含钪超高强铝合金的研究现状及发展趋势

钪是优化铝合金性能最有效的微量元素,概述了钪对超高强铝合金组织性能的作用机理:细化铸态组织,阻碍再结晶,提高合金力学性能、焊接性能及抗应力腐蚀性能。结合国内外含钪铝合金的研究,指出了今后含钪超高强铝合金的发展趋势。

Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金的组织和性能

通过金相、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪以及拉伸性能和电导率测试,研究Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金的组织性能。研究结果表明:含0.12%Sc的7000系铝合金铸态组织为细小的等轴晶;合金经强化固溶和T6处理后,抗拉强度σb达829.4MPa,伸长率δ为5.7%;合金经一般固溶及RRA处理后,σb为733.4MPa,δ为5.4%,电导率为37.6%。合金强化机理主要为Al3(Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

固溶处理及时效对7xxx铝合金组织与性能的影响

通过拉伸性能和电导率测试,扫描电镜和透射电镜观察,研究了固溶处理及时效对Al-7.2Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.10Sc-0.10Zr合金组织性能的影响。结果表明:合金的最佳固溶工艺为:470℃×120min。经回归再时效处理(RRA)120℃×24h+170℃×1h+120℃×24h处理,合金的抗拉强度为595.8MPa,屈服强度为572.0MPa,伸长率为8.3%,相对电导率为38.4%IACS。

微量钪对Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了2种合金不同处理态的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率。结果表明:添加微量Sc可以明显细化合金的铸态晶粒,显著提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的力学性能和电导率,其作用机理主要为Al3(Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响,钪在铝合金中主要以2种形式的化合物存在,一种是合金凝固时从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)相,另一种是合金铸锭均匀化时析出的二次Al3(Sc,Zr)相,前者是α(Al)晶粒细化剂,有效细化铸态晶粒,而二次Al3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎晶粒内位错及亚晶界,有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中合金再结晶。钪是产生强烈析出强化效应的合金元素,含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和延性显著高于不加钪的铝合金。

含钪7xxx系铝合金的再结晶

采用金相显微镜和透射电子显微镜研究了含钪Al-Zn-Mg-Cu-Zr系铝合金组织的再结晶,测试了不同温度下退火1h合金的硬度。结果表明:含0.20%Sc的7xxx系铝合金(冷变形量50%)的再结晶起始温度为475℃,再结晶终了温度为525℃。合金在均匀化以及热加工过程中析出细小、弥散的二次A l3(Sc,Zr)粒子钉扎位错、亚晶界和晶界,使回复过程中的位错运动受阻,保持基体内较高的位错的密度,阻碍加热时位错重新排列呈亚晶界以及更进一步发展成大角度晶界的过程;阻碍了再结晶核心长大过程,阻碍大角度晶界的迁移,从而提高再结晶温度。

微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al 7.6Zn 2 .2Mg 1.2 4Cu 0 .13Zr和Al 7.8Zn 2 .2Mg 1.3 0Cu 0 .3 0Sc 0 .14Zr合金 ,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率 ,利用金相显微镜和透射电子显微镜研究了 2种合金不同处理态的显微组织 ,利用扫描电镜观察铝合金的拉伸断口。结果表明 :添加微量的Sc可以明显细化合金的铸态晶粒 ,显著提高Al Zn Mg Cu Zr合金的力学性能和电导率 ,其作用机理主要为Al3 (Sc ,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化。

Sc微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-8.0Zn-2.0Mg-1.2Cu-0.15Zr-xSc合金,对合金进行了固溶、时效处理,测试了不同状态下合金的力学性能和电导率,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜研究了合金不同状态的显微组织。结果表明:添加微量钪形成的一次Al3(Sc,Zr)相可作为异质形核核心,细化合金铸态组织;均匀化退火过程中析出的二次Al3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎位错和亚晶界,有效阻碍固溶处理过程中合金的再结晶;含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率显著高于不加钪的铝合金,经一般固溶及回归再时效(RRA)处理后含0.30%Sc合金的抗拉强度提高36 MPa、屈服强度提高30 MPa、伸长率提高3.0%;采用470℃×60 min+485℃×60 min强化固溶处理,降低合金固溶态的电导率,将合金固溶态以及T6态的抗拉强度分别提高了79.6 MPa、55.8 MPa。

7×××铝合金退火过程中二次Al_3(Sc,Zr)粒子的析出行为

采用透射电子显微镜,研究含钪Al-Zn-Mg-Cu-Zr系铸态合金在退火过程中二次Al3(Sc,Zr)粒子的析出形貌、尺寸及分布。结果表明:含0.20%Sc的7系铝合金铸态试样在450℃退火2h后,α(Al)基体内析出呈豆瓣状的二次Al3(Sc,Zr)粒子;在450℃退火32h后,Al3(Sc,Zr)粒子尺寸为16～23nm;在450℃退火32h后的二次Al3(Sc,Zr)相与α(Al)基体完全共格。

