Fe含量对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用不同压力的挤压铸造方法制备了不同Fe含量的Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金,研究了Fe含量和压力对挤压铸造合金组织和力学性能的影响,并重点分析了合金的断裂行为.结果 表明:铸态下,合金中富铁相为汉字状A16 (CuFe),T4热处理后,富铁相A16(CuFe)部分转变为富铜的Al7 Cu2 Fe相.相比重力铸造合金,挤压铸造高铁含量Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金力学性能得到显著的提升,降低了富铁相的危害,这主要归因于压力作用下组织细化和铸造缺陷的减少.75 MPa压力下,含铁量为0.55 mass％的合金经T4热处理后的抗拉强度为464 MPa,屈服强度为325 MPa,伸长率为8.9％.     

高Fe、Si杂质含量的挤压铸造Al-Cu合金组织和力学性能研究

采用扫描电子显微镜、拉伸性能测试、定量金相、电子探针波谱分析、透射电子显微镜等技术研究了高Fe、Si杂质含量的挤压铸造Al-Cu合金的组织与力学性能。结果表明:随着杂质Fe和Si含量的增大,合金的力学性能下降,而伸长率下降得非常显著,这主要由于Fe、Si含量增大导致富铁相急剧增多、尺寸增大,合金中铸造缺陷的增多以及铝基体的增强相的减少。当挤压压力由0 MPa增大至75 MPa时,合金的力学性能得到显著的改善,尤其是合金的伸长率,这主要是由于压力导致的富铁相尺寸的细化,铸造缺陷的减少以及铝基体中增强相的增多。在挤压铸造75 MPa条件下,经过T5热处理后,杂质Fe和Si含量分别为0.5%时,铝铜合金的伸长率仍高达8.2%,此时依然保持较高的强度。     

挤压铸造不同Fe含量Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和力学性能

通过力学性能测试、金相和扫描电镜分析等手段,研究了不同Fe含量挤压铸造Al-7.8Zn-2.5Mg-1.6Cu合金的微观组织和力学性能。结果表明,挤压压力由0增大到75 MPa时,0.4%Fe含量合金的力学性能逐渐接近0.1%Fe含量合金的力学性能。同时,随着挤压压力的增大,富Fe相的分布形态由晶界处的聚集分布逐渐变为离散的短杆状均匀分布,增大挤压压力明显降低Fe对材料力学性能的有害影响。     

挤压铸造对Al-Cu合金显微组织及溶质分布的影响

研究了挤压铸造工艺条件下,工艺参数对Al-5Cu-0.4Mn合金显微组织及Cu元素分布的影响。结果表明,合金在25MPa压力下成形时,初生α-Al晶粒尺寸得到明显细化;浇注温度越高组织变得越粗大;升高模具预热温度,晶粒尺寸增大且分布不均匀。挤压铸造改变重力铸造条件下Cu的逆偏析现象,从铸件边缘往心部的Cu含量呈现增加的趋势,主要原因为晶间富铜液相在压力的强制补缩下,通过枝晶骨架通道被挤向铸件内侧。Cu在α-Al基体中的固溶度随着压力的增大而增加;沿径向远离铸件心部,α-Al晶内Cu含量逐渐增加。在挤压力为100MPa、浇注温度为680～730℃、模具温度为200℃的工艺条件下,可获得晶粒细小、组织致密、宏观偏析少的Al-5Cu-0.4Mn合金挤压铸件。     

挤压铸造对Al-Cu合金性能的影响

针对Al-Cu系合金,采取不同的成分配比及铸造,挤压铸造两种方法加工的试样进行实验,主要考察了配料成分,加工工艺及热处理工艺对合金力学性能的影响,发现试样在挤压铸造工艺下的组织及塑性较铸造的工件性能好,可提高组织致密性,硬度增加,力学性能得到改善。     

挤压铸造对Al-Mg-Sc-Zr合金组织及力学性能的影响

为提高Sc在Al-Mg-Sc-Zr合金中的利用率,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及拉伸试验等手段,研究了挤压铸造对Al-5.36Mg-0.40Mn-0.16Sc-0.14Zr合金沉淀相析出行为及相关力学性能的影响。结果表明,与金属型铸锭相比,挤压铸锭的晶界析出相分布更加弥散,初生微米级Al3(Sc,Zr)相的长大受到抑制,晶粒尺寸略有长大。不经过热处理,挤压铸锭的抗拉强度与伸长率都明显高于金属型铸锭,而屈服强度相当;经过350℃×12h时效处理后,挤压铸锭与金属型铸锭的基体中均析出纳米级的二次Al3(Sc,Zr)相,但挤压铸锭基体中析出的纳米级Al3(Sc,Zr)相更多,沉淀强化作用更加明显,其屈服强度比金属型铸锭高出约26MPa。     

