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。     

形变热处理对Al—Mg—Si系合金塑性和破坏特性的影响

含(Mg Si)量高的中强 Al-Mg-Si 系合金6061和6005等,具有适中的强度和良好的抗腐蚀性能,它们以结构用材的形式在工业上广泛使地用着。由于合金成分和时效制度方面的原因,这种 Al-Mg-Si 系合金发生明显的晶界破坏,塑性和韧性显著下降。该系典型的合金     

稀土元素La对AlMgSi合金性能和微结构的影响

微合金化是改善铝合金性能及微观结构的有效方法。本工作采用硬度、导电率和拉伸性能测试,以及SEM和TEM等表征分析手段,研究了不同含量La的添加对Al-0.75Mg-0.75Si (质量分数,%)合金性能和微观结构的影响。结果表明,随着La添加量的提高,(1)合金的塑性和导电率逐渐提高,这是由于La诱导形成的AlSiLa第二相的含量及其溶质原子Si消耗量逐渐增多;(2)合金的强度先上升后下降,强度的上升主要归因于AlSiLa相的强化作用及晶粒细化作用逐渐增大,强度的下降主要归因于固溶强化作用的减小;(3)合金人工时效过程中析出相的类型逐渐发生改变：加La合金峰值时效态除形成β″相外,还会析出多晶β″相,而过时效态会析出β″/U2、β′/U2和β′/U2/β″复合相。     

预处理对汽车用Al-Mg-Si合金组织和晶间腐蚀行为的影响

采用拉伸试验、晶间腐蚀试验、电化学测试、光学显微镜、透射电镜等方法手段研究了Al-Mg-Si合金在不同预处理条件下经烤漆处理后的微观组织与晶间腐蚀行为的演变规律。结果表明,随着预变形量的增加,试验合金晶界析出相的数量密度和尺寸相应地减小,而晶内析出物(β″相)的析出数量增加,尺寸减小,以致不同的预处理试验合金具有不同的综合性能。由预应变和预时效组成的预处理工艺有利于提高Al-Mg-Si合金的综合性能,其晶间腐蚀抗力和烘烤硬化性能都得到显著提高,这主要归因于合金在烤漆过程中不产生无析出区,形成的晶界析出物数量少而不连续,以及基体强化相β″相通过消耗大量溶质原子而充分地析出。     

微量Mn对快速凝固-热挤压Al-Mg-Si合金组织性能的影响

采用熔体旋转冷却法制备了Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Mn合金带材,并将带材预制成坯在500℃下热挤压成致密化棒材,之后进行固溶+人工时效处理。结果表明,通过甩带法制备的带材组织均匀且晶粒细小,在Al-Mg-Si合金中添加0.2%的Mn的热挤压棒材的抗拉强度和屈服强度分别为227MPa和160MPa,相比于Al-Mg-Si热挤压棒材,其力学性能明显提高,同时伸长率保持在20%以上。添加Mn元素形成了新的MnAl_6第二相,钉扎在晶界上,阻碍挤压过程亚晶界的迁移。此外,Mn能代替β-AlFeSi相中的部分Fe构成β-Al(FeMn)Si相,使β相由长针状向团状α-Al_8(FeMn)_2Si相转变,降低Fe相的有害作用。在T6热处理中,Al-Mg-Si-Mn合金中形成的含Mn弥散相能够抑制小角度晶界向大角度晶界的转变。此外,合金中晶粒均产生新的取向,织构发生一定的偏转,但AlMg-Si-Mn合金中仍保留着111丝织构,这可能是在再结晶过程中,含Mn弥散相抑制原始变形织构中的亚晶界迁移,故再结晶晶粒生长受到抑制,相比于Al-Mg-Si合金而言,更倾向于在热处理条件下保持原有取向。     

预应变和预时效对Al-Mg-Si合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度和单轴拉伸测试,结合差示扫描量热法(DSC),分析预时效、预应变和预应变后预时效3种预处理工艺对Al-Mg-Si合金自然时效的抑制及烘烤硬化性能的影响。结果表明:预时效能有效抑制合金的自然时效,提高烘烤硬化效果(BHR),但预时效时间为10 min时,烘烤前强度较高,并且烘烤后塑性降低;预时效前加入预应变不仅能进一步抑制合金的自然时效,且在烘烤强度明显增加的同时保持合金伸长率较高,其中合金经5%预应变及5 min预时效的烘烤硬化性能最好。预处理后合金的DSC曲线中原子团簇的溶解峰消失,且β″相析出峰提前,说明预处理可抑制合金在自然时效过程中原子团簇的形成,加速烘烤过程中β″强化相的析出从而抑制自然时效,增加烘烤效果。     

