Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金动态再结晶行为和力学性能的影响

借助光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(SEM-EDS)和透射电镜(TEM)研究Cr对Al-CuMg-Ag合金铸态组织和双级均匀化后弥散相分布、尺寸和数量密度的影响,并采用高通量等温压缩实验研究不同等效应变下Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金动态再结晶行为的影响。结果表明:均匀化阶段除析出棒状T-Al_(20)Cu_(2)Mn_(3)弥散相外,还出现平均直径和数量密度分别为67.4 nm和4.7μm^(-2)的球状Al7(Cr, Mn)弥散相,Cr与Mn相反的平衡分配系数(K_(Mn)<1_(vs) K_(Cr)>1)将无弥散相析出面积分数从29.5%降至13.8%,棒状的T-Al_(20)Cu_(2)Mn_(3)弥散相平均长度从275.4 nm减小至147.3 nm,数量密度从3.5μm^(-2)增至10.4μm^(-2)。EBSD和拉伸实验结果表明,Al7(Cr, Mn)弥散相对位错运动阻碍作用减少热压缩过程中小角度晶界向大角度晶界的转变,抑制动态再结晶。Cr的添加提高Al-Cu-Mg-Ag合金不同温度下的力学性能,在25,250,300℃下Al_(7)(Cr,Mn)弥散相对合金屈服强度的贡献值分别为21.9,16.2 MPa和15.3 MPa。

铬含量对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和热暴露性能的影响

研究了Cr含量对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和热暴露性能的影响。结果表明,随着Cr含量增加,合金室温强度呈先上升后下降的变化趋势,含0.2%Cr的合金表现出优异的室温力学性能。透射定量计算结果表明,向合金中添加0.2%Cr,促进了热暴露后合金中Ω相的析出,提高了Ω相的抗粗化性能。Cr添加量超过0.3%后,合金晶界处析出(Al,Cr,Mn,Ti)富集相,导致晶粒粗大。

Mg、Si含量对Al-Cu-Mg-Ag-Si合金析出相的影响

研究了Mg、Si元素含量对Al-Cu-Mg-Ag-Si合金实际析出相种类及性能的影响。结果表明,Al-Cu-Mg-Ag-Si合金中高Mg含Si合金析出了大量S相和粗大的第二相;低Mg低Si合金中析出了常见的θ相和Ω相;低Mg含Si合金中出现了6系铝合金中常见的σ相和β″相等多种析出相,且具有非常细小弥散的θ相,为合金提供了良好的强化效果。Si和Mg的存在均极大地改变了合金的析出序列,无法通过增加Mg含量抵消Si的作用。Si的加入显著抑制了Ω相的析出,而大幅增加Mg含量则会促进S相的析出。

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

Cu含量对Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能和耐腐蚀性能的影响

Cu元素是Al-Cu-Mg-Ag合金的主要合金元素之一,对合金性能有重要影响。采用Cu元素质量分数分别为3.08%、3.39%、3.93%的3种Al-Cu-Mg-Ag合金,通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、常温拉伸力学性能测试和晶间腐蚀试验、电化学试验研究了Cu含量对合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。试验结果表明:随着Cu含量增加,铸态Al-Cu-Mg-Ag合金的晶粒尺寸逐渐减小,T8态处理的合金的屈服强度和抗拉强度提高,延伸率略有下降,合金中Ω相的数量增加;随着Cu含量增加,合金耐腐蚀性能先提升后下降,w(Cu)=3.39%的合金耐腐蚀性能相对较好。

Al-Cu-Mg-Ag轮毂锻件的热稳定性

以峰时效态的Al-Cu-Mg-Ag轮毂锻件为研究对象,研究锻件不同热暴露温度和热暴露时间的室温拉伸性能和高温拉伸性能,并对锻件在不同温度下的热稳定性进行对比和分析,结果表明:Al-Cu-Mg-Ag锻件具有良好的热稳定性,在150℃暴露1~100 h后,室温拉伸性能和高温拉伸性能无显著变化;在150~200℃短时间热暴露1 h不会降低综合性能,但随着热暴露温度的升高和热暴露时间的延长,Al-Cu-Mg-Ag锻件强度产生不同程度的下降;在200℃和250℃暴露100 h后,室温屈服强度分别剩余61.1%和37.2%,室温抗拉强度分别剩余77.8%和60.8%,高温屈服强度分别剩余61.6%和42.8%,高温抗拉强度分别剩余67.5%和47.6%;Al-Cu-Mg-Ag锻件的主要析出相为Ω相和θ′相,在Kt=1和R=0.1的实验条件下,200℃/10 h热暴露后的室温疲劳极限为278 MPa,相比热暴露前的疲劳极限311 MPa降低了10.6%。

