微量Zr添加对6082铝合金热变形再结晶组织演变的影响

为探究微量Zr合金化对6082铝合金热变形组织及其后续热处理过程中再结晶的影响,对比研究6082铝合金和含Zr的6082铝合金在不同应变速率(0.01,1 s^(-1))下的热变形行为及微取向演变,分析热处理前后晶粒组织的演变过程,进一步讨论添加Zr对6082铝合金的热变形亚晶组织和再结晶组织的调控作用。结果表明:添加Zr使6082铝合金在热变形过程中的再结晶以不连续动态再结晶为主,同时也发生了粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)机制产生的再结晶,在热变形过程中,Zr还起到了抑制再结晶的作用。微量Zr合金化后亚晶尺寸减小、位错密度增加,再结晶水平降低,且应变速率越高的试样再结晶水平越低,Zr的加入促进了6082铝合金在热变形过程中不连续动态再结晶的产生。

分级时效对7B05铝合金型材组织性能的影响

采用自然时效72 h+120℃24 h+185℃105 min+90℃12 h+150℃12 h的新型分级时效热处理工艺,获得了综合性能优异的7B05铝合金挤压型材。研究表明,经分级时效处理后,型材晶内析出相主要为η′相、少量η平衡相和GP区,晶界析出相呈断续分布,无沉淀析出带宽度控制在100 nm左右;型材的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到了373 MPa,324 MPa和16.4%,晶间腐蚀等级为2级。

第二相和晶界析出特征对7050铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM),电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等技术研究Al-Zn-Mg-Cu系合金不同时效制度下形成的晶界析出特征与含Fe第二相(Al_(7)Cu_(2)Fe相)对晶间腐蚀性能的影响。结果表明:时效24 h后的铝合金试样表面尺寸较大的Al_(7)Cu_(2)Fe相Fe含量的变化率最大,而时效60、120 h的试样表面尺寸较小的Al_(7)Cu_(2)Fe相Fe含量变化率较大;随着时效时间的增长,7050铝合金试样中Al_(7)Cu_(2)Fe相引起表面点蚀的时间缩短,晶间腐蚀深度减小,表明其耐晶间腐蚀性能随时效时间的增长而增强;随着时效时间的增长,试样的晶界无沉淀析出带(precipitation-free zone,PFZ)宽度增大,晶界析出物(grain boundary precipitation,GBPs)的形核数减少,间距增大,容易发生晶间腐蚀的晶粒取向逐渐集中。

退火温度对5A02铝合金组织与力学性能的影响

本文研究了退火温度对5A02铝合金管材微观组织和力学性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及电子背散射衍射(EBSD)对300~500℃下退火1 h试样的微观组织进行了分析,包括第二相的分布、成分,以及晶粒的形貌、尺寸。此外,还对不同退火温度下的管材试样进行了室温拉伸试验。结果表明,在所有退火态样品中,在300℃进行退火的样品拥有最高的强度,其屈服强度和抗拉强度分别为133.4 MPa和195.7 MPa,此时样品处于纤维组织向再结晶组织转化的过渡阶段。当退火温度进一步提高,样品的再结晶晶粒发生长大,位错密度降低,这使得样品的强度开始下降。当退火温度上升至500℃时,管材试样的屈服强度和抗拉强度分别下降至99.2 MPa和175.8 MPa。

退火温度对5A02铝合金管材组织与晶间腐蚀性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)和金相显微镜分析了退火温度对5A02铝合金管材组织和晶间腐蚀性能的影响,通过晶间腐蚀试验评估了5A02铝合金管材抗晶间腐蚀性能。结果表明,保持1 h退火时间,退火温度升高,5A02铝合金管材的组织由纤维组织向再结晶组织转变;当退火温度低于300℃时,管材的抗晶间腐蚀性能随温度升高而上升;当退火温度高于300℃时,管材的抗晶间腐蚀性能随温度升高而下降。

