Al-Zn-Cu系室温相图低Cu区的研究

熔制了14个不同成分的Al-Zn-Cu合金，并进行了组织均匀化和平衡冷却至室温的处理．通过显微组织观察、X射线衍射分析和电子探针微区成分分析，测定了这14个合金的相组成及成分，还通过晶格常数变化和溶质浓度关系的分析，对α与CuZn4相的成分进行了计算，并绘制出了Al-Zn-Cu系低Cu侧的室温相图．结果表明：在室温下Al-Zn-Cu系中存在稳定的化合物T’相，实际确定的室温三相区是：T’ α β，T’ α Al2Cu，T’ CuZn4 β，T’ AlCu Al2Cu．明确了CuZn4中的最高Al含量远远小于原来认知的数值(18％)，应该小于7％．     

Al-Zn-Cu系中的T''化合物与低Cu侧室温相关系

按热力学计算得到的Al5Cu4Zn的化学计量比成分，可以获得由温至400℃均为稳态单相的三元化合物T‘相合金。利用扫描电镜，电子探针和X射线衍射实验确定了Al-Zn-Cu系在室温下存在稳态Al Zn T‘三相区，而不存在稳态的Al Zn CuZn4三相区。明确了CuZn4是一种亚稳化合物，最终将转变为T‘相。确定了Al-Zn-Cu系室温下存在稳态的T‘ CuZn4两相区。     

Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu合金铸态及其均匀化组织

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)及其附件能谱仪(EDX)研究Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu铝合金的铸态及其均匀化组织。结果表明:该铝合金的铸态凝固组织由α(Al)基体+Mg(Zn,Al,Cu)2非平衡共晶相组成;铸态组织中粗大非平衡共晶组织的体积分数随着Zn含量的增加而增大,且伴随其周围析出的条状、细小Mg(Zn,Al,Cu)2粒子也逐渐增多、粗化;当Cu含量(质量分数)为1.0%、1.4%、2.2%时,铸态组织晶内的独立第二相分别为T(Al2Zn3Mg3)相、S(Al2CuMg)相、T(Al2Zn3Mg3)相+θ(Al2Cu)相;各成分合金经过(470℃,24h)均匀化处理时,基体中仅剩下均匀化过程无法消除的尺寸较小、数量较少的初生富Fe相。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金的热力学计算(英文)

采用相图计算方法对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金进行相分数以及凝固路径的热力学计算,并采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)方法对Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu合金进行组成相分析。结果表明,η(MgZn2)受Zn和Mg含量的影响,在Zn含量分别为9.6%,9.4%,8.8%的Al-xZn-1.7Mg-2.3Cu合金中η(MgZn2)含量分别为10%,9.8%,9.2%,同时通过计算得到了θ(Al2Cu)+η(MgZn2),S(Al2CuMg)+η(MgZn2)和θ(Al2Cu)+S(Al2CuMg)+η(MgZn2)相的Mg合金成分区间。Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu-Zr合金依次非平衡地析出Al3Zr、α(Al)、Al13Fe4、η(MgZn2)、α-AlFeSi、Al7Cu2Fe、θ(Al2Cu)、Al5Cu2Mg8Si6和β-AlFeSi。组织分析结果表明,合金主要由α(Al),η(MgZn2),θ(Al2Cu)和Al7Cu2Fe组成,计算结果可以预测合金中存在的主要析出相。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织

利用OM、SEM、XRD及TEM等分析方法,对几种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金的凝固态组织进行研究,通过比较不同合金中一次凝固析出相的种类、形貌结构及合金元素在各相中的显微分布,揭示了不同凝固析出相的形成过程与机理。结果表明:法系7449、7056合金晶界处粗大析出相为T(Mg(Zn,Cu,Al)2)四元相共晶组织,且大部分共晶组织网层状结构发达,共晶组织特征明显;美系7136与7095合金晶界处粗大的网状结构第二相数目大大减少,主要以棒条状结构存在,且部分粗大第二相是以两相(T(Al Zn Mg Cu)与θ(Al2Cu))伴生的结构形态存在;不同合金凝固态显微组织的差异是由合金成分的不同而导致的凝固进程的差异造成的;其中,Cu元素含量对凝固态组织中一次凝固析出相的种类及结构形貌有较大影响。     

