Cu元素含量对Al-Zn-Mg-Cu系合金析出行为的影响

采用热力学模拟手段研究了Al-Zn-Mg-Cu系合金中不同Cu含量对析出相GP区及η'相的析出规律。结果表明,GP区及η'相中含部分Cu元素;在120℃和160℃时效时,随Cu元素含量从1.9%(质量分数,下同)增加到2.5%,GP区含量有所降低分别从2.65%和1.11%降低到2.60%和1.02%,而η'相含量有所增加,分别从6.71%和6.52%增加到7.25%和7.07%。当强化相η'相含量达到6.5%时所用时间随Cu含量的增加而减少,当Cu含量从1.9%增加到2.5%时,120℃和160℃所用时间分别从23 h和5 h缩短到16 h和2.8 h。不同Cu含量下GP区和η'相的鼻尖温度区间分别为150℃和330℃,基本保持不变,临界冷却速率基本保持在16℃/s,说明Cu含量对合金的淬火敏感性影响较小。     

时效温度和时间对新型Al-6Zn-1.1Mg合金组织性能的影响

采用维氏硬度仪、透射电镜、拉伸试验机和电导率测量仪,研究了时效温度和时间对新型Al-6Zn-1.1Mg合金组织与性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,Al-6Zn-1.1Mg合金基体中先后沉淀析出GP区、η′相(亚稳相MgZn₂)和η相(稳定相MgZn₂)。GP区和η′相均可阻碍位错运动,对合金起到很好的强化作用。当GP区的数量达到最多时,合金的强度和硬度达到第一个峰值。当GP区转变为η′相时,合金的强度和硬度达到第二个峰值。当η′相转变为η相后,合金的强度和硬度开始出现下降。随着时效温度的升高,GP区、η′相和η相的析出逐渐加快,使合金强度和硬度达到两个峰值的时间逐渐缩短,并且两个峰值之间的时间间隔也逐渐缩短。时效温度为120 ℃时,合金强度和硬度的第二峰值高于第一峰值。当时效温度高于120 ℃时,合金强度和硬度的第二峰值低于第一峰值。     

800 MPa级超高强度铝合金的时效析出行为

采用硬度、电导率、室温拉伸测试方法,研究110~140℃范围内时效不同时间后新型铝合金性能的变化。利用透射显微镜(TEM)观察合金的组织形貌特征。结果表明:该新型铝合金最佳的时效工艺为110℃保温24 h,此条件下合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为808,785 MPa与6.9%。时效温度是影响合金析出相种类、密度和尺寸的主要因素。在110℃时效时,合金主要的析出相是GPⅠ区、GPⅡ区和亚稳η′相。110℃时长时间(直至96 h)时效后,GPⅠ区和GPⅡ区仍能稳定存在。与110℃时效相比,在140℃时效时,析出过程加速。当140℃时效4 h后,未观察到GP区的存在,主要的析出相为η′相;140℃时效24 h后,主要的析出相为η′相和η相。     

热处理对7A85铝合金组织和性能的影响

采用室温拉伸测试,电导率测试,晶间腐蚀及透射电镜等手段研究不同时效制度对7A85铝合金显微组织,力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经过峰时效(120℃/24h)处理,抗拉强度,伸长率和电导率分别达到760.8MPa,8.9%和29.7%IACS;合金的主要强化相为GP区,峰时效(T6)合金晶内分布着大量细小而弥散的GP区和少量的η′相。双级时效(120℃/8h+165℃/12h)时,合金抗拉强度及电导率分别达到597.7MPa和38.1%IACS,且随着时效时间的延长,晶间析出相长大粗化,PFZ带宽化,晶间腐蚀敏感性降低。因此,采用120℃/8h+165/12h双级时效可以获得较好的综合性能。     

Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效后的性能

用差示扫描量热分析(DSC)、硬度分析、透射电镜(TEM)、三维原子探针(3DAP)分析等手段研究了Al-Zn-Mg-(Cu)合金线性升温时效析出相的析出规律、性能变化和Cu对合金的影响。结果表明:随着时效温度的提高Al-Zn-Mg合金和AlZn-Mg-Cu合金的硬度先上升达到峰值然后下降,Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度高于Al-Zn-Mg合金。线性升温峰时效后两种合金的主要析出相为η'相,都含有少量的GP区和η相。Cu的添加改变了析出相的化学成分和结构,延缓了亚稳相向平衡相的转变。     

回归再时效中预时效温度对7050铝合金应力腐蚀性能的影响

采用硬度测试、电导率测试、慢应变速率拉伸、透射电镜和扫描电镜等方法,研究了回归再时效热处理工艺中预时效温度对7050铝合金微观组织和应力腐蚀性能的影响。结果表明:随着预时效温度升高,回归再时效后7050铝合金晶内析出相从以GP区为主转变为以η′相为主,晶界析出相逐渐粗化,晶界变得不连续分布,合金应力腐蚀敏感性降低;但晶界无沉淀析出带宽度增加,120℃时达到140nm,易导致应力集中和阳极溶解,合金抗应力腐蚀性能下降。预时效温度为80℃,即稍微欠时效时,7050铝合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6s-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为473.5MPa,伸长率为10.67%,应力腐蚀指数为0.05824。     