Sc元素对Al-Cu-Li合金微观组织、力学性能及疲劳裂纹扩展行为的影响

【目的】对含Sc元素的Al-Cu-Li合金的微观组织、力学性能及疲劳裂纹扩展进行分析,总结Sc元素添加对晶粒组织、析出行为、力学行为及疲劳裂纹扩展的影响因素,为设计高综合性能的Al-Cu-Li合金提供参考。【方法】采用硬度、室温拉伸和疲劳裂纹扩展试验,结合SEM/EDS、EBSD和TEM表征,分析Sc元素对Al-Cu-Li合金的影响。【结果】无Sc合金的晶粒尺寸比含Sc合金的大。无Sc合金的硬度为182±2 HV3,明显高于含Sc合金的171±2 HV3。室温拉伸性能也表明,无Sc合金的强度明显高于含Sc合金,但含Sc合金的断后伸长率更高。循环加载次数相同时,含Sc合金的裂纹长度明显低于不含Sc的合金,无Sc合金的FCP速率高于含Sc合金。【结论】含Sc合金中形成Al3(Sc,Zr)相,提高高温下的稳定性,增加对晶界的钉扎作用,抑制晶粒的长大。AlCuFeMn和AlCuSc(W)相均消耗Cu元素,减少时效过程中T1相的析出,降低合金强度。与不含Sc合金相比,裂纹迂回绕过含Sc合金形成的W相,导致裂纹在传播路径上发生偏转,含Sc合金的位错密度更高,在高应力强度因子下,能够更好地阻挡裂纹扩展。

高含量Zn对Al-Mg-Si合金微观组织、力学性能及晶间腐蚀性能的影响

【目的】可热处理强化Al-Mg-Si合金由于高的比强度、良好的成形性、优异的耐腐蚀性和良好的焊接性能,广泛应用于交通运输,是车辆轻量化的首选材料之一。然而,高含量Zn对合金组织和晶间腐蚀性能的影响有待进一步研究。【方法】采用室温拉伸和晶间腐蚀试验,结合SEM/EDS、EBSD和TEM表征,分析Zn元素对Al-Mg-Si合金微观组织、力学性能及晶间腐蚀性能的影响。【结果】添加Zn合金的晶粒尺寸比不添加Zn合金的大。室温拉伸性能表明,添加Zn合金的强度明显高于不添加Zn合金,但添加Zn合金的断后伸长率降低。晶间腐蚀结果表明,添加Zn合金的最大晶间腐蚀深度大于不添加Zn合金。【结论】添加Zn元素有利于减少第二相颗粒的数量,减弱对晶界的钉扎作用,增大合金的晶粒尺寸。添加Zn元素增加细小β"相的数量密度,同时促进少量的η'相析出,提高合金的强度。添加质量分数为4%的Zn能够促进晶界析出相由β相向富Zn相转变,减小晶界析出相的间距,增大PFZ的宽度,降低合金的抗晶间腐蚀性能。

7A36铝合金挤压板材的TTT曲线与淬火析出行为

采用分级淬火实验获得7A36铝合金挤压板材的时间-温度-转变(TTT)曲线,通过计算相图结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、扫描透射电镜和高分辨透射电镜等分析手段研究淬火析出行为。结果表明:抑制合金相转变0.5%的临界淬火速率约为15.7℃/s,10%TTT曲线的鼻尖温度约为338℃,鼻尖处的转变时间约为22 s。在不同等温保温样品中观察到η(MgZn_(2))相、T(Al_(2)Zn_(3)Mg_(3))相、S(Al_(2)CuMg)相和富Cu-Zn的Y相等淬火析出相,并将其析出行为描述在TTT曲线中,绘制成时间-温度-析出相图。η平衡相依次在晶界、亚晶界和弥散粒子上形核长大,等温保温的温度越高,η相的尺寸越大。电导率随保温温度的升高先增大后减小;在420℃等温保温时,电导率升高是由于η相和T相的析出引起,在330℃和240℃等温保温时,电导率升高是由于η相、T相、S相和Y相析出的共同作用。