高锌Al-Zn-Cu合金中Zn的存在形式及其对力学性能的影响

采用熔铸法制备了Zn含量分别为12wt%、14wt%、16wt%和18wt%的4种高锌Al-Zn-Cu合金,并对合金的显微组织、相组成和力学性能进行了详细分析,重点探讨了合金中Zn的存在形式及其对力学性能的影响。结果表明,4种不同锌含量的合金均由花瓣状的α-Al枝晶和晶界相Al2Cu组成,尽管Zn含量的增加导致晶界Al2Cu相的数量增加以及α-Al枝晶的细化,但Zn主要以固溶形式存在于固溶体相α-Al中。Zn含量的增加显著提高Al-Zn-Cu合金的强度而明显降低塑性的主要原因可归于Zn对α-Al固溶体的固溶强化效应。Al-Zn-Cu合金的断裂由韧窝状断裂向解理断裂转变。     

Zn含量对铸态Mg-Dy合金显微组织和力学性能的影响

研究添加不同含量Zn对铸态Mg-2Dy(摩尔分数,%)合金显微组织、时效行为和力学性能的影响。结果表明:Zn含量为0.5%和1%(摩尔分数)时,铸态合金中分别析出片层状具有18R类型长周期有序(LPSO)结构的Mg12Zn Dy相和粗大的Mg3Zn3Dy2相;同时,Zn的添加细化了合金的晶粒;固溶处理后,LPSO相由18R类型转变成沿晶内分布的细条状的14H类型,新的(Mg,Zn)x Dy相形成,且Mg3Zn3Dy2相的体积分数减小;添加0.5%Zn有效地增强了合金的时效硬化行为,提高了合金的室温和200℃的拉伸强度。     

快速凝固Al-5Zn-2.5Mg-2.5Mn合金的显微组织演化

利用DSC、X射线衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM)和能谱分析研究了快速凝固Al 5Zn 2 5Mg 2 5Mn(质量分数 )合金急冷态和退火态的显微组织 ,同时测定了该合金的硬度。DSC曲线有四个放热峰 ,位于 90～ 110℃、2 6 0℃、4 6 0℃和 4 80℃ ,它们分别对应于 η相 (MgZn2 )、T相 (Al2 Mg3Zn3)、Al3Mn相和Al6 Mn相的析出或转变 ,分析结果与XRD和TEM分析一致。研究还表明 :快凝合金急冷态组织为过饱和Al基固溶体 ,无其它相存在 ;快凝合金经 30 0℃× 1h处理后 ,出现 η和T相 ,此时无Al Mn相出现 ;快凝合金经 5 0 0℃× 1h处理后 ,出现了Al Mn弥散相 ,而 η和T相溶入固溶体 ,Al的点阵常数和合金硬度变化验证了上述显微组织的演化过程。随着Al Mn相的析出或转变 ,合金硬度显著提高     

应力对Al-Zn-Cu系平衡相的影响

采用99.999%分析纯的Al、Zn、Cu作原料,在外热式坩埚炉中熔制了5Cu40Zn55Al、15Cu20Zn65Al和3Cu17Zn80Al共3种合金,将其经过成分均匀化处理后,对包含亚稳相的3种合金分别进行球磨和手工锤击实验,采用X射线衍射仪分析合金平衡相组合.结果表明:合金通过球磨能得到窒温平衡相,而通过手工捶击则得不到室温平衡相;能否通过应力诱发相变快速获得室温合金平衡相组织与合金应力作用产生的变形机制有关;球磨能使合金内部发生大量变形,为合金向平衡相转变提供驱动力和原子扩散通道;而手工锤击主要是使合金发生以解理为主的脆性断裂,这种变形不能为亚稳相的转变提供必要的驱动力和原子扩散通道,从而得不到合金室温下的平衡相组成.     

Mg-Zn-Al三元系富镁角335°C等温截面(英文)

采用平衡合金法,利用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析,系统地研究了Mg-Zn-Al三元系富镁角335°C的平衡相组成及其成分。从实验上证实,α-Mg固溶体并不与Mg32(Al,Zn)49(τ)三元金属间化合物或q准晶相平衡,而仅与一个三元化合物Al5Mg11Zn4(φ)相平衡。获得了φ相在335°C的整个成分范围,即:52.5%~56.4%Mg、13.6%~24.0%Al、19.6%~33.9%Zn(摩尔分数)。Al在Mg Zn相中的固溶度远大于在Mg7Zn3相中的固溶度,其最大值可达8.6%Al(摩尔分数)。Al和Zn可以同时固溶在α-Mg固溶体中。     

高纯Al-Cu-Mg合金铸态组织的研究

采用X射线衍射仪及扫描电镜对一种高纯Al Cu Mg合金的铸态组织进行了观察及表征,并对铸态组织中的第二相进行了能谱分析.研究结果表明,合金的铸态组织中主要存在α Al、Al2CuMg(S)、Al2Cu(θ)以及Al7Cu2(Fe,Mn)相.根据Cu、Mg含量及其质量比对Al Cu Mg系合金相组成和力学性能的影响,对Al Cu Mg系合金的成分设计进行了讨论.     