Mn、Fe质量比对挤压铸造Al-Cu合金组织与性能的影响

研究了不同Mn、Fe质量比和挤压压力对Al-Cu合金显微组织与力学性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,不同w(Mn)/w(Fe)的Al-Cu合金中主要存在4种富Fe第二相,即鱼骨状AlmFe、块状ɑ-Fe和Alm(FeMn)相以及针状β-Fe相;挤压压力为70 MPa时,合金中富Fe相相较于压力为0时更加细小和分散,且合金中针状β-Fe相在w(Mn)/w(Fe)为0.8时基本消失;而挤压压力为0,w(Mn)/w(Fe)为1.6时才基本消失;随着合金中w(Mn)/w(Fe)和挤压压力的增加,富Fe相圆整度提高,但是并不能显著改变合金中鱼骨状富Fe相的尺寸;挤压压力为0,Al-Cu合金在w(Mn)/w(Fe)为1.6时取得力学性能最佳值,而挤压压力为70 MPa时合金的最佳力学性能出现在w(Mn)/w(Fe)为1.2时。     

Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%;随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。     

Sc对铸造Al-Li合金组织演变及力学性能的影响

研究了Sc合金化对铸造Al-Li-Cu-Mg合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%的Sc对合金晶粒细化效果显著,同时Sc合金化还会促进时效态合金基体中核/壳状复合结构粒子的析出。在室温及200℃下拉伸时,含Sc合金显示出更优异的强塑匹配性,这归因于细化强化和沉淀强化（δ′-Al3Li相及核/壳状复合结构粒子）的综合作用;当拉伸试验温度升高至300℃时,晶界弱化效应使含Sc合金的强度急剧下降而伸长率显著提升。断口形貌观察发现,基准合金室温的断裂模式为准解理断裂,温度对合金的断裂模式无显著影响;含Sc合金室温的断裂模式为典型的沿晶断裂,200℃下该合金的断裂模式转变为沿晶和穿晶混合断裂,拉伸试验温度提高至300℃,断裂模式最终变为微孔聚集型断裂。     

变质处理对Al-Cu合金力学性能与组织的影响

采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和拉伸力学性能测试等手段,研究了La和Pr复合变质对Al-Cu合金力学性能以及显微组织的影响,并分析了La和Pr的存在形式与作用机理。结果表明,不同时效温度下La+Pr复合变质AlCu合金的峰值硬度都要高于未变质Al-Cu合金,165℃×10h为适宜的时效热处理制度;La+Pr复合变质Al-Cu合金的常温抗拉强度和伸长率都要明显高于未变质Al-Cu合金,且0.2%的La+0.1%的Pr复合变质Al-Cu合金的室温抗拉强度和伸长率取得最大值,高温抗拉强度和伸长率都要高于相同温度下未变质Al-Cu合金,其主要强化机制为细晶强化和第二相强化。     

Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸性能和硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究不同Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0时,随着Si含量的增加,凝固后期形成的富铁相阻止液相补缩,形成缩松组织,导致合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都下降;当挤压压力为75MPa时,随着Si含量增加,缩松组织消失,虽然细小和分散的α-Al15(Fe Mn)3(Si Cu)2相和Al2Cu相数量增多,但Al6(Fe Mn Cu)相消失,有利于晶界强化和阻止裂纹的扩展,使得合金的抗拉强度和屈服强度增加;虽然富铁相数量的增加使得合金伸长率降低,但挤压铸造工艺减缓了伸长率降低的趋势。当挤压压力为75 MPa和Si含量为1.1%(质量分数)时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度为232 MPa,屈服强度为118 MPa,伸长率为12.4%。     

变质处理对铸造ZL205合金组织演变及力学性能的影响

研究了Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金孕育剂对铸造ZL205合金显微组织、纳米级析出相和力学性能的影响规律,揭示了非晶合金孕育剂对ZL205合金的晶粒细化和力学性能提高的作用机理。结果表明:随着保温时间的延长,Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5含量分别为0.1%、0.2%和0.5%的变质ZL205合金的平均晶粒尺寸呈现先减小而后增加的趋势,在保温时间为45 s时取得晶粒尺寸最小值,且0.2%Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理ZL205合金在保温45 s时的细化效果最好;Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理不会使ZL205合金中形成新的物相;0.2%Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理可以使得ZL205合金中纳米级θ'析出相的数量增多、尺寸变小且分布更加均匀;不同含量Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理ZL205合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率都要高于未变质ZL205合金;0.2%Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理ZL205合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率在保温时间为45 s时取得最大值;Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5变质处理ZL205合金的强化机制主要为细晶强化和第二相强化。     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。     

Fe含量对反重力铸造ZL210A合金组织与力学性能的影响

采用反重力浇注方式,研究了不同Fe含量对ZL210A合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,在避免其他因素影响的前提下,伸长率随Fe元素含量的提高而显著降低,抗拉强度次之,硬度基本不随Fe元素含量的变化而变化。随着Fe元素含量的增加,ZL210A中针状含Fe未溶相逐渐增加,导致伸长率和抗拉强度降低。     

Mn含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响(英文)

