TiB2/Al-Cu-Li复合材料时效析出及组织演变对力学性能的影响

研究了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料T6工艺的微观组织演变和时效析出对力学性能的影响。通过气氛保护熔炼法制备了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料。结果表明：在铸态合金的微观组织中,TiB₂颗粒和共晶相主要分布在晶界周围。均匀化处理后,大部分共晶相回溶。轧制变形后,TiB₂颗粒沿着轧制方向被拉长,产生了大量位错。固溶处理削弱了轧制产生的Brass织构和S织构,回溶了轧制产生的析出相。在175℃温度下进行时效,欠时效过程中,δ’(Al₃Li)/β’(Al₃Zr)为主要析出相。随着时效时间的增加,到22 h峰时效时,T1相为主要析出强化相。通过位错强化和析出强化的共同作用,随时效时间增加,屈服强度和抗拉强度先上升后下降,延伸率持续下降。复合材料峰时效的极限抗拉强度为562.7 MPa,屈服强度为475.9 MPa,延伸率为4.5%。     

连续半固态成形6201合金线材的组织和性能

采用SCR技术和在线固溶处理方法制备了直径为4.8 mm的6201铝合金导电线材,研究了该线材及其冷拔的直径3.0 mm线材的微观组织、力学性能和导电性能.结果表明:线材的组织由Al基体、针状强化相的β″(Mg2Si)和片状Si组成,低倍组织为等轴晶,线材的拉伸强度随着时效时间的延长出现先升后降的趋势,伸长率和电阻率则呈现下降的趋势,其变化趋势随着时效温度的提高而加剧;T6态线材的综合性能达到CHTA工艺指标;冷加工可显著提高合金线材的强度,适当的时效可降低其电阻率.     

固溶时间对半固态挤压成形Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及力学性能的影响

采用半固态挤压成形工艺制备过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金,研究固溶时间对过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及性能的影响.结果表明,随着固溶时间的增加,Si相出现球化,固溶时间为10 h时,共晶Si的圆整度为0.72.铸态下Si相周围富集较高浓度的Cu元素,固溶1 h后,Cu元素快速固溶到基体中.固溶时间从1 h增加到16 h,在XRD曲线上的θ(Al2 Cu)和Q(Al5 Si6 Cu2 Mg8)相的衍射峰强降低,合金基体中的位错密度大量减少.经180℃,时效处理12 h后,组织中析出针状的θ'相和短棒状的Q'相.随着固溶时间的增加,合金强度值呈现"双峰"现象.固溶1h后,合金的抗拉强度为269 MPa,屈服强度为233 MPa,与未热处理合金相比,抗拉强度和屈服强度分别提高了43.3％和42.7％,合金强度的提高是由于在固溶初期基体中仍有较大的位错密度,时效处理后析出相对位错有较强的钉扎阻碍作用.固溶时间为10 h时,合金的抗拉强度为311 MPa,屈服强度为263 MPa,达到第二个强度峰值,Si相的圆整化和细小析出相的弥散强化作用是形成第二个强度峰的主要原因.     

热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金拉伸性能的影响研究

目的 研究热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金微观组织与拉伸性能的影响,揭示微观组织与力学性能的内在关联机制。方法 采用控制单一变量的试验方法进行时效热处理,设定保温温度为325 ℃,冷却方式为空冷,在不同保温时间(2、4、6、8 h)下进行组织与性能共通性及差异性分析。结果 经325 ℃时效热处理4 h后,在激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金中形成了Al3Sc、Al3(Sc,Zr)析出相,抗拉强度达到最大值486 MPa,相较于未热处理,提升了21.8%,随着保温时间的进一步延长,析出相的高温停留时间变长,组织形核长大,Al3Sc、Al3(Sc,Zr)强化相尺寸明显增大,最大尺寸可达0.6 μm。结论 随着时效时间的延长,沉积道次间重熔边界逐渐不明显,热处理有助于Al3Sc、Al3(Sc,Zr)析出相的形成,而保温时间过长则容易导致析出相尺寸粗大,合理的热处理保温时间可以改善激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金微观组织与力学性能。     

多级均匀化处理对Al-Cu-Li-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响EI北大核心CSCD

