Al-Mg-Si合金中U1和U2相的原子成键与性能

应用EET理论和改进的TFD理论对Al-Mg-Si合金时效过程中析出的U1与U2相的原子成键和结合能进行计算。结果表明:两相晶胞中最强键和次强键都是Al—Si键,其键络比基体Al晶胞中的最强键络都强得多;两析出相晶胞中都以较强的Al—Si键构成主要键络骨架结构,起到增强基体键络强度、强化合金的作用。由于析出相U1比析出相U2具有更强的Al—Si键络结构,且结合能较大,因此,相对U2相来说,U1相更稳定。计算结果还表明:(001)Al//(110)U1相界面处电荷保持连续且连续性较好,界面应变能较低,界面较稳定;界面(001)Al//(010)U2处的面电荷密度偏离连续条件,因此在此界面处,应力较大,界面原子键匹配较差,界面储能(应变能)较高,容易成为新相形核、长大和裂纹萌生的地方。     

Ag2Al对Al-Ag合金硬化作用的电子结构分析

运用固体经验电子理论(EET),计算了Al—Ag合金析出的亚稳相Y’(Ag2Al)和稳相Y(Ag2Al)的价电子结构。结果表明：析出相Y’和Y中的最强共价键强比合金基体的键强有明显的提高,最强键和次强键构成更加稳固的键络,这些由Ag—Ag原子构成的键络,分布在合金中使位错运动难以切割,从而使合金的强度得到一定提高。从价电子结构层次解释了AI—Ag合金时l效过程中,Y’(Ag2Al)相和Y(Ag2Al)相对基体所起的硬化作用。     

Al-Mg-Si合金GP区强化作用的价电子结构分析

运用固体经验电子理论。对Al-Mg—Si合金GP区（L10型）的价电子结构进行了计算。结果表明：GP区晶胞最强键和次强键上的共价电子数远比纯舢晶胞的最强键共价电子数多。其主键络骨架对合金键络起到增强作用,使得位错运动难以切割,从而提高了合金的硬度。以Mg原子为中心的共价键络在GP区生长时起到主导作用,生成较强的Mg—Mg键和Mg—Si键。由于细小共格的GP区大量均匀脱溶沉淀提升了基体的整体键络强度。同样对合金产生强化作用。     

Al—Li—Zr合金的分级时效

用透射电镜研究了Al—2.31Wt％Li—0.34Wt％Zr合金的分级时效过程。通过控制Li含量、固溶温度和时效温度,探寻β′(Al_3Zr)和强化相δ′(Al_3Li)最佳弥散分布条件。Li的添加,在673K一级时效的初期,能促进β′相的析出并抑制过时效进程;在473K二级时效后,由于δ′(Al_3Li)相与β′(Al_3Zr)相形成复合析出组织,屈服应力达到280兆帕。分级日于效是提高Al—Li—Zr合金强度和韧性的新途径。     

Al-Li合金回归机制的计算机模拟

基于离散格点形式的微扩散方程(Langevin方程),对Al-Li合金在回归过程中δ-Al_3Li相溶解进行了原子层面计算机模拟,分析了析出相在回归过程中原子图像和序参数的演化,进而探讨了Al-Li合金的回归机制.首次探明Al-Li合金的回归过程有序相演化序列为化学计量比δ′相→非化学计量比有序相→无序基体,并论证了亚稳区合金的回归过程更趋向于失稳区合金时效过程的逆过程;失稳区合金的回归过程更趋向于亚稳区合金时效过程的逆过程.     

Al-Cu-Li-xMg合金时效初期微结构演变的Monte Carlo模拟

采用基于Multi-States Ising Model的Monte Carlo算法,模拟研究了Al-Cu-Li-xMg合金时效初期微观结构的演变过程,结果表明:时效早期,在Al-1.2Cu-5.7Li合金中微结构的主要形态是Li原子团簇、Li-Cu原子对和空位团簇,且空位团簇的出现多出现在Li原子团簇附近,形成共生形态;而Al-1.2Cu-5.7Li-xMg合金中,出现明显的Cu-Clusters,而Li原子的偏聚过程则受到抑制,且空位团簇的形态也发生了变化,多与Cu-Mg原子团簇形成共生形态;微量Mg的作用是通过Mg/Li原子间存在强烈的相互作用调整Li原子团簇的偏聚形态,导致大量被Li原子Clustering过程锁定的Cu原子和空位被置换出来,进而影响Li、Cu原子团簇的形态和空位的分布形态,并影响随后的析出相分布形态.     

微量元素对Al-Ag合金时效早期微结构演变影响的Kinetic Monte Carlo模拟研究

采用基于Multi-States Ising Model的Kinetic Monte Carlo算法，模拟研究了添加微量元素对Al-Ag合金时效初期微观结构的演变过程的影响。结果表明：在Al-Ag合金中，In，Sn，Be元素显著地抑制了合金时效初期的Ag原子偏聚，这是这些元素的原子与空位强烈地相互作用的结果。Mg元素对Ag原子的偏聚的抑制次之，添加Mg元素的合金，时效过程中出现了Mg-Ag原子团簇和Ag-Mg-Va团簇，Mg-Ag之间以及Mg-Va之间的共同作用影响了Ag原子的偏聚。Li，Cd原子与Ag原子和空位均无明显作用，因此Li和Cd元素对时效早期Ag原子的团聚影响较小。微量元素是通过与构成析出相的主要溶质元素以及空位的相互作用来实现对原子偏聚过程的影响，进而来影响Al-Ag合金的时效过程的，其中微量元素与空位的相互作用起到关键的作用。锁定单空位和空位团聚进而降低空位可动性是影响Al-Ag合金时效过程的两种重要机制。     

形变热处理对Al-Li合金组织和性能的影响

研究了形变热处理对2091型Al-Li合金显微组织和力学性能的影响,结果表明,固溶＋8％变形＋双级时效可以使合金获得良好的强塑性配合。合金中主要强化相δ（Al3Li）适宜的粒度、析出相S’（Al2CuMg）分散沉淀、晶界上平衡相析出量的减少以及δ＇无沉淀析出带（PFZ）的窄化,是合金强塑性改善的主要原因。     

含Li的7000系铝合金空位分配规律的理论与试验研究

计算了含Li7000系铝合金中与合金元素所结合的空位的浓度，同时试验研究了两种含Li的7000系铝合金在不同时效温度下的微观组织。结果表明，合金元素结合的空位浓度的大小与合金元素的浓度、合金元素与空位的结合能有直接的关系，Li的加入使得合金中其它元素所占有的空位浓度减小，两种试验合金均析出了细小、弥散分布的沉淀相，其原因是由于Li原子捕获了不少空位，使得Zn、Mg原子的进一步扩散与聚集受到限制，η′(MgZn2)相的长大速度减慢，计算结果为试验结果提供了理论依据。     

双级时效对快凝Al-Li合金组织和性能的影响

研究了双级时效工艺对一种快速凝固 Al-Li 合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶后进行170℃、4h 预时效和190℃、18h 最终时效处理的 Al-Li 合金,其塑性明显改善;基体中形成大量粒度适宜的复合沉淀相粒子(Al_3Li/Al_3(Li,Zr)),晶界上δ′(Al_3Li)无沉淀带(PFZ)的窄化,以及较多数量的 s′相(Al_2CuMg)分散沉淀,是这种合金的塑性得以改善的主要原因。