采用拉伸性能测试、光学显微镜、扫描电镜和定量金相测试手段研究Mn含量对不同压力下挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0MPa,Mn/Fe质量比达到1.6时才能将针状β-Fe相(Al7Cu2Fe)完全转变成汉字状α-Fe相(Al15(FeMn)3(CuSi)2)。而对于挤压铸造,当挤压压力为75MPa时,在Mn/Fe质量比为0.8时就可以将β-Fe相完全转变成α-Fe相。挤压铸造合金中需要的Mn含量较低,即Mn/Fe质量比较小,这主要是由于在挤压压力下富Fe相的细化以及相比例的减少。然而,加入过量的Mn将导致合金力学性能的下降,这是因为过量的Mn将导致α-Fe相的增多及这些多余的硬脆相导致的孔洞增多。     

碳含量对XH35BT高温合金组织演变和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和室温拉伸等手段研究了碳含量对XH35BT变形高温合金组织演变和力学性能的影响规律。结果表明:随碳含量升高,枝晶界析出的一次Ti C数量增多,且尺寸增大。这些碳化物在后续热变形过程中随金属流动而破碎,成为阻碍晶界迁移的钉扎质点,导致固溶组织随一次Ti C数量增多而细化。碳含量升高会降低球状Ni3Ti强化相的形核率,强化相尺寸和间距增大,析出强化效应弱化,导致合金强度大幅降低。考虑综合力学性能,该合金的碳含量应控制在标准成分的中下限(0.05wt%),以促进析出强化。     

Cu含量对重力铸造Al-Cu-Mg-Sc合金组织及力学性能的影响

在重力铸造条件下制备了不同Cu含量(4%~6%,质量分数,下同)Al-Cu-Mg-Sc合金,采用500 ℃×4 h＋520 ℃×6 h的双级固溶,水冷后进行175 ℃×5 h时效。通过维氏硬度测试、室温拉伸性能测试试验、扫描电镜分析(SEM)等手段,研究了不同Cu含量对试验合金显微组织和力学性能的影响,进而优化Al-Cu-Mg-Sc铝合金成分。结果表明,经热处理后,随Cu含量从4.26%提高至5.58%,Al₂Cu析出相含量持续提高,热处理后合金屈服强度从191 MPa提升至216 MPa,抗拉强度从323 MPa提升至355 MPa,伸长率维持在13%附近。然而,当Cu含量较高时(6.13%),微观组织中Al₂Cu相体积分数较高,固溶后进入基体的Al₂Cu相数目有限,有大量Al₂Cu相残留在晶界处,经过时效处理后,合金的强化效果不能随Cu含量的增加而继续提升。因此整体上,随Cu含量提高,时效态高Cu含量合金的硬度和抗拉强度先增加随后趋于平稳,断后伸长率呈现先增加后降低的规律。Cu含量为5.58%的铸造Al-Cu-Mg-Sc铝合金时效后获得最佳综合性能,其硬度为117 HV,抗拉强度和屈服强度分别为355 MPa、216 MPa,断后伸长率为13.5%。     

挤压铸造对A356.2合金微观组织和力学性能的影响

通过分析比较不同热处理条件下挤压铸造A356.2合金组织中气孔数量、共晶Si尺寸和形貌以及第二相尺寸的变化,研究了析出相和组织缺陷对合金力学性能的影响。结果表明,伸长率的大小主要与气孔率和共晶Si的球化效果有关,气孔率越低、共晶Si形状系数越大,则合金的伸长率越高,其中合金的气孔率占主导因素,而屈服强度和抗拉强度的大小主要与Mg2Si强化相的析出尺寸有关,尺寸越大则强化效果越差。     

镁含量对挤压铸造Al-10Si-2.5Cu-xMg合金显微组织及力学性能的影响

通过添加不同含量的镁制备出Al-10Si-2.5Cu-xMg(x=0.5%,1.0%,1.5%和2.0%)合金,研究镁含量对Al-10Si-2.5Cu合金组织及力学性能的影响。结果表明:随着镁含量的增加,铸态合金显微组织中的共晶硅得到了细化,而T6热处理使得合金显微组织中的硅相溶断并且球化;当镁含量为1.5%时,铸态和T6态合金的抗拉强度分别达到最大值290 MPa和305 MPa;铸态合金的硬度在镁含量为2.0%时达到最大值112 HV5,T6态合金的硬度在镁含量为1.5%时达到最大值127 HV5;铸态合金的拉伸断口中存在一定量的解理面和少量的韧窝,断裂方式由准解理断裂向脆性断裂转变。     

Sn对Al-Cu合金微观组织与力学性能的影响

采用透射电镜分析和单轴拉伸性能测试,对比研究了不同Sn添加量(0,0.05%,0.10%)对Al-2.5Cu合金时效析出微观组织以及力学性能的影响。结果表明,随着Sn的添加,Al-Cu合金中Al2Cu沉淀相颗粒的尺寸减小,同时密度增大,显示出明显的微合金化效果。与微观组织演变相对应,合金的屈服强度随Sn的添加而大幅提高,0.1%的Sn添加后合金在473K下的峰值时效屈服强度提高近50%,但是合金的塑性随Sn的添加而降低。