高Zn超强Al-Zn-Mg-Cu系合金的铸态及均匀化态组织

利用Thermo-cale软件计算及OM、SEM、XRD、DTA等分析手段,对比研究几种高Zn型超强Al-Zn-Mg-Cu系合金的铸态与均匀化态组织。结果表明:高Zn低Cu含量的7037、7056、7097铝合金铸态组织中主要存在a(Al)+Mg(Zn,Cu,Al)_2共晶组织,经多级均匀化热处理后非平衡结晶相基本溶解;高Zn高Cu含量的7095铝合金沿晶界呈网状分布的粗大凝固组织主要由a(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)_2相、T(AlZnMgCu)相以及少量的θ(Al_2Cu)相组成,经均匀化热处理后,仅存在少量AlZnMgCu相;高Zn低Cu含量合金凝固及均匀化组织中非平衡结晶相少的主要原因是合金成分远离极限固溶度曲线。     

含Ta低Cr高W铸造镍基高温合金中α相的形成与转变

研究了不同含Ta量低Cr高W铸造镍基高温合金的铸态和1 100℃保温500 h、1 280℃保温20 min～3h热处理后的显微组织以及1 100℃,118 MPa条件下的持久性能.结果表明:低Cr高W铸造镍基高温合金中添加元素Ta会使共晶γ'相的数量显著增加.当(Ti Nb)含量恒定在2.1%(摩尔分数),(Ta Al)含量达14.4%(摩尔分数)时,合金凝固后期将形成α(W,Mo) γ'共晶;少量α相不会明显降低合金的持久性能,但α相在高于1 260℃下固溶处理或在1 100℃长时热暴露时是不稳定的,它会溶解或转变成块状M6C,从而损伤合金的高温持久性能;Ta是一种有利于提高高温合金高温强度的元素,但Ta含量应与合金中的Al含量相适应,须按等摩尔分数原则相互替换;具有Ni-10Co-1.5Cr-16W-2Mo-1Nb-5Al-4Ta成分的合金性能最佳.     

铜、锌含量对铝合金挤压铸造力学性能的影响

在ZL102铝硅合金中分别加入3%Cu、11%Zn以及同时加入3%Cu和11%Zn后进行了挤压铸造工艺试验,并对其力学性能、显微组织、断口形貌进行了对比分析研究。结果发现,Al7Si3Cu合金的最佳工艺方案为:模具预热温度200℃,浇注温度700℃,压力140 kN,保压时间12 s;Al7Si11Zn合金的最佳工艺方案为:模具预热温度200℃,浇注温度680℃,压力100 kN,保压时间10 s;Al7Si11Zn3Cu合金的最佳工艺方案为:模具预热温度200℃,浇注温度700℃,压力140 kN,保压时间12 s。试验结果表明,向Al7Si3Cu合金中加入11%的Zn,使其抗拉强度提高了14.7%,硬度提高了35.6%;Al7Si11Zn合金中加入3%的Cu,虽然硬度提高了11.6%,但是抗拉强度下降了20.2%;Al7Si11Zn合金比Al7Si3Cu合金的平均抗拉强度高44.5%,平均硬度高21.5%。     

高锌Al-Zn-Mg-Cu-Li合金晶界相的研究

高Zn含量(质量分数)的Al-11．8Zn-2．9Mg-2．6Cu-1．17Li合金铸态组织的晶界处存在大量第二相。470℃均匀化24h后，仍有大量网状分布的晶界相存在。由于晶界相在490℃开始熔化，很难通过提高固溶处理温度使它溶入基体。X射线和EDX分析发现，晶界相富含Zn和Cu且与Al5Li3Cu相结构相同，很可能是一种准晶相。     

