大尺寸Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭均匀化工艺研究

为了解决生产过程中大尺寸Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭的均匀化问题,利用金相分析、热分析、扫描电镜和透射电镜观察等方法,研究了不同均匀化工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金超大铸锭组织及过烧现象的影响。研究结果表明:合金铸锭在420℃均匀化4 h后,基体中析出了大量弥散分布的Al_3Zr相,继续提高温度,合金铸锭在475℃均匀化时发生了过烧现象。经470℃/8 h均匀化后合金的低熔点峰值向高温方向移动,枝晶组织以及富Zn、Mg相基本消失,能谱显示残留第二相主要由富Cu、Mg相和富Cu、Fe相组成,过烧温度达到480℃。为进一步减少富Cu、Mg相的影响,继续提高温度到478℃时,未发现过烧现象,第二相含量进一步减少。本研究确定了Al-Zn-Mg-Cu合金超大铸锭的均匀化温度为420℃/4 h+470℃/8 h+478℃/12 h,此时铸锭未出现过烧现象,第二相含量明显减少。     

晶化分数对钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响

目的 研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法 首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化动力学,然后根据得到的等温晶化规律制备不同晶化体积分数的非晶复合材料,并通过静态热机械分析(TMA)表征其热塑性成形能力。结果 Ti45Zr20Be29Fe6在406 ℃与411 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间增大的形核长大过程;Ti45Zr20Be29Cu6在370,375,380,385 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间减小的形核长大过程;XRD物相分析表明,等温处理后Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的析出相分别为β-Ti和α-Ti2Zr;两种内生复合材料的热塑性成形能力均随晶化相体积分数的增大而降低,且Ti45Zr20Be29Fe6基体复合材料的热塑性成形能力比以Ti45Zr20Be29Cu6为基底的复合材料更好。结论 晶化分数增加会降低钛基非晶复合材料的热塑性成形性能,且其影响程度与复合材料的基体和晶体第二相的特性有关。     

Cu-Cr-Zr-Y合金时效析出行为研究

研究了时效参数和变形量对 Cu 0. 39Cr 0.11 Zr 0. 41Y 合金性能的影响。结果表明合金经950℃×1h固溶后,在480℃时效可获得较高的导电率和硬度;时效前对合金施以冷变形可以加速时效初期第二相的析出,并显著提高其电导率和硬度,60%变形合金 480℃×2h时效处理后,导电率和显微硬度分别为83.32% IACS 和 161Hv,而固溶后直接时效仅为70.58%IACS和112Hv。微量稀土元素 Y的加入,使Cu 0. 39Cr 0. 11Zr 0. 41Y 合金的显微硬度比 Cu 0.41Cr 0.10Zr合金提高8~10Hv,导电率略有降低。     

电沉积Cu对纳米结构Ti-16Zr合金腐蚀性能的影响

采用阳极氧化法在Ti-16Zr合金表面上制备TiO2纳米管,然后通过恒电位电沉积法在TiO2纳米管上沉积Cu,获得Cu/TiO2,并分析基体Ti-16Zr合金、TiO2纳米管以及Cu/TiO2在人工模拟体液中的耐腐蚀性能。结果表明在基体Ti-16Zr合金上形成了整齐有序的TiO2纳米管阵列,平均直径大约为110nm,管壁厚度大约为20nm。在TiO2纳米管上沉积Cu后,其表面被相对均匀且致密的微米大小的球状颗粒覆盖,出现了明显的团聚现象。TiO2纳米管和Cu/TiO2发生了点蚀,而Ti-16Zr发生了均匀腐蚀。试样在人工体液中的耐腐蚀性排序为Ti-16ZrTiO2纳米管Cu/TiO2,即基体Ti-16Zr在人工体液中的耐腐蚀性最好。     

C/C复合刹车材料防氧化涂层的性能

以氯化锌、磷酸、磷酸盐等为原料研制一种新型改性磷酸盐涂料,利用扫描电镜观察涂层C/C复合材料试样氧化前后微观结构形貌的变化,并对比研究改性前后磷酸盐涂料及以硅、硼为主的多组分陶瓷涂料涂层试样的静态防氧化性能、热震性能.结果表明:在500℃氧化100h,这三种涂层均具有良好的氧化防护性能,涂层试样最大失重率仅为1.25%;在700℃氧化30h,以及经过"900℃、3min<=>室温、2min 30次"→"1100℃、3min<=>室温、2min 10次"的连续热震实验,改性磷酸盐涂层试样的氧化失重率均最小,分别为1.76%和1.98%,远优于另外两种试样.改性磷酸盐涂料具有优异的防氧化性能和抗热震性能.     