同质异构Al-Cu-Mg系混晶粉末冶金制备新方法

为突破传统同质粉末材料均以颗粒尺寸细化作为改性的单一途径禁锢,提出同质异构思想,即通过低能球磨将不同粒径的AA2024合金粉末按照一定比例混合,经热压烧结制备混晶坯料。研究结果表明,传统单一粒径粉末烧结后晶粒形貌趋向于不规则多边形状,而不同粒径粉末混合烧结后晶粒形貌为小颗粒包覆大颗粒的结构形式;与前者相比,当粗粉占比为20%(质量分数)时,抗拉强度增加了38.8%;当粗粉占比为50%时,伸长率提高了14%。粉末混合后的烧结样品呈沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂机制,第二相对位错的钉扎效应更加明显,因此,合金性能得到显著提高。此研究工作为高性能同质异构混晶材料的制备提供了一种新思路。

原子团簇尺寸对Al-Cu-Mg合金疲劳过程中滑移带形成及裂纹扩展行为的影响

通过透射电镜(TEM)、原子探针(APT)等分析手段,研究了不同时效态Al-Cu-Mg合金中原子团簇对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:自然时效态试样只含有小尺寸原子团簇(<100个原子),而170℃人工时效态试样出现大尺寸原子团簇(>100个原子),且随着时效时间的延长,大尺寸原子团簇逐渐增多,并在170℃/8 h态开始析出少量S′相。小尺寸原子团簇对位错滑移的阻碍作用较小,在裂纹扩展过程中形成了较多的滑移带,裂纹沿滑移带扩展,表现出较高的裂纹扩展速率;随着团簇尺寸的增大,延缓了Al-Cu-Mg合金在疲劳过程中的溶解和强化效应的衰减,限制了裂纹前端滑移带的形成,显著降低了裂纹扩展速率;S′相的析出阻止了位错往复滑移并减少了裂纹闭合效应,表现出较高的疲劳裂纹扩展速率。170℃/1 h态合金中大尺寸原子团簇数量密度较高,且没有析出S’相,因此具有较优的抗疲劳裂纹扩展性能。

Al-Cu-Mg合金组织与力学性能的新型热机械处理调控

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试、疲劳裂纹扩展速率测试等研究了新型热机械处理对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响及调控机理。结果表明:新型热机械处理可以使Al-Cu-Mg合金实现良好的强塑性配合,在高伸长率(11.3%)条件下抗拉强度和屈服强度分别达到516.7MPa和475.3 MPa。热机械处理中的大倾转角、大扭转角晶界的Goss晶粒和剪切织构的引入显著提高了合金的抗疲劳裂纹扩展性能,裂纹闭合效应可降低有效裂纹尖端应力强度因子范围,延缓疲劳裂纹扩展速率。新型热机械处理通过对析出相、位错与织构组态的协同调控以显著改善合金的力学性能。本工艺的织构演变包括Cube织构和Goss织构的形成与转变,Brass织构、Copper织构和S织构等轧制织构以及剪切织构的形成。

微量Sn添加对Al-Cu-Mg合金均匀化过程中组织演变的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等研究了微量Sn添加对Al-Cu-Mg合金均匀化前后微观组织演变的影响,同时对合金拉伸性能进行了测试。结果表明:Al-Cu-Mg-Sn合金中初生Mg_(2) Sn相的形成为剩余α(Al)液相的凝固提供了异质形核点,细化了Al-Cu-Mg合金的晶粒尺寸,由约300μm减少至约150μm。一级均匀化热处理(490℃保温22 h)后,含Sn合金中虽然具有更多的Al_(2) Cu相残留,但可通过更高温的二级均匀化热处理(510℃保温3 h)得到有效消除,且合金中的Al_(7)Cu_(2) Fe相也得到了较大幅度的细化和球化。添加微量Sn后,合金的抗拉强度由209 MPa提升至256 MPa,断后伸长率由3%提升至5.5%。断裂方式由解理断裂为主转变为出现大量韧窝的塑性断裂。

