应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

间断直流磁场对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金凝固组织和性能的影响

对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金的凝固过程施加不同直流电压(0~300 V)和放电频率(0~20 Hz)以及占空比为30%的间断直流磁场,研究了间断直流磁场对其凝固组织及力学性能的影响。结果表明:间断直流磁场有效细化了合金的凝固组织,初生α-Al相由无磁场时的粗大枝晶变为细小的蔷薇状晶粒,第二相由粗大而连续的网格状结构变为细小而断续分布结构。随着直流电压的增加,合金的晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均减小,抗压强度和断裂应变均先升后降;随着放电频率的增加,晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均先减小后增大,抗压强度和断裂应变均先升后降。施加间断直流磁场后,合金的拉伸性能提高,断口中的准解理面减少,撕裂棱增多。当直流电压为200 V、放电频率为5 Hz时,合金的抗压强度和断裂应变最大,与无磁场时相比分别提高了31.6%和43%,抗拉强度和断后伸长率则分别提高了79.71%和83.3%。

热处理对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金耐蚀性能的影响

对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金进行了不同方式的热处理。利用电化学测试研究了不同热处理状态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,并通过扫描电镜、能谱以及X射线衍射分析了合金腐蚀形貌及腐蚀产物的成分。结果表明:经固溶处理和时效处理后,合金的耐蚀性能有所提高,并且固溶态的Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金有着最佳的耐蚀性能;合金的腐蚀特征为丝状腐蚀,腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)。

Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和性能的影响

研究了Al3Ti4B中间合金对 Mg 7Al 0.4Zn 0.2Mn合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明: 当Al3Ti4B加入量小于0.3%(质量分数)时, 合金的平均晶粒尺寸显著减小; 当 Al3Ti4B加入量为0.3%时, 合金组织显著细化, 平均晶粒尺寸由未变质合金的 135μm细化到 30μm, 合金拉伸力学性能和耐腐蚀性能最好; 当加入量超过0.3%时, 晶粒粗化; 具有密排六方结构的高熔点化合物 TiB2 (θm =2 980 ℃)和 AlB2(θm=980℃)均可作为α Mg的异质核心, 大量异质结晶核心的存在是导致α Mg晶粒细化的主要原因。

时效对挤压态Mg-11Al-3Zn-2Ca镁合金组织和性能的影响

采用箱式电阻炉进行时效处理,试样埋入石墨中防止氧化,利用OM、SEM和TEM等手段对含Ca高铝Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金时效状态下的组织和力学性能进行了分析。结果表明,Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金在9～25 h内时效,析出相为短棒状的β-Mg17Al12,析出过程遵循先晶界后晶内的规律;经过200℃时效后,抗拉强度有所提高,最大提高10 MPa;伸长率随时效时间延长呈下降趋势,15 h以内降低比较明显,超过15 h下降趋势变得较为缓慢。

轧制变形量对Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机、导电率测量仪研究轧制温度360℃下18%~55%轧制变形量对铸态Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金的显微组织和性能的影响。结果表明:铸态合金组织明显为枝晶,晶界处有大量Mg17Al12金属间化合物分布。随着轧制变形量的增加,合金中晶粒越来越细化,组织越来越均匀。与铸态合金相比,轧制合金的强度和伸长率均明显提高,导电率明显降低。变形量55%的合金抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为325、234 MPa,其伸长率和导电率分别为24.7%和17.20%IACS。

稀土Sc、Zr对铸造Zn-43Al-1.6Cu合金组织及力学性能的影响

通过力学性能测试、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了复合添加稀土元素Sc、Zr对Zn-43Al-1.6Cu合金铸态显微组织及力学性能的影响。研究发现:在铸态Zn-43Al-1.6Cu合金中复合添加0.4%Sc、0.1%Zr时,合金显微组织细化效果较好,粗大的树枝晶转变为均匀、细小的团絮状组织,合金的抗拉强度达到372.3 MPa,伸长率提高了45.1%;稀土元素Sc、Zr与Zn-43Al-1.6Cu合金中的Al形成了与α-Al基体晶格类型和晶胞尺寸都极为相近的复杂化合物Al3Sc粒子,促进异质形核,起到细晶强化的作用,从而提高了合金的力学性能。