四种航空用高强铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火方法研究7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种合金两端的硬度差值分别为30%、14%、12%和8%,淬透层深度分别为25 mm、45 mm、63 mm和100 mm以上。四种合金析出相的尺寸及面积分数均随冷却速率的降低而增加;7185合金总的晶格畸变能最小,析出相的尺寸最小且数量最少,因此淬透性最好;与7185合金相比较,7055合金和7150合金总的晶格畸变能均较高,析出相的尺寸大且数量也较多,合金的淬透性较差;7075合金总的晶格畸变能最大且晶内存在非共格的E(Al_(18)Cr_(2)Mg_(3))相,析出相数量最多且尺寸较7150合金的大,因此淬透性最差。

几何因素与摩擦耦合对高纯铝箔剪切织构的影响

采用取向分布函数 (ODF)研究了轧制几何因素、轧制摩擦条件对高纯铝箔轧制织构的影响。结果显示 ,如果轧制摩擦因数大 ,当处于均匀变形几何条件 1<ld/d <5时 ,仍会出现粘着剪切变形 ,导致产生剪切织构CubeND;如果润滑条件良好 ,即使ld/d达到 7～ 10 ,处于不均匀变形轧制几何条件时 ,也未发现剪切织构CubeND。因此 ,考虑剪切织构CubeND产生时 ,要注意到在几何因素与摩擦条件的耦合作用中 ,摩擦条件对CubeND织构的产生具有更加明显的影响。

2124铝合金蠕变时效的微结构与性能

研究蠕变时效前预处理(15%预变形+100℃预时效5 h)对可热处理强化2124铝合金蠕变时效成形的影响。采用SEM分析、TEM分析以及测定电导率、维氏硬度和拉伸性能等手段,分析两种不同初始状态试样经过蠕变时效后的微结构和性能。结果表明:初始预处理降低了蠕变时效过程中蠕变初始阶段的蠕变伸长率,但增大了稳态蠕变阶段的蠕变速率;初始预处理对基体中粗大Fe、Si相有一定的破碎作用,蠕变时效过程中,粗大粒子在蠕变应力作用下进一步被破碎;预处理能够改善第二相的析出形态和分布,使析出相分布均匀;预处理试样的电导率比未预处理试样的电导率高,其硬度和强度也较高,但伸长率较低。

7050铝合金喷水淬火参数对表面换热系数的影响

设计了喷射压强(p)与喷射表面流量密度(qs)作为独立参数的7050铝合金末端喷水淬火实验,研究了p,qs和喷嘴大小(d)对喷水表面换热系数的影响。结果表明,表面换热系数在喷射端面温度为100～150℃时具有最大值(hmax),hmax波动范围为20000～50000 W·m-2·℃-1;建立了反映p和qs影响换热系数规律的hmax-p-qs三维关系图;采用喷射表面面积与喷嘴面积的比值k反映喷嘴大小对换热系数的影响,建立了hmax-k-qs三维关系图;hmax-p-qs和hmax-k-qs关系图能为喷水淬火参数(p,qs,k等)设计提供参考。

剪切变形方向特征对高纯铝箔轧制织构的影响

运用取向分布函数(ODF)研究了每个轧制道次的剪切变形特征对高纯铝箔轧制织构的影响。提出用中性角的相对大小来量化轧制剪切变形作用方向改变的位置,运用Taylor晶体塑性变形理论模拟计算了中性角的相对大小对轧制织构演变的影响。实测与模拟的轧制织构特征表明:中性角靠近轧制变形区的中心位置有利于形成{001}〈110〉剪切织构,从而证实了除剪切变形的程度外,剪切变形方向改变的位置也是影响高纯铝箔轧制织构的重要因素。

多晶纯铝轧制变形晶粒局部取向的演变

本文采用SEM-EBSD检测技术研究了高纯铝多晶体内(011)[100]和(210)[001]两个相邻柱状晶粒在轧制变形前、后的微取向分布.结果表明,经65%压下量后,虽然两晶粒靠近晶界部分的转动要慢于晶内的转动,但转动趋势是一致的, 两个晶粒都显示{110}∥ND(α取向线)转动.运用Taylor晶体塑性变形理论,考虑靠近与远离晶界部分具有不同程度的附加强制剪切变形(de13≠0),模拟计算的两晶粒轧制变形时局部取向演变结果与实测微取向分布图具有较好的一致性,且考虑了附加强制剪切变形的Taylor模型预测结果优于经典FC和RC-Taylor模型.