均匀化处理对Cu-20%Fe复合材料组织与性能的影响

Cu-Fe复合材料具有低廉的成本、良好的变形能力和优异的强化效果,从而得到国内外研究者广泛的关注,但Fe在Cu基体中有很高的固溶度,且在低温下很难析出。研究了1 000℃均匀化热处理对Cu-20%(质量分数)Fe复合材料微观组织、力学和导电性能的影响规律。均匀化热处理使发达Fe枝晶发生断裂和球化,这使得在随后的形变过程中Fe纤维的尺寸减小,纤维间距细化14%~24%。经均匀化热处理的试样的强度和导电率都比未经处理的试样高4%~10%,这主要是由于均匀后热处理使得Fe枝晶球化并促进了Fe的析出。     

高温快速处理对铜基非晶合金压缩性能的影响

采用铜模吸铸法制备Cu50Zr42Al8非晶合金,并对其进行高温快速处理,通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、场发射扫描电镜(SEM)、微机控制电子式万能力学试验机研究高温处理对Cu基非晶合金结构和压缩性能的影响。结果表明,873 K处理后的试样未析出晶体相,其它试样析出相均含有Cu10Zr7和AlCu2Zr,熔点以上处理后的试样还析出了CuZr2,且随着处理温度的升高析出相的体积分数逐渐增大;铸态试样塑性和强度最好,且随着处理温度的升高断裂强度先减小后增大,1 148 K处理的试样断裂强度最低,1 223 K处理的试样断裂强度是处理后试样中最高的,且经1 198 K处理的试样是处理后的试样中唯一出现塑性的,塑性应变为0.83%。     

Mg-5Gd-4Y-0. 3Zr 合金组织和力学性能研究

目的研究均匀化、挤压及时效热处理对Mg-5Gd-4Y-0.3Zr合金组织和力学性能的影响。方法制备了Mg-5Gd-4Y-0.3Zr合金铸棒,并进行了均匀化处理和热挤压处理。对不同状态的试样进行了拉伸试验,观察了金相显微组织,采用X射线衍射方法进行了结构分析。结果铸态合金组织主要由α-Mg基体和第二相Mg5(Gd,Y)组成;经过均匀化处理后,合金的第二相发生了完全回溶,合金的力学性能得到了提升;合金经挤压后,组织得到了明显细化,在200℃保温60 h得到了强度的最大值,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为423.0 MPa,335.0 MPa与9.0%。结论Mg-5Gd-4Y-0.3Zr合金既保证了低成本,又具有优良的力学性能,适合推广应用。     

均匀化及时效处理对Al-Zn共析阻尼合金组织及性能的影响

采用井式电阻炉熔炼及真空感应熔炼的方法制备名义成分为50Al-48.9Zn-1Ti-0.1Ce(原子百分数，at%)的合金，然后在380℃保温20 h进行均匀化处理，并于150℃下分别进行1 h、2 h、4 h、6 h, 10 h的时效处理，研究了均匀化及时效处理对Al-Zn共析阻尼合金组织和性能的影响。结果表明：均匀化处理消除了原铸态组织中的枝晶偏析，此时合金主要由α-Al分布在η-Zn基体上的共析组织所构成。然而经不同时间时效处理后的合金则主要由η-Zn分布在α-Al基体上的共析组织所构成。随着时效时间的增加，α-Al相含量逐渐增加(在均匀态下以及时效1 h、2 h、4 h、6 h、10 h后α-Al相的面积百分数分别约为16.1%、40.3%、47.2%、54.7%、60.1%、68.2%),共析组织不断粗化，且其形貌逐渐从不规则片层或颗粒状向近似等轴的颗粒状而转变。随着时效时间的延长，Al-Zn共析阻尼合金的阻尼性能不断上升(对于时效10 h后的合金试样，当应变振幅为8×10^-4时，其tanδ的值约为0.052)。与均匀态下的合金相比，短时时效处理后Al-...     

Cu-Cr-Zr-Mg合金时效组织与性能

为了研究时效工艺对Cu-0.3Cr-0.15Zr-0.05Mg合金显微组织及性能的影响,在时效温度400～650℃和时效时间1～11h条件下,得到时效工艺参数与硬度和电导率的曲面关系,并利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相.研究结果表明:合金固溶后470℃时效4 h,硬度和电导率可达HV108和45 S·m-1,析出相为Cr、Cu4Zr和有序的CrCu2(Zr,Mg)相;550℃时效1 h后硬度和电导率仍具有HV106和46.8 S·m-1,析出相完全转变为Cr和Cu4Zr.     