添加Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化和析出行为的影响

采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明：添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度，但也降低了β″相的析出速度，从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬度。过时效阶段，含Sn合金的高析出相密度提高了低Mg/Si比合金过时效硬度。对于高Mg/Si比合金，添加Sn不仅增加合金的析出相密度，同时也提高了β″相的析出速度，从而增加了合金的硬化速度和峰时效硬度。     

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。     

时效早期Al-Mg-Si合金的组织和析出相的演变

用显微硬度测试、差示扫描量热法(DSC)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察等手段研究了Al-Mg-Si合金人工时效过程中的硬化、组织变化以及早期析出相的演变。结果表明：在170℃时效的合金具有更高的峰值硬度。在时效初期晶内析出高数量密度的溶质原子团簇和GP区,合金的硬度显著提高。在170℃处理4 h后合金的硬度达到峰值,此时晶内析出相以针状β″相为主,β″相与Al基体界面三维共格应变是合金强化的主要原因。同时,晶界析出相呈断续分布状态。随着时效时间的增加β″相开始粗化,晶界析出相的连续程度降低。在过时效阶段晶内析出相的严重粗化和数量密度的降低,使合金的硬度剧烈降低。在时效的初始阶段,合金的析出序列为过饱和固溶体→球形原子团簇→针状GP区→针状β″相。     

Zn对Al-Mg-Si合金时效析出相稳定性影响的第一性原理研究

6000系Al-Mg-Si合金综合力学性能优良,具有比强度高、成型性能好、焊后表面质量高、耐腐蚀性好等特点,目前已经广泛应用于制造汽车车身板材。该系合金为可热处理强化合金,可以通过提高合金的时效响应速度,使合金在时效过程中获得尽可能大的强度提升。目前常用的措施是在合金中添加少量的Zn元素来促进时效析出,但Zn对合金时效析出相稳定性的影响却尚不明确。因此,本工作主要采用第一性原理计算的方法,计算了添加Zn的Al-Mg-Si合金中可能形成的Mg-Si相(包括Mg-Si GP区、β″相)和Mg-Zn相(包括Mg-Zn GP区、η′相)的晶格常数、形成焓。其中Mg₂Si₁Al₃、Mg₂Si₃Al₆、AlMg₄Si₆、Mg₁Si₁四种可能的Mg-Si GP区晶胞的形成焓从大到小为Mg₂Si₁Al₃、Mg_2...     

7150铝合金型材三级时效热处理工艺研究

采用拉伸力学试验机、电导率测试仪、应力腐蚀测试和透射电子显微镜分析回归时效、回归时效升温速率和冷却方式对7150铝合金性能的影响。研究表明,回归时效采用185 ℃/100 min的RRA热处理工艺时,合金具有较高的电导率(36.7~37.4%IACS)和较少的强度损失(抗拉强度620~640 MPa,屈服强度590~610 MPa)。65 ℃/h升温至回归时效和回归时效风冷降温至120 ℃的RRA热处理可提高合金电导率,降低合金强度;预时效后空冷1 h再185 ℃回归时效和回归时效水冷的RRA热处理可提高合金强度,降低合金电导率;通过TEM明场像观察,回归时效采用185 ℃/100 min的RRA热处理工艺时7150合金晶内析出大量的GP区,晶界析出不连续的较粗大的η相,这种显微组织既保证了T6状态的强度又使合金具有较好的抗腐蚀性能。     

GH199合金短期时效行为的研究

采用透射电镜(TEM)、布氏硬度实验研究GH199合金在650～1000℃温度区间内1～24h的短期时效行为.结果表明:在时效过程中γ'相形态经历椭圆形→球形→方形的转变,随着时效时间的延长γ'相尺寸逐渐增加;在700～800℃温度范围内进行时效处理,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐趋于恒定,而在850～1000℃温度范围内时效时,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐下降;合金在800℃时效时,合金硬度达到最大值HB388,且随着时效温度的升高,合金达到峰值硬度所需时间由8h缩短为2h.     

GH742合金中γ''''相粗化动力学研究

采用场发射扫描电镜观察和定量金相分析等方法,研究了GH742合金在900,950,1050℃时效时,基体中γ'相的粗化规律.结果表明:合金在一定温度时效时,基体中初期析出的高密度细小γ'相随时效时间延长逐渐长大为低密度粗大γ'相,即发生Ostwald熟化;在1050℃时效2880min后γ'相形貌出现方化并沿一定方向排列;合金在时效过程中γ'相长大规律符合传统的LSW理论,并且随时效温度增高,γ'相粗化速率增加;用作图法得出了GH742合金中γ'相粗化激活能为(289.53±1.48)kJ/mol,这同Al,Ti等元素在Ni中的扩散激活能相当,说明GH742合金中γ'相的长大粗化主要由Al,Ti等元素在Ni基体中的扩散所控制.     