强化固溶对Al-7．6Zn-2．1Mg-1．30Cu-0．15Zr-0．30Sc合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-7.6Zn-2.IMg-1.30Cu-0.15Zr-0.30Sc合金,对合金进行了2种固溶工艺及3种不同的时效制度处理,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率,利用扫描电镜和透射电子显微镜研究了合金不同处理态的显微组织。结果表明:采用470℃,60 min+485℃,60 min强化固溶处理.提高合金固溶态以及T6态的抗拉强度,降低合金固溶态的电导率。

热处理对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响

通过硬度、拉伸性能和导电率测试,金相显微镜和透射电镜观察,研究了热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织性能的影响。结果表明:最佳固溶工艺为:470℃×120min;峰值时效工艺为:120℃×24h;综合性能最佳的热处理工艺为:120℃×24h+170℃×1h+120℃×24h的回归再时效处理(RRA)。经RRA处理,其抗拉强度为595.8MPa,屈服强度为572.0MPa,伸长率为8.3%,导电率为38.45%IACS。合金具有明显的时效硬化特性,其强化的主要机制是沉淀强化、细晶强化和亚结构强化,合金的主要强化相为GP区、η′和Al3(Sc,Zr)。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.2Sc合金的淬火敏感性

采用透射电镜组织观察、DSC分析和硬度测试,研究了室温水、沸水和空气3种淬火冷却介质对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.0Cu-0.15Zr-0.2Sc铝合金硬度和微观组织的影响。结果表明,采用室温水冷淬火T6时效后合金硬度最高、晶内细小弥散析出相最多、粗大平衡相最少,晶界无析出带(PFZ)基最窄;采用空冷淬火,T6时效后合金硬度最低、晶内析出的粗大平衡相最多,其周围约有50 nm宽的PFZ,合金的晶界PFZ最宽。Sc对合金淬火敏感性的影响取决于其抑制合金再结晶程度与Al3(Sc,Zr)粒子的分布。

含钪Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr系合金组织的影响,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率。结果表明,添加微量Sc可以明显细化合金的铸态晶粒,显著提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的力学性能和电导率,其作用机制主要为Al3(Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化;Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.12Sc和Al-9.5Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.12Sc经强化固溶和T6处理后,抗拉强度分别达到829.4和818.6 MPa。

Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al_3(Sc,Zr)粒子的析出行为

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析,研究了Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中Al3(Sc,Zr)粒子的形貌及其细化合金铸态组织、提高合金性能的机理。从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)粒子是α(Al)固溶体的有效形核剂,该粒子以亚稳的L12型Al3Zr为核心,形成富钪与富锆Al3(Sc,Zr)层相间排列的多层复合结构;铸态合金退火后,α(Al)基体内析出二次Al3(Sc,Zr)粒子,经450℃×3 2h退火,二次Al3(Sc,Zr)粒子尺寸为16～23 nm,与α(Al)基体完全共格,该粒子钉扎位错和亚晶界,阻碍合金再结晶过程,提高合金再结晶温度;合金经RRA处理后,抗拉强度、伸长率和电导率分别为:667.5 MPa、7.5%和37.8%IACS,具有良好的综合性能。

Al-Zn-Mg-Cu合金淬透性研究进展

Al-Zn-Mg-Cu合金密度小,比强度高,具有良好的加工性能,是现代航空航天武器装备等领域发展的关键结构材料。但是对于大型结构件,该系铝合金表现出一定的淬火敏感性。综述了Al-Zn-Mg-Cu合金淬透性研究方法和影响该系铝合金淬透性的因素。其中淬透性研究方法包括:端淬-硬度试验法测定铝合金淬透层深度、TTP曲线、CCT曲线、TTT曲线、理论计算法以及计算机数值模拟法。并且从合金的化学成分、轧制制度、均匀化制度、淬火制度、时效制度和几何尺寸等方面分析了影响淬透性的因素。

Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr系富Al角相图评估

总结了近年来Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr六元系相图的发展情况，分析了Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr六元系中富铝角存在的中间相Al3Sc、Al3Zr、Al3（Sc1-xZrx）、W相（ScCu6．6～4Al5.4～8）、T相（（Al，Zn，Cu）49 Mg32、Mg3 Zn3 Al2）、M相（或η相、MgZn2）及它们的相结构，概述了Sc、Zr添加对Al-Zn-Mg-Cu合金的有益作用，指出了Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr六元相图的价值和研究方向。

机械大类专业《工程材料及热成型工艺》课程教改研究

分析了机械大类专业对《工程材料及热成型工艺》课程的要求和课程教学效果不理想的原因,提出了课程教学内容、方法、考核形式的有关改革措施,以着重提高学生的学习兴趣和学生的工程技术应用能力为目的,使课程的教学更适合社会经济发展对高质量机械大类专业人才的要求。

热处理对Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金组织与性能的影响

通过差热分析和X射线衍射分析及硬度、拉伸性能和电导率测试,研究了热处理工艺对A l-9.0Zn-2.5M g-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金组织及性能的影响。结果表明:合金的峰值时效工艺为:120℃×22 h;综合性能最佳的热处理工艺为:120℃×22 h+180℃×30 m in+120℃×22 h的回归再时效处理(RRA)。经RRA处理,合金的σb为733.4 MPa,δ为5.4%,电导率为37.6%IACS。

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。