通过DSC测定Al-Cu-Li-Sc-Zr合金中Al_(3)(Sc,Zr)弥散相的析出温度,为确定Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子析出的保温温度与保温时间,制定四种三级均匀化制度。随后将四种均匀化样品经过热轧、固溶、时效等处理后进行室温拉伸对比其力学性能,并通过样品的时效硬化曲线计算表观激活能,采用SEM与EDS分析均匀化后样品的第二相形貌与成分,EBSD表征固溶后样品的晶粒取向特征。结果表明:多级均匀化处理过程中第二阶段温度为460℃的均匀化制度相比于410℃的均匀化制度更利于Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子的析出,在细化晶粒组织、抑制再结晶的同时,也促进后续时效处理过程中含Li强化相的析出,通过晶界强化、织构成分以及析出相的复合作用提升合金力学性能。另外,由于Al_(3)(Sc,Zr)弥散相粒子的析出,热变形退火后合金中大量亚晶微观组织得以保留,合金在室温拉伸过程中变形均匀,伸长率提高。     

航空紧固件用Ti-5553合金的组织和性能

采用扫描电镜和透射电子显微镜研究不同热处理制度对Ti-5553高强钛合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在(α+β)两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,Ti-5553合金组织中的初生α相含量逐渐减少,β相的尺寸和体积分数均增加,合金强度逐渐降低。时效后β基体发生转变,晶界和晶内析出大量次生α相。次生α相的尺寸对力学性能产生重要影响,随着时效温度的升高,次生α相逐渐粗化,导致抗拉强度逐渐下降。1240MPa级航空紧固件用Ti-5553的固溶温度应选择Tβ以下,使组织中留有足够的β相,从而时效时在β相中有大量次生α相析出,获得需要的高强度。同时,保留一定含量的初生α相,以便获得良好的塑韧性。经810~820℃,1.5h,水淬+510℃,10h,空冷热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1500MPa,伸长率达14.8%,断面收缩率为38.6%。固溶和时效态的拉伸断口均存在大量韧窝,材料具有良好的塑韧性。     

初生α相含量对TC18时效组织及力学性能的影响

目的 探究TC18合金中初生α相含量对时效后次生α片层形貌及力学性能的影响.方法 通过改变两相区固溶温度控制初生 α 相含量,观察固溶后合金元素分布及相同时效后合金的组织形貌,研究固溶温度对合金拉伸性能的影响.结果 固溶过程中发生元素再分配,固溶温度低,初生α相含量高,β基体中β稳定元素含量高,β基体稳定性强,抑制时效过程中次生α片层析出,时效强化效果弱.固溶温度高,β基体稳定性弱,促进时效过程中次生α片层析出,时效强化效果显著.结论 固溶温度升高,初生α相比例降低,即β基体稳定性降低,促使时效过程中大量次生α相析出,显著提高合金强度.     

热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响

针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢,通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法,研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa,屈服强度可达1762MPa,具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织,在时效过程中,马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高,NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化,从而使强度在到达峰值后迅速下降,出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+(-70℃)冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。     

一种含少量Zn、Mn的Al-Cu-Li-Mg-Zr合金的力学性能及微观组织

设计了一种含少量Zn、Mn的Al-Cu-Li-Mg-Zr合金，并研究了其拉伸性能及微观组织。结果表明：该合金的主要析出相为6（Al5Cu6Mg2）相、T1（A12CuLi）相及θ′（A12Cu）相。160℃／18h时效时，随固溶温度升高，θ′相减少，6相和T1相含量增加，合金强度提高。530℃／1h固溶后，随时效温度升至175℃时，6相及T1相增加，合金强度增大；时效温度进一步升高至190℃，T1相减少，合金强度降低，且随时效温度升高，合金塑性降低，其断裂方式由韧性断裂逐渐转变为复合断裂。     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

含钪Al-Cu-Li-Zr合金的组织与性能

为了研究微量Sc对Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金组织与性能的影响,采用铸锭冶金法,制备了4种不同Sc含量的Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金.采用室温拉伸力学性能实验、金相显微镜和透射电镜研究了微量Sc对Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明:添加0.1%Sc能消除铸态合金的枝晶组织,有效地抑制了再结晶的发生,具有一定的强化作用和明显的增塑效应;添加O.15%Sc和0.25%Sc能显著细化合金铸态的晶粒组织,但添加0.15%Sc不能抑制合金固溶过程中再结晶;添加0.25%Sc会促进合金固溶过程中的再结晶,从而降低合金的强度.合金中较适宜的Sc加入量为0.10%～0.15%,此时合金既具有较高的强度,又兼具较好的塑性.     