Mg/Si比对6000系铝合金自然时效和析出强化的影响

采用硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析及透射电镜(TEM)表征手段,观察并研究了Mg/Si比对6000系Al-Mg-Si合金自然时效及烘烤硬化性能的影响。结果表明:合金在自然时效过程的硬化速率与Mg/Si比关系不大,过剩Si合金在自然时效阶段硬度较高,不利于其成形,而该合金较高的析出动力学使其人工时效后具有足够的强度;合金经过自然时效后会使析出相粗化,密度减小,导致合金的时效强度明显降低,自然时效对过剩Mg合金的危害作用更大,这可能与其自然时效过程中形成的富含Mg的原子团簇难以转化为β″有关。     

Al—Mg—Si—Mn—Cr合金的显微组织与拉伸性能

研究了微量Mn和Cr对Al-Mg-Si合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：在AL-Mg-Si合金中同时添加微量Mn和Cr,可形成含Mn、Cr的弥散 出相,阻止合金的再结晶,使合金挤压后纤维状组织;均匀化处理可使Mg2Si溶及针状β－AlFeSi相转化为粒状α－AlFeSi相;同时有利于细小时效析出相的析出,从而提高合金的强度。     

Ce对汽车用Al-Mg-Si-Cu合金时效析出行为的影响

采用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机、显微硬度测试和能谱分析仪研究了不同Ce含量的Al-Mg-Si-Cu合金的时效析出行为。结果表明,在Al-Mg-Si-Cu合金中加入Ce,产生了新的析出相(CeAlSi),细化了Al(Fe、Mn)Si相。时效析出阶段,Al-Mg-Si系合金的析出序列为过饱和固溶体-Mg/Si原子团簇→G.P.区的形成→针状的β″相→短棒状的β′相→板条状的β相或者Q′相。添加稀土Ce后,Mg/Si原子团簇和G.P.区更加细小和均匀,同时针状的β″相更加细小。Al-Mg-Si-Cu-0.2Ce合金的抗拉强度达到412 MPa, Al-Mg-Si-Cu-0.4Ce合金的抗拉强度达到400 MPa,分别比Al-Mg-Si-Cu合金的抗拉强度提高了11.4%和8%。     

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。     

Cu对6082Al-Mg-Si合金时效初期析出相的影响

采用透射电镜及三维原子探针研究元素Cu对6082Al-Mg-Si合金170 ℃时效初期GP区的影响.研究结果表明:添加元素Cu的Al-Mg-Si合金经170 ℃时效30 min后在合金中形成了大量由Mg、Si和Cu 3种元素组成的GP区,元素Cu的存在促进了合金时效初期GP区的形成,但并没有改变GP区中Mg和Si的摩尔比,Cu原子存在的GP区中Mg和Si的摩尔比仍然接近1.添加元素Cu的合金经170 ℃时效30 min后,合金中还出现短针状的预β″相.     

含β"-Mg5Si6相Al-Mg-Si合金深冷环境强塑双增原子级机理(英文)

采用分子动力学方法研究β″-Mg₅Si₆析出相体积分数及深冷温度对Al-Mg-Si合金纳米力学特性的影响。模拟结果表明，与纯Al的峰值应力相比，当温度为77 K、β″析出相体积分数为0.107时，Al-Mg-Si合金的峰值应力提高97.05%。当β″析出相体积分数为0.107时，与300 K下样品的峰值应力相比，在27 K下该样品的峰值应力可提高23.55%。研究结果表明，深冷环境有助于提高总位错密度，使样品能够承受更大的应力，这为含β″相的Al-Mg-Si合金提供额外强度和韧性。降低温度可以明显抑制孔洞的萌生和生长(生长率27 K时下降88.5%)，从而提高Al-Mg-Si合金的塑性。     

2A97铝锂合金双级时效研究

通过TEM分析和常规力学性能测试,研究双级时效工艺对2A97铝锂合金组织和性能的影响,以优化合金强度和塑性匹配。结果表明:随预时效温度升高,双级时效基体由形成θ′/θ″相和δ′相为主的组织转变为形成T1相、θ″/θ′和δ′相为主的组织。135℃预时效、双级时效基体形成大量细小的θ′/θ″相和δ′相,T1数量少。晶界和亚晶界T1数量多,尺寸小,晶界和亚晶界θ′/θ″无析出带宽度窄。155℃预时效、双级时效可在基体形成以T1相为主的组织,且数量多,尺寸大,均匀分布,T1相、θ″/θ′和δ′相的联合强化作用使合金具有高的强度。     

Mg含量对高真空压铸AlSi10MgMn合金时效强化的影响

完成不同Mg含量Al Si Mg Mn合金高真空压铸实验,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对合金微观组织进行分析,得出不同Mg含量下时效析出β″相的密度,并讨论其对力学性能的影响。通过差示扫描量热法(DSC)对不同Mg含量的合金时效析出动力学进行分析,结合Arami-Johnson-Mehl方程计算析出相的析出动力学参数。结果表明:Mg含量较少时,时效强化效果不明显,随着Mg含量的提高,时效强化效果逐渐提高;Mg含量的增加显著提高合金中β″相的数密度,β″相为合金时效强化的主要影响因素;随着Mg含量的增加,达到峰值时效的时间越长,且β″相析出激活能增大。     