高强高导Cu-Cr-Zr合金的微观组织与性能

Cu-Cr-Zr合金是电气化铁路接触网装备的重要材料,其抗拉强度和导电率性能要求较高。采用高频熔炼、铜模快冷、固溶处理、冷轧和退火处理制作了Cu-Cr-Zr合金样品,分析了其显微组织、抗拉强度和导电率之间的关系。在铜晶粒内部和晶界上析出的第二相Cu5Zr和其他多元化合物是Cu-Cr-Zr合金获得高强度的主要原因。固溶体中的Cr、Zr溶质含量是影响合金电阻率的主要因素,纳米及亚微米级的第二相可使合金获得较好的强度和导电性。冷轧后试样经过450℃、550℃退火处理,发现550℃退火处理后Cu-0.7Cr-0.4Zr合金的抗拉强度可达550MPa,导电率达82.5%IACS。     

均匀化处理对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响

对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金铸锭进行均匀化处理,温度为505～525℃,时间为4～24h,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能材料试验机等检测手段分析均匀化处理前后合金微观组织和力学性能的变化。结果表明:均匀化处理后,原始组织中网状分布共晶化合物转化成晶界处不连续分布的块状LPSO相,离散分布的方块状富稀土相溶解。力学性能测试显示,铸态镁合金的抗拉强度为172.9MPa,伸长率为1.8%,经过均匀化处理后合金的力学性能得到提高,在515℃/16h均匀化制度下,合金室温抗拉强度为212.3MPa,伸长率为3.1%;在200℃下抗拉强度为237.2MPa,伸长率为9.7%,性能达到最佳。断口扫描显示,铸态合金是以撕裂棱与解理台阶为主的解理脆性断裂,均匀化处理后的合金中出现小而浅的韧窝,但仍然是以解理台阶为主的准解理断裂,塑性提高有限,长程有序相可成为裂纹的萌生源。     

纳米氧化锆对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

本工作以高纯氧化镁粉、纳米单斜氧化锆粉为原料,通过配料、成型,分别在1 350℃、1 450℃、1 550℃保温2 h后烧结,制备了氧化镁陶瓷试样。研究了单斜氧化锆加入量、烧结温度对氧化镁陶瓷的烧结性能和抗热震性的影响。结果表明:加入纳米单斜氧化锆可以提高氧化镁陶瓷的显微结构均匀性,降低烧结温度和促进试样的致密化;加入纳米单斜氧化锆的试样通过微裂纹增韧、相变增韧以及微裂纹偏转增韧提高氧化镁陶瓷的抗热震性。加入12%(质量分数)的纳米单斜氧化锆的样品在1 450℃烧结而成的试样的抗热震性最优。     

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和DSC差热分析等研究了含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态与均匀化态的显微组织和成分分布。研究了均匀化动力学过程,导出了均匀化动力学方程。结果表明:合金铸态组织存在晶界偏析,Cu、Zn和Mg元素存在严重的晶界偏析。470℃×24h均匀化处理后,合金晶界变得细小稀疏,晶界上非平衡低熔点共晶相基本消除。由均匀化动力学方程,可得出合金的均匀化处理制度为470℃×22h,与实验结果(470℃×24h)基本相符。因此合金适宜的均匀化处理工艺为470℃×24h。     

Zr含量对工业纯铝组织及性能的影响

Zr元素在铝合金中有多种存在形式,在凝固时形成的Zr元素存在形式直接影响铝合金的凝固组织和后续变形热处理过程中的组织性能.本文采用宏微观组织分析及性能检测的方法,研究了一定凝固条件下Zr含量变化对工业纯铝中Zr存在形式的影响,以及不同存在形式的Zr对质量分数99.7%工业纯铝凝固组织及性能的影响.研究结果表明:在800℃铜模浇铸条件下,Zr质量分数为0~0.2%时,工业纯铝的凝固组织均为较粗大的柱状晶;Zr质量分数增至0.3%时,工业纯铝试样边部为柱状晶,心部则为比较细小的等轴晶;在Zr质量分数为0.1%、0.2%的试样中未发现初生含Zr相,而在Zr质量分数为0.3%的试样中发现了一些团聚的小块状含Zr相.随着Zr质量分数由0增至0.3%,工业纯铝的电导率由60.9%IACS降至51.6%IACS,硬度由22.4 HV3增至26.3 HV3.     