Ti3AlC2含量对热压制备Cu/Ti3AlC2复合材料的影响

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,原位热压制备一系列Cu/Ti3AlC2复合材料,并研究Ti3AlC2含量对复合材料生成相、显微组织、力学和电学性能的影响。实验结果表明,在1150℃的高温下,不管Ti3AlC2的含量,Al都从Ti3AlC2中溶出进入液相Cu中,反应生成新的复合相。当Ti3AlC2原料的体积分数为40%~60%时,复合材料由Ti3C2相和Cu(Al)合金相组成。Cu/Ti3AlC2复合材料具有高强度及良好的断裂韧性和导电性,归因于Ti3C2聚集薄层与Cu(Al)合金层之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构。当Ti3AlC2原料的体积分数为70%或80%时,复合材料由Ti3C2和Cu9Al4金属间化合物组成,随着Ti3AlC2含量的增加,其强度和断裂韧性减小,硬度和电阻率增大。     

合金成分对Al-Zn-Mg-Cu合金凝固结晶相的影响

采用Jmat-Pro热力学相图计算软件对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固过程及其结晶相形成规律进行了模拟。结果表明,Al-7.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金非平衡凝固过程中先后形成了Al_3Zr、α(Al)、Al_3Fe、Mg_2Si、Mg Zn_2和Al_7Cu_2Fe相。不同合金中的η(Mg Zn_2)、T (Al Zn Mg Cu)和S(Al_2Cu Mg)相的结晶温度区间分别为473.5～476℃、465～482℃和475～479℃。η(Mg Zn_2)、T(Al Zn Mg Cu)相的形成依赖于Zn/Mg比,且随着Cu含量的增加而减少。S(Al_2Cu Mg)相的生成量随Zn、Mg含量的增加而减少,随Cu含量的增加而增加。     

Al-Zn-Zr三元系800℃等温截面的实验测定（英文）

利用扩散偶和平衡合金法,采用扫描电镜-能谱、X射线衍射和电子探针分析方法对Al-Zn-Zr三元系800℃等温截面进行实验测定。实验确定了13个三相区;三元化合物Zn_(50)Al_(25)Zr_(25)(T相)稳定存在于此等温截面,拥有比较大的成分区间(16.84%～55.1%Zn、18.02%～56.3%Al和26.0%～28.53%Zr,摩尔分数),并能与该体系中所有的二元化合物平衡共存。Zn在Zr-Al化合物Zr_3Al、Zr_2Al、Zr_3Al_2、Zr_4Al_3、ZrAl、Zr_2Al_3、Zr l_2和ZrAl_3中最大溶解度分别是7.5%、0.84%、0.33%、0.89%、0.91%、1.12%、0.64%和3.8%(摩尔分数);Al在Zn-Zr化合物Zn_3Zr、Zn_2Zr和ZnZr中最大溶解度分别是1.6%、1.3%和13.6%(摩尔分数)。     

Cu-Zr-Al-Ti块体非晶合金的成分设计与晶化研究

在三元Cu-Zr-Al非晶合金的基础上,通过运用等电子浓度和等原子尺寸成分设计规则来引入第四组元Ti,将合金系拓展到Cu-Zr-Al-Ti四元合金体系,并在该四元系的等电子浓度面和等原子尺寸面的交线上进行成分设计。对设计的合金成分采用铜模吸铸法得到直径为3 mm的棒状样品。对铸态样品微观组织的分析表明:在设计的六个合金成分中有两个成分(即:Cu58Zr33Al6 Ti3和Cu56.9 Zr31.5 Al5.6 Ti6)可以形成块体非晶合金。示差扫描量热(DSC)分析的结果表明:Cu58 Zr33 Al6 Ti3的非晶形成能力(GFA)大于Cu56.9Zr31.5Al5.6Ti6和基础成分Cu58.1Zr35.9Al6的GFA。采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对块体非晶合金Cu58Zr33Al6Ti3的晶化过程进行了研究。结果表明,Cu58Zr33Al6Ti3块体非晶合金的晶化分两个阶段进行:合金的初始晶化主要是对应着Cu10Zr7相的析出;而晶化的第二阶段是Cu10Zr7、Cu8Zr3和AlCu2Zr(Ti)三个相同时析出。对非晶合金在等温退火过程中组织结构转变进行了分析和讨论。     

Al-Mg-Zn二十面体准晶合金中的Frank-Kasper相

Frank-Kasper相Mg32(Al,Zn)49是与其准晶相相对应的1/1近似相,它具有二十面体壳层密堆结构。研究了在常规凝固条件下化学成分为AlxMg40Zn60-x(x=20~45,摩尔分数)合金中Frank-Kasper相的组织形貌。利用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜,确定了Frank-Kasper相的组织及成分。结果表明:AlxMg40Zn60-x(x=20~45)合金中均为单相的Frank-Kasper相;随铝含量的增加,其形貌由花瓣状逐渐向“十字架”状组织转变。