直流磁场对Mg-3Al-3Cu合金结晶取向及力学性能的影响

研究了0～1.25 T的直流磁场对石墨型铸造Mg-3A1-3Cu合金凝固组织、结晶取向及力学性能的影响。结果表明：直流磁场对合金凝固组织的影响较小;当磁感应强度为1.25 T时,第二相的体积分数明显下降。合金原有的结晶取向受到抑制,并形成了新的择优取向。当磁感应强度为1.25T时,合金在（100）、（110）面的择优生长最为显著。总体上来说,随着磁感应强度的增加,合金的抗拉强度和伸长率均得到了显著的提升;当磁感应强度为1.25 T时,抗拉强度为181.2 MPa,伸长率为1.77%,较未处理时分别提升了142.7 MPa和1.04%。

体育器材用Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金铸态组织与性能研究

在Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金中添加Al2Ca,并进行了显微组织、物相组成、高温力学性能和耐腐蚀性能分析。结果表明:添加了Al2Ca的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金由α-Mg相、Mg17Al12相和Al2Ca组成;与未添加Al2Ca相比,添加Al2Ca可使该合金的高温力学性能和耐腐蚀性能均得到提高,其中150℃抗拉强度增加53%、450℃抗拉强度增加246%、盐雾腐蚀120h后的质量损失率从5.52%下降至1.11%。

Zr对Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材组织与性能的影响

针对T6态Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu铝合金板材,研究了添加质量分数分别为0,0.046%,0.098%,0.151%,0.185%的Zr,铝板中合金相粒子和晶粒的组态以及板材的力学性能.结果表明,Zr含量增加对铝板中微米级T相和Al_(7)Cu_(2)Fe相粒子无明显影响,合金中未形成含Zr的结晶相,但纳米级Al_(3)Zr弥散相粒子数量逐渐增多.添加质量分数为0.046%Zr可细化T6态铝板等轴状Cube取向晶粒;Zr质量分数超过0.098%能抑制铝板再结晶形核,板材晶粒为纤维状,取向以Brass,S,R和Copper为主,且其体积分数随Zr含量增加而逐渐增大.Zr含量增加,T6态铝板的强度逐渐增大,而延伸率先增大后略有减小.Zr质量分数为0.151%的T6态Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu铝合金板材性能最佳,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为706,645 MPa和10.3%.

浇注温度对Mg-6Zn-3Cu镁合金组织性能的影响

通过对Mg-6Zn-3Cu (ZC63)合金进行XRD衍射、硬度及拉伸性能的测试,研究了浇注温度对其组织和性能的影响。研究表明,随着合金的浇注温度增高,ZC63镁合金的晶粒尺寸不断增大,降低浇注温度可细化晶粒,且降低生产成本。当浇注温度为680℃,合金组织比较细小均匀,力学性能较高,其抗拉强度和伸长率分别为205 MPa和13.2%。ZC63镁合金铸态的断口主要由解理面和撕裂棱组成,具有准解理断裂特征。浇注温度越低,解理面尺寸越小,撕裂棱占比越多,表明合金的塑性变形能力越强。

AlTi3BC细化剂对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金组织性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和万能试验机等手段,研究添加不同比例的晶粒细化剂AlTi3BC对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金的力学性能及微观组织的影响。结果显示,适量的晶粒细化剂AlTi3BC对高强压铸铝合金细化效果显著,明显改善α-Al与共晶Si的形貌,使组织更加均匀。对直径为6.4 mm的试样,添加质量分数为5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其抗拉强度提升16 MPa,断后伸长率由3.23%提升到3.95%;对厚度约2 mm的手机中板添加质量分数为0.5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其断裂力提升42 N,断裂位移由4.10 mm提升到6.5 mm。

硼对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金组织及性能的影响

研究了B对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入微量的B就能使合金的晶粒得到显著的细化,并且随着B加入量的增加,细化效果越明显,当B的加入量(质量分数,下同)为0.15%时,平均晶粒尺寸由未变质合金的约140μm细化到约40μm。分析认为:具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2可作为α-Mg的异质核心,从而细化镁合金晶粒。微量B的加入使铸态合金的力学性能得到不同程度的提高,当B的加入量为0.15%时,合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比未变质合金提高13.1%、19.5%和22.0%,冲击吸收功约为未变质合金的2.3倍。B的加入量为0.10%时,合金的伸长率比未变质合金提高21.6%。