形变量和时效对Al-Cu-Li合金组织性能的影响

为了改善铝合金的力学性能,利用形变和时效工艺提高Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金的强度和塑性.采用TEM观察和室温拉伸试验等手段,研究了形变量和时效工艺对含钪Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金微观组织与拉伸性能的影响.结果表明,时效前的变形能促进T1(Al2CuLi)相弥散细小析出,显著提高合金强度,使时效峰值提前.合金强度随形变量和时效时间增加而增加,到峰值后,随形变量增加和时效时间的延长,T1相长大粗化,合金强度和塑性降低.该合金合宜的形变量和时效工艺为3.5%预变形和160℃/24 h时效.     

Microstructure,tensile properties and thermal stability of AlMgSiScZr alloy printed by laser powder bed fusion

The new generation of Sc and Zr modified Al alloys has been attracted wide concerns in aerospace industry,owing to the excellent mechanical performances and superior thermal stability than other normal Al alloys. By microalloying with Sc and Zr, the Al3(Sc, Zr) particle forms as the grain refiner during the solidification, which is extremely beneficial for the laser powder bed fusion(LPBF) processed Al alloys. In this study, a new type Al-14.1 Mg-0.47 Si-0.31 Sc-0.17 Zr alloy was additively manufactured by LPBF, and the microstructure, tensile properties and thermal stability were studied in detail. By using a single melt-67°scanning strategy, the LPBF-processed specimen with a relative density of 99.4 % and tensile strength of 487.7 MPa was obtained at 160 W-200 mm/s. And this AlMgSiScZr alloy can still exhibit an excellent tensile strength of 393.9 MPa at a moderate temperature of 473 K. After the aging treatment, the tensile properties further increased due to the precipitate hardening of Mg2 Si and Al3(Sc, Zr), and the maximum value(580 MPa) was reached at an aging time of 10 h. The average crystal size was almost unchanged after aging treated at 325°C and 24 h, indicating this AlMgSiScZr alloy has an improved thermal stability.The AlMgSiScZr alloy is recommended to substitute some particular titanium alloys in aerospace field afterwards.     

等径道角挤压制备高力学性能细晶Mg-6Al合金

为了制备高力学性能细晶Mg-6Al合金坯料,采用金相显微镜、材料拉伸实验机等手段对Mg-6Al合金铸坯进行等径道角挤压实验研究.并利用热处理工艺对挤压后材料进行处理,研究热处理工艺参数对材料力学性能的影响规律.结果表明,Mg-6Al合金的铸坯的抗拉强度为196.4MPa,延伸率为12.6%.经过等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的晶粒被大大细化,其晶粒尺寸由铸坯的140μm左右细化到8μm左右.其力学性能有很大提高,抗拉强度由196.4MPa提高到308.2MPa;延伸率由12.6%提高到30.6%.等径道角挤压工艺是一种非常好的制备高力学性能、细晶Mg-6Al合金的工艺方法.固溶和人工时效热处理工艺对等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的强度有较大影响,对延伸率影响较小.     

Ti-6Al-4V合金厚板固溶时效热处理工艺的正交试验优化

通过在热处理参数选择过程中引入正交试验,确定了固溶温度、冷却方式、时效温度和时效时间4个影响因素,并采用L16(44)正交表4因素、4水平的16组热处理工艺进行试验对工艺进行优化.结果表明:在该试验条件下,各因素对板材横、纵向室温强度影响从大到小的顺序为冷却方式、时效温度、时效时间、固溶温度,对室温塑性基本没有影响;固...     

Effects of enhanced solution treatment on microstructure and mechanical properties of Al–Cu–Li–Sc alloy

Two enhanced solution treatments (ESTs) were applied to an Al–Cu–Li–Sc alloy. Results showed that the ESTs reduced the amount and size of the soluble phases, and promoted the recrystallisation of the α–Al matrix and the precipitation of the Al₂CuLi precipitate (T₁), which improved the yield strength, tensile strength and elongation of the alloy. Although the precipitation strengthening of the T₁ phase and the strengthening resulting from grain refinement of the α–Al matrix caused by the recrystallisation contributed equally to the strength increment, the EST process led to a greater proportional increase in the strengthening resulting from grain refinement than it did in the precipitation strengthening of the alloy.     

