3Yb析出相的半径小于11nm时其与基体保持共格关系,大于11nm时开始出现半共格现象。当析出相的半径小于2nm时,时效强化的机理是位错切割机制,大于2nm时则主要为位错绕过的Orowan机制。     

Al_3Zr析出对Al-7.81Zn-1.62Mg-1.81Cu合金组织和织构的影响

研究三级均匀化对Al-7.81Zn-1.62Mg-1.81Cu(AA7085)合金铸锭中Al3Zr粒子析出行为,以及Al3Zr粒子析出状态对轧制板材的微结构与织构的影响。结果表明:铸锭三级均匀化处理第二级的加热温度显著影响MgZn2和Al3Zr粒子的析出行为;大量析出的MgZn2平衡相粒子作为Al3Zr粒子析出的异质核心,促进了Al3Zr粒子在晶内和晶界的均匀析出,弱化轧制板材中沿β取向线分布的{112}<111>和{123}<634>织构,抑制了{001}<100>再结晶织构,降低了再结晶分数。     

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。     

铸态Al-Mg-Sc-Zr合金退火过程中的硬化行为

采用透射电镜、电子探针、拉伸和硬度测试等方法对铸态Al-6Mg-0.2Sc-0.15Zr(质量分数,%)合金在等温退火过程中的硬化行为进行了研究.结果表明,退火过程中Mg分布的变化对合金强度影响不大,细小、弥散的Al3(Sc,Zr)沉淀相的析出产生了显著的沉淀强化作用.合金在300℃下退火,Al3(Sc,Zr)沉淀相粗...     

均匀化前预处理对Al-Zn-Mg-Cu合金中含V相析出及再结晶的影响

用透射电子显微镜(TEM)及扫描电镜电子背散射(EBSD)技术,研究了均匀化前250℃~400℃的预处理对w(V)=0.11%的超高强Al-Zn-Mg-Cu合金中Al21V2弥散相析出行为及变形后再结晶抗力的影响,并计算了V在铝基体中的扩散常数和扩散距离。结果表明,铸锭均匀化处理过程形成Al21V2弥散相,并在晶界附近形成明显的无析出区,其宽度基本不受均匀化处理前预处理的影响;在普通均匀化处理前预处理能明显提高Al21V2弥散相的密度、减小其尺寸;在铝基体中,V在300℃及400℃的扩散常数分别为9.81×10-31m2/s、5.32×10-24m2/s。在300℃预处理合金能获得尺寸最小、密度最高的Al21V2弥散相,而且其热变形后再结晶抗力最大。     

喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金均匀化过程中的组织演变

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、差热分析等手段,研究了喷射成形Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金在均匀化过程中微观组织的演变。结果表明:均匀化处理可使合金中的一次析出相明显减少,经470℃均匀化处理24h的Al-9.97Zn-2.65Mg-1.94Cu-0.12%Zr合金的晶粒尺寸没有明显长大,大多数AlZnMgCu四元相回溶到基体中;均匀化态组织除α(Al)外,主要存在3种不同的相,分别为AlZnMgCu四元相、Al9FeNi相以及Al3Zr(L12)弥散粒子。     

Al3Zr析出相对Al-Zn-Mg-Cu合金板组织、织构与性能的影响

采用不同均匀化制度获得了Al3Zr粒子在晶界析出状态存在显著差异的两种Al-7.81Zn-1.62Mg-1.81Cu(7085型)合金铸锭试样,研究两种铸锭试样热轧板的微结构、织构和性能。结果表明:分级均匀化可促进Al3Zr粒子在晶界区域的析出;均匀化过程中Al3Zr粒子晶界析出量越少,热轧后轧制形变织构组分越强;与基体共格的Al3Zr粒子既能阻碍基于应力作用的位错运动,使轧制形变织构减弱,又能阻碍亚晶界/晶界的热激活运动,影响热轧过程中的动(静)态回复和再结晶,提高材料时效后的硬度,延长峰值硬度存在时间,从而提高材料的力学性能。     

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。