冷轧高纯铝柱状晶粒的组织与微取向的不均匀性

采用光学显微术与SEM-EBSD技术观测了经65%压下量冷轧后高纯铝多晶体中不同取向柱状晶粒的微观组织与微取向图.结果表明:形变晶粒各部分具有不同的转动趋势,靠近晶界部分(BP)的转动角度小于远离晶界部分(IP)的;〈001〉∥RD取向的晶粒向α-取向线聚集,其BP与IP部分的转动角度相差5°～6°;〈121〉∥ND取向的晶粒向β-取向线聚集,其BP和IP部分的转动角度相差5°～12°;这表明轧制变形晶粒各部分的微观组织与微取向分布与其初始取向和所处位置有关.

铝及铝合金材料进展

本文概述了中国铝及铝合金材料产业与高强铝合金技术发展现状。重点介绍了高强铝合金研发及其材料制备技术的重要进展,为铝材产业、铝合金科技的持续发展提供新的思路。

7055铝合金晶界η相回归阶段的粗化动力学

采用透射电镜、拉伸试验、剥落腐蚀试验等手段,研究7055铝合金在回归时效阶段的晶界η相形貌、尺寸、间距及其粗化动力学行为,以及对最终材料性能的影响。结果表明:随着回归温度的升高或回归时间的延长,晶界η相不断粗化,间距也不断增大;且回归温度越高,晶界η相粗化速率越快。在本实验条件下,该合金晶界η相的粗化激活能Q=1.13 eV,据此建立晶界相粗化动力学模型。

微量稀土对高压阳极电容铝箔织构演变的影响

采用晶体取向分布函数方法（ＯＤＦ）和Ｘ射线衍射测定板面晶面衍射强度研究和分析了在高纯铝中加入微量稀土（Ｙ）对箔材织构演变的影响。研究结果表明：添加微量稀土，能改变高纯铝箔中变形织构组分的相对强度，随稀土含量增加，黄铜取向密度增加，Ｓ织构组分减少，成品退火箔材中立方织构含量随稀土含量增加就相应减少。当稀土含量为０．００３０％时，成品退火箔材中立方织构取向密度最大。其作用机理是稀土元素Ｙ化学活性强，能与铁等微量杂质元素形成一系列化合物，析出后可净化基体，降低基体中铁等杂质的浓度，消除杂质元素对高纯铝箔中立方织构形成的不利影响。

w(Zn)/w(Mg)对Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响

借助金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计和电子万能试验机研究了w(Zn)/w(Mg)对新型Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当Zn、Mg总含量相近时,w(Zn)/w(Mg)降低,则Al-Zn-Mg合金的硬度提高,峰值时效时间缩短。当Zn、Mg总量减少,且w(Zn)/w(Mg)减小时,意味着合金中Mg含量相对较高,这同样提高了合金的峰值硬度,缩短了峰值时效时间。随着w(Zn)/w(Mg)从11.4降至6.1,合金晶内η′相数量密度增大,平均直径减小,η′相数量密度从66521μm^(-3)增加至118142μm^(-3),平均直径从4.3 nm降低至3.7 nm,合金的拉伸强度随之提高。当w(Zn)/w(Mg)为6.1时,合金T6态的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为447 MPa、397 MPa和18.9%。

断续时效工艺对7N01铝合金组织性能的影响

采用透射电子显微镜,维氏硬度计和电子万能试验机研究了断续时效工艺对7N01铝合金的时效硬化行为、力学性能和显微组织的影响。研究结果表明:T5I4态合金晶内析出相平均粒径及体积分数均远小于T5及T73态合金的,其晶界析出相为连续分布的细密点状相,且无明显无沉淀析出带,最终使合金获得较好的室温拉伸性能。当合金在T5I4断续时效基础上再进行第三级高温再时效,到达峰时效(T5I6态)后,其室温拉伸性能再次提升。当在T5I6断续时效的基础上继续时效达到过时效(T5I7态)后,合金的强度与T5I6态相比有所降低,但依然高于T5I4态及T5、T73态样品的。