时效处理对Al-Zr-Sc(-Er)合金组织和性能的影响EI北大核心CSCD

通过透射电镜(TEM)和扫描透射电镜(STEM)以及硬度、电导率测试等方法系统研究了时效处理对Al-Zr-Sc三元合金以及Al-Zr-Sc-Er四元合金显微组织和性能的影响。结果表明:对于Al-Zr-Sc合金,增加Sc含量,可显著提高合金时效响应速率、峰值硬度和热稳定性;增加Zr含量,显著提高了合金硬度和热稳定性,但会降低电导率。在Al-Zr-Sc合金中添加Er,进一步提高了合金的时效响应速率,促进了Zr,Sc的脱溶析出。Er与Zr,Sc形成具有核-双壳结构的Al 3(Er,Sc,Zr)相,明显改善合金的硬度和电导率。经300℃单级时效,实验合金硬度较高,但电导率相对较低;经400℃单级时效,实验合金时效响应速率加快,电导率明显提高,但硬度显著下降;经300℃/24 h+400℃的双级时效实验合金可获得电导率、强度和热稳定性的良好匹配。     

微量钪在Al-Cu-Li-Zr合金中的存在形式和作用

通过显微组织观察和室温拉伸实验,研究了微量Sc在Al-Cu-Li-Zr合金中的存在形式和对合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明:微量Sc在Al-Cu-Li-Zr合金中主要以初生Al3(Sc,Zr)和次生Al3(Sc,Zr)两种形式存在.初生的Al3(Sc,Zr)是合金凝固过程中形成的,可成为有效的非均质形核中心,显著细化铸态晶粒组织,具有细晶强化和增塑作用;次生Al3(Sc,Zr)是合金在热加工过程中析出的,对位错和亚晶界起钉扎作用,稳定亚结构并有效抑制合金再结晶,具有亚结构强化和直接析出强化作用.因此,加入微量Sc的Al-Cu-Li-Zr合金的强度和塑性大大提高.     

Ca-modified Al–Mg–Sc alloy with high strength at elevated temperatures due to a hierarchical microstructure

Al-Mg alloys are normally prone to lose part of their yield and tensile strength at high temperatures due to insufficient thermal stability of the microstructure. Here, we present a Ca-modified Al–Mg–Sc alloy demonstrating high strength at elevated temperatures. The microstructure contains Al₄Ca phases distributed as a network along the grain boundary and Al₃(Sc,Zr) nano-particles dispersed within the grains. The microstructure evolution and age-hardening analysis indicate that the combination of an Al₄Ca network and Sc-rich nano-particles leads to excellent thermal stability even upon aging at 300 °C. The tensile strength of the alloy for temperatures up to 250 °C is significantly improved by an aging treatment and is comparable with the commercial heat-resistant aluminum alloys, i.e., A356 and A319. At a high temperature of 300 °C, the tensile strength is superior to the above-mentioned commercial alloys, even more so when expressed as the specific strength due to the low density of Ca-modified Al–Mg–Sc alloy. The excellent high-temperature strength results from a synergistic effect of solid solution strengthening, grain boundary strengthening and nanoparticle order strengthening.

     

Influence of Stress‐Aging Processing on Precipitates and Mechanical Properties of a 7075 Aluminum Alloy

Two‐step stress‐aging tests, as well as pre‐treatment plus stress‐aging experiments, are performed on a 7075 aluminum (Al–Zn–Mg–Cu) alloy. Influences of stress‐aging parameters on mechanical behavior and fracture mechanism are investigated through uniaxial tensile test and fracture morphology analysis. It is revealed that the stress‐aging dramatically influences the mechanical properties and fracture characteristics of the studied alloy, which is contributed to the sensitivity of microstructures to stress‐aging. When the alloy undergoes two‐step stress‐aging, the ultimate tensile strength and yield strength first increase and then decrease with the increased first step stress‐aging temperature, while the elongation first decreases and then increases. For the retrogression pre‐treated plus stress‐aged alloy, the yield strength first increases and then drops with the increased retrogression pre‐treatment time, while the ultimate tensile strength almost remains stable. Furthermore, the elongation continuously increases with the increased retrogression pre‐treatment time. The observation of fracture morphology indicates that the dimple‐type intergranular fracture is the main fracture mechanism for the two‐step stress‐aged and retrogression pre‐treated plus stress‐aged alloys.