稀土Er改性Al-Si-Mg-Cu合金的组织性能

采用显微硬度计、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能试验机等研究了具有不同Er元素含量的Al-3Si-0.45Mg-0.45Cu合金经不同时效处理后的组织与性能。结果表明,添加Er元素后,铸态合金的晶粒细化、α-Al树枝晶向等轴晶转变和共晶硅形态优化。时效处理后,基体α-Al中析出了强化相Al3Er,阻碍位错的运动,铸态下细长的棒状共晶硅发生球化,合金性能得到提升。当Er元素添加量达到0.6 mass%时,时效8 h后的合金硬度与拉伸强度达到峰值,较不含Er元素的铸态合金分别提高了57 HV0.2和138 MPa。

挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为

研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变,分析了该合金在温度为623~723 K,应变速率为10^(-4)~10^(-2) s^(-1)条件下的流变应力随温度和应变速率的变化,归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明:温度和应变速率是影响流变应力的主要因素,在变形过程中,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下,该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数ε=A[sinh(ɑσ)]~nexp(-Q/RT)来描述,应力指数n=3.286,激活能Q=238 k J/mol,表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。

Al-5Mg-3Zn-1Cu铝卡钳壳体的倾转铸造模拟与试制

针对Al-5Mg-3Zn-1Cu铝卡钳壳体的倾转铸造工艺,利用ProCAST软件对铸件充型和凝固过程进行模拟,分析缺陷形成原因。对卡钳壳体结构进行优化,扩大铝液流动和补缩通道,并进行数值模拟和试制验证。结果表明,优化后的铸件实现了顺序凝固,避免形成孤立液相区并消除了缩孔缺陷。采用倾转铸造工艺试制的Al-5Mg-3Zn-1Cu铝卡钳壳体铸件表面光洁,内部组织致密均匀,且无缩孔、缩松缺陷。

固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn合金组织和性能影响

研究了固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn铸造镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态和固溶态组织主要由α-Mg基体和Mg_(17)Al_(12)相组成,经过400、410和420℃保温18 h固溶处理后,第二相的种类没有发生变化,大量的Mg_(17)Al_(12)相溶入到α-Mg基体中,合金组织中残留了少量颗粒状Al4Mn相,同时也出现了梅花状Mg_(17)Al_(12)相。此外,合金经400℃×18 h处理后,晶粒细化程度最好,且表面清晰平整无缺陷,其室温力学性能得到了明显改善,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了184.1 MPa、135.5 MPa和8.9%。

汽车轮毂用高强轻合金的差压铸造工艺研究

采用差压铸造工艺方法制备了汽车轮毂用高强轻合金Mg-7Al-3Sn-1Zn-0.5Sc,并进行了显微组织金相OM及SEM观察、XRD分析、力学性能测试。结果表明,与常规铸造相比,差压铸造制备的该合金组织较细小,无明显的缩松、缩孔、孔洞、裂纹等铸造缺陷;合金由α-Mg基体以及少量的Mg17Al12、Mg2Sn相组成;室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达518、436MPa和23.8%,断口为韧性断裂。

Ti对建筑隔板镁合金挤压态组织和性能的影响

对建筑隔板用镁合金试样进行了挤压成形,研究了添加和不添加Ti元素对建筑隔板用镁合金试样的影响,并进行了显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的测试、对比和分析。结果表明:与未添加元素Ti的Mg-3Al-1Zn合金相比,Mg-3Al-1Zn-0.8Ti合金的晶粒细化,抗拉强度和屈服强度分别增大14、37 MPa,质量损失率减小了37.15%,力学性能和耐腐蚀性能得到提升。Ti元素的添加有益于建筑隔板用Mg-3Al-1Zn镁合金综合性能的提升。

均匀化热处理工艺对体育器材用新型镁合金性能的影响

采用不同的均匀化温度和时间对Mg-3Al-1Zn-0.5Ti-0.3V体育器材用新型镁合金进行了热处理,并进行了拉伸性能和冲击性能的测试与分析。结果表明,当均匀化温度从350℃增大到450℃（均匀化时间12 h）或均匀化时间从6 h增大到14 h（均匀化温度425℃）时,合金的强度和冲击吸收功均先增大后减小。均匀化热处理温度和时间分别优选为425℃、12 h。