高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金强韧化机理研究

本文通过常规轧制与退火工艺制备了具有高抗拉强度(~502MPa)和高断后延伸率(~22%)的高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金,退火工艺为673K/1h。通过X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了合金退火后的组织及其强化机制。结果表明：Al-Mg-Sc-Zr合金在退火后获得了具有尺寸为0.42 μm的小晶粒和尺寸为16.2μm的大晶粒的双峰晶粒组织,固溶镁原子与Al₃(Sc,Zr)相的存在与共同作用促进了具有较大晶格畸变、存在大量亚晶及均匀弥散分布析出相的双峰晶粒组织的形成;合金主要强化方式为镁原子的固溶强化、亚晶界阻碍位错引起的亚晶界强化、细晶强化和Al₃(Sc,Zr)相的弥散强化,且合金计算与实测屈服强度相吻合;高镁固溶度、Al₃(Sc,Zr)相、双峰晶粒及再结晶织构的存在为位错增殖提供了空间,提高了合金加工硬化率,进而提高了合金的延伸率。     

Al-10Mg 合金热压缩过程中项链组织的形成和扩展行为

本文采用旋转结晶工艺制备高镁含量的Al-10Mg合金坯料、并对其进行673K/24h固溶处理及单轴热压缩变形。通过流变应力行为及微观组织表征来分析合金动态再结晶过程中项链组织的形核及扩展行为,特别地,分析了变形温度和应变率对项链组织扩展行为的不同影响。研究表明：大角度晶界的凸出是项链组织首层再结晶晶粒的形核方式, Al-10Mg合金变形组织中有微带、应变诱发的小角度晶界和回复形成的小角度晶界等三种亚晶界。随变形温度升高,微带和回复形成的小角度晶界逐渐消失,应变诱发的小角度晶界形核及由大角度晶界迁移造成的再结晶晶粒粗化是项链组织扩展的主要方式;随应变率的降低,未再结晶的变形晶粒被划分为低取向差中心区、外层再结晶晶粒区和处于中间层的富集小角度晶界的网状结构区等三部分,应变率从6.94×10_-1/s降至6.94×10_-2/s时再结晶晶粒面积占比减小,而当应变率从6.94×10_-2/s进一步降至6.94×10_-3/s时,再结晶晶粒面积占比显著提高。     

同时添加钪、锆对Al-10Mg合金再结晶机制的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了Al-10Mg及Al-10Mg-0.1Sc-0.1Zr合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：同时添加Sc、Zr能够明显细化Al-10Mg合金的铸态晶粒,热处理后,Sc、Zr能够形成与α-Al基体共格的Al₃(Sc,Zr) 相,这些沉淀相能够提高合金的热变形抗力;在变形过程中,Al₃(Sc,Zr)相能够钉扎位错运动、降低晶界及变形带处的位错密度,使位错在沉淀相周围聚集,因而改变了Al-10Mg合金内部位错增殖与湮灭的过程、进而使Al-10Mg合金动态再结晶方式由不连续动态再结晶(DDRX)转变为连续动态再结晶(CDRX)。