均匀化处理对新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织及锻造性能的影响

采用扫描电镜观察(SEM)、透射电镜(TEM)、高温拉伸性能和高温冲击性能测试等方法,研究了不同均匀化处理工艺对一种采用常规半连续铸造方法生产的新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织和锻造性能的影响。结果表明:随均匀化温度的升高,合金铸锭中的枝晶组织及难溶非平衡共晶相逐渐溶入基体中;当均匀化温度低于450℃时,基体中仍残留部分枝晶组织,并且合金的工艺塑性偏低;当均匀化温度达到470℃时,枝晶组织充分回溶到基体中,使铸锭获得最优的工艺塑性。铸锭经470℃/36h均匀化处理后,通过工艺塑性实验确定合金在380~430℃之间具有良好的锻造性能。根据以上实验结果,确定该新型Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化处理工艺为470℃/36h;锻造温度为380~430℃。     

固溶时效和快速凝固时效对Cu-Cr-Zr-Mg合金时效性能的影响

研究了固溶时效和快速凝固时效工艺对Cu Cr Zr Mg合金的显微组织、硬度和导电率性能的影响。结果表明快速凝固态晶粒比固溶态晶粒细小得多,细晶强化作用显著。合金经920℃×1h固溶和550℃×0.5h时效后,硬度为100HV,导电率达71%IACS;快速凝固和同样的时效条件下,硬度为126HV,导电率达70%IACS。     

1973铝合金铸态组织及均匀化退火组织研究

采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线、DSC等分析手段研究了1973高强铝合金铸态和均匀化态的显微组织和成分分布.结果表明:合金铸态组织为枝晶结构,主要存在α-Al,MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相),还存在少量的Al13(FeCu)4相.其中MgZn2相中固溶部分Al原子和Cu原子,Al2CuMg相中固溶分布Zn原子.该合金合适的均匀化处理工艺为470℃/24h.均匀化后,原铸态合金中的MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相)回溶到基体,仅残留少量Al13(FeCu)4相和Al7Cu2Fe相,晶内析出大量弥散分布的球形Al3Zr粒子.     

Zr对Al-Li-Cu-Mg合金组织的影响

一、前言 Zr加到铝合金中,由于形成细小弥散的亚稳立方Al_3Zr相(β’相),强烈地阻碍了再结晶。在Al-Li合金中,δ’相可在β’相上非均匀形核,形成复合相,从而加速了δ’相的粗化。Tite等人发现β’相周围的位错环可促进s’相非均匀形核。Tosten等人发现β’相可作为β’相的形核基底。Galbraith等人也观察到θ’和T_1相在β’相与基体界面处形核,并且用固-固相变理论进行了解释。Zr对四元系Al-Li-Cu-Mg合金组织的影响研究得不多,因而本文用金相和透射电镜对此进行了研究。 二、材料和实验方法 实验用合金在25kg真空感应炉内氩气保护下熔炼,浇注入石摹恚,锭型为4kg圆锭,其成分列于表1。铸锭经460℃/24h+510℃/10h两级均匀化处理,然后在450℃下用750kg空气锤自由锻成截面为45mm×15mm~2的扁坯。扁坯再经520℃/10h均匀化处理,在450℃保温1.5h后连续热轧至6mm的厚度,最后冷轧成3mm厚的板材。试样从板材上截取,在530℃固溶1h,淬入冷水中,在190℃时效0～50h。 TEM薄膜在30％(体积)硝酸甲醇溶液中,15V,<-20℃条件下用电解双喷制备。电镜观察在带有能谱的Philips EM420电镜上进行,操作电压为120kV。δ’相粒子平均直径和分布是在德国Kontron公司的IBASKAT386     

Cu杂质含量对Al-Zn-In系牺牲阳极性能的影响

为提高铝合金的阳极性能,采用电化学方法、电偶实验和电感耦合等离子体质谱,研究了不同Cu杂质含量的Al-Zn-In牺牲阳极在海水条件下的阳极性能.结果表明:铝合金牺牲阳极的Cu质量分数为0.005%时,阳极表面溶解均匀,工作电位处于-1.047!-1.068 V,电流效率达到93%以上,耦合电位较负且稳定,耦合电流适中,2 h时Al和Zn的溶解量分别为22和3.8μg/L,2和48 h时的扫描电流峰值分别为27和36"A,试样的耐蚀性增强;而Cu质量分数超过0.005%后,会限制In的活化作用,活性溶解阻力逐渐增大,随着Cu含量的增加电流效率明显下降.Cu质量分数0.005%的铝合金材料具有较好的阳极性能.