过量Mg、Si元素对6101电工导线性能影响及机制

通过电导率测试、拉伸试验、XRD、显微组织分析的方法研究了过量Mg、Si元素对6101铝合金导线强度及导电率的影响。结果表明:Mg过量0.15%的6101合金时效后,由于Mg在Al基体中有很大的固溶极限,大量的过剩Mg依然存在于基体中,在增加基体畸变程度的同时还会降低强化相在基体中的溶解度,使强化相容易从基体中析出并长大粗化,对合金时效强化的效果和导电率有不利的影响;Si过量0.13%、0.05%的6101合金时效后,过剩Si原子会从基体中析出,减小基体的晶格畸变,有利于导电性能的提高;过剩Si的存在可促进β″相的析出,增强合金时效强化效果与速率,且Si过量0.13%合金效果强于Si过量0.05%合金。     

多重时效析出第二相对Al-Mg-Si合金电导率的影响

电导率的变化能够灵敏地反应Al-Mg-Si合金的时效析出过程,然而溶质原子及时效析出第二相对电导率的单独影响尚不清楚。Al-Mg-Si合金中含有3种成分和形貌不同的第二相。通过实验及模型化系统地研究Al-Mg-Si合金中多重析出第二相对其电导率的影响。结果表明:由于棒状β″相或针状β′相能够分别在473和523 K时有效地阻碍传导电子的移动,因此Al-Mg-Si合金的电导率主要依赖于棒状β″相(T=473 K)或针状β′相(T=523 K)的影响。模型预测结果与实验结果吻合良好,验证了模型的有效性。     

预时效时间对Al-Mg-Si铝合金性能的影响

研究了在70℃预时效不同时间对6000系Al-Mg-Si铝合金人工时效后性能的影响.结果表明,随预时效时间的延长,6000系铝合金在170℃人工时效后强度下降,韧性提高,合金晶界处无析出带宽度减小,析出物大部分仍为随机型的β”相,平行四边形的β”相无明显增加.     

Mn和Zr对新型Al-Mg-Si-Cu合金组织与性能的影响

研究了Mn和Zr对新型Al-Mg-Si-Cu合金的显微组织和机械性能的影响，并采用XRD，EDAX和TEM分析了合金中析出相的类型和成分。结果表明：单独添加Zr，合金的强度降低，塑性提高；复合添加0.3％Mn和0．08％Zr，合金-T6的组织中出现了大量的粒状或条状AlCrMnFeSi相，合金的强度和塑性均有所提高；继续增加Mn和Zr的含量，由于合金中时效强化相——Mg2Si数量的显著减少和粗大AlCrMnFeSi相的增加，造成合金性能下降。     

Al-Mg-Si合金中针棒状析出相时效析出动力学及强化模拟研究

通过与计算相图数据库相耦合,建立了Al-Mg-Si三元合金体系中针棒状析出相时效析出动力学和时效强化模型,考虑了析出相形貌对形核、生长、粗化以及强化效果的影响.通过该模型可以获得不同时效工艺下析出相微观组织特征参数的变化及对应的屈服强度变化.利用该模型模拟了Al-Mg-Si合金在不同时效工艺条件下的时效析出过程和屈服强度变化,并与实验结果及Lifshitz-Slyozov-Wanger粗化模型计算结果进行了对比.基于模型研究并分析了析出相长径比、界面能、合金元素含量以及析出相成分对Al-Mg-Si合金时效析出动力学和强化效果的影响.结果表明:不同的界面能和长径比会影响形核密度和析出相尺寸,进而影响合金的屈服强度.增加基体中Mg含量可以促进时效析出,提高合金屈服强度,而基体中Si含量的增加对合金屈服强度并不产生明显影响.     

热处理对含Si蒙乃尔合金组织及硬度的影响

研究了热处理工艺对含Si蒙乃尔合金组织及硬度的影响。结果表明:固溶温度在820～1120℃之间,合金随着固溶温度的升高,晶界处的β-Ni3Si相的数量明显减少;当固溶温度达到1020℃时,晶界处β-Ni3Si相完全溶解;随着固溶温度的进一步升高,当温度达到1120℃时,晶界因熔化而出现了鱼骨状过烧组织。时效温度在500～700℃之间,合金随着时效温度的升高,合金中的β-Ni3Si强化相的数量逐渐增加,硬度也随之增大;在时效温度为600℃时,β-Ni3Si强化相析出的数量最多,合金硬度最高;时效温度为700℃时,合金中的部分β-Ni3Si相聚集长大,合金硬度降低。