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。     

Zn对Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金热压缩行为的影响

本研究对均匀化后的Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr(x=0,0.3,0.7,1.5,质量分数/％)合金进行温度为350～500℃、应变速率为0.002～1 s-1的热压缩实验,对合金显微组织进行分析,计算了合金的热变形激活能,构建并分析了合金的热加工图.结果表明:Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金热变形发生了动态回复和动态再结晶,峰值应力都随Zn含量的增加而增大;流变应力随温度的升高或应变速率的降低而升高.在应变量小于0.4时,流变应力随Zn含量增加而增加,当应变量达到0.4后流变应力随Zn含量增加先增加后降低,在Zn含量为0.7％时流变应力达到最大值;少量Zn(0.3％)的加入就能明显提高合金的热变形激活能,但进一步增加Zn的含量(0.3％～1.5％)对合金激活能几乎没有影响;通过热加工图确定了合金适合的热加工工艺范围;Zn元素能够减小合金失稳区范围,减缓合金再结晶进程的同时细化了合金组织,当Zn含量为0.7％时合金的可热加工性最好.     

高体积分数SiCp/7075Al复合材料的时效析出行为

高体积分数SiC颗粒增强7系铝基复合材料(SiCp/7XXXAl)具有高比强度比刚度等特点,因此适宜作为结构件在航空航天、汽车等领域应用。本文采用压力浸渗法制备了45vol.%的SiCp/7075Al复合材料,并对复合材料和基体合金的时效行为进行了系统的研究。DSC分析结果发现复合材料的η′相和η相的放热峰分别比基体7075合金降低了4.4℃和0.5℃。复合材料与7075铝合金达到峰时效的时间均为9h,峰时效时复合材料与基体7075铝合金的硬度分别提高了38.7%(从213.4到296HB)和107.6%(从98.2到203.9HB)。颗粒的加入使得基体中的位错密度显著增加,这有利于析出相的形核。但另一方面,合金元素在界面的偏聚会抑制析出相的析出。因此,SiCp/7075Al复合材料的析出行为是两方面共同作用的结果。     

热处理对Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金组织及力学性能的影响

以真空非自耗电弧炉制备的低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金为对象,研究了不同冷却速率下固溶及时效温度对合金组织及性能的影响,发现固溶温度主要影响初生α相的含量.固溶冷却方式影响α的类型.单相区固溶时,初生α相消失,β晶粒内出现α片层集束,固溶淬火组织主要由残余未转变的β相以及针状的α';随着固溶温度的升高,针状马氏体α'相增多;两相区固溶后,时效组织均有固溶时产生的α相、时效α相以及残留的β相.时效温度较低时,α相形核能较低,元素扩散困难,需借助过饱和β相析出弥散相形核,因而针状α相细小而弥散;时效温度升高,α相形核以及长大驱动力大,时效α相易长大变粗.经固溶时效处理,合金强度随着温度升高先小幅升高后显著降低,塑性先增大后因晶界粗化以及粗片状α集束而降低.     

Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响

为了解Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响,采用扫描电镜观察了合金经长期时效后的样品微观组织,并利用透射电镜分析长期时效后析出的新相.实验结果表明,质量分数为1%～4%Re的合金经热处理后,组织由γ相、γ’相和碳化物MC、M23C6组成,当Re含量达到4%时,晶内析出了针状的M23C6.经长期时效后,随Re含量增加,合金中γ'相长大速率下降,合金的组织稳定性恶化,900℃超过1 000 h时效的含4%Re合金中出现针状σ相.因此,所研究合金中Re的含量应低于4%.     

淬火速率对7055铝合金组织和力学性能的影响

通过常温力学性能测试和透射电镜(TEM)研究了淬火速率对7055铝合金组织和力学性能的影响.结果表明,一定时效条件下,合金的力学性能随淬火速率降低而下降.组织观察发现,淬火速率小时,合金在冷却过程中于A l3Zr粒子和晶界非均匀形核析出粗大η平衡相,降低固溶体过饱和程度,削弱时效强化效果.时效时这些粗大η平衡相继续长大并在周围形成无沉淀析出带.晶界无沉淀析出带宽度随淬火速率降低而增大.对合金力学性能下降的原因进行了分析和探讨.     

弹性合金的高温长时效行为

本文对几种常用的弹性合金的高温长时效行为进行了研究,弄清了组织变化规律和高温稳定性能,找出了提高现有弹性合金的使用温度的途径.试验合金在高温长时效过程中,晶内球状γ'相长大;同时发生γ'→η相转变。大于850℃的高温时效可由基体直接折出η相.有些合金可能出现有害的 TCP 相。适当提高固溶温度;减少时效前的变形度;适当变动化学成分等,可提高合金高温稳定性,从而将使用温度提高.