预变形对Al-Cu-Mg-Ag合金时效组织及性能的影响

为分析预变形对Al-Cu-Mg-Ag合金时效过程中析出相的影响,本文利用Digital Micrograph软件对透射电子显微镜(TEM)观察的析出相直径尺寸及数量密度进行了定量统计,结果表明,20%预变形时效态合金析出相密度增加,直径减少。为探究不同预变形对时效态Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能的影响,利用维氏硬度计测得四种变形量(0%、10%、20%、30%)预变形样品在185℃时效0~24h的硬度,结果表明,预变形提高了合金硬度,且当变形量为30%时合金峰值硬度最高(153HV)。为探究不同预变形对T6态Al-Cu-Mg-Ag合金耐蚀性能的影响,本文进行了循环极化曲线测试和晶间腐蚀实验,结果表明,Al-Cu-Mg-Ag合金存在最佳变形量预变形(20%)使得耐蚀性能最佳。

冷轧变形对Al-Cu-Mg合金的显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、EBSD技术、透射电子显微镜和万能拉伸试验机等研究了冷轧变形对热轧态Al-Cu-Mg合金显微组织和性能的影响。显微组织观察结果表明,随着冷轧变形量的增加,合金中未溶的Al_(2)CuMg[Fe,Mn]相和Al_(2)Cu[Fe,Mn]相发生了破碎。基体中存在较多的棒状Al_(2)0 Cu_(2)Mn_(3)相,该相附近存在大量缠结位错,对合金产生显著强化效果。在冷轧变形量为19%时,位错密度达到最大值。同时,随着冷轧变形量的增加,S、R、Cube、Goss、Brass织构的含量也增加,〈111〉、〈110〉织构的含量降低。力学性能测试结果表明,随着冷轧变形量的增加,合金强度提高,延伸率仍保持较高水平。当冷轧变形量为11%时,合金轧向综合力学性能最佳,抗拉强度为465.0 MPa,屈服强度为291.6 MPa,延伸率为19.0%。此时,合金横向抗拉强度为469.9 MPa,屈服强度为318.0 MPa,延伸率为16.9%。

Effect of secondary aging on microstructure and properties of cast Al-Cu-Mg alloy

To obtain better comprehensive properties of cast Al-Cu-Mg alloys,the secondary aging(T6I6)process(including initial aging,interrupted aging and re-aging stages)was optimized by an orthogonal method.The microstructures of the optimized Al-Cu-Mg alloy were observed by means of scanning electron microscopy and transmission electron microscopy,and the properties were investigated by hardness measurements,tensile tests,exfoliation corrosion tests,and intergranular corrosion tests.Results show that the S phase andθ’phase simultaneously exist in the T6I6 treated alloy.Appropriately increasing the temperature of the interrupted aging in the T6I6 process can improve the mechanical properties and corrosion resistance of Al-Cu-Mg alloy.The optimal comprehensive properties(tensile strength of 443.6 MPa,hardness of 161.6 HV)of the alloy are obtained by initial aging at 180℃for 2 h,interrupted aging at 90℃for 30 min,and re-aging at 170℃for 4 h.

Al-Cu-Mg-Ag合金析出相的研究进展

Al-Cu-Mg-Ag合金是在Al-Cu-Mg系合金基础上开发的新型合金。根据成分的不同,该合金的常见析出相有θ′、S′和Ω相,其中在基体{111}面析出的Ω相具有较高的沉淀硬化能力和热稳定性,使得Al-Cu-Mg-Ag成为一种新型中温高强铝合金。在简要介绍该合金研究过程的基础上,回顾该合金强化相的相组成、相的析出序列和热稳定性;同时总结以Ω相为主要强化相的合金体系合金化研究进展;并对该合金的研究方向进行展望。

析出相对Al-Cu-Mg合金蠕变行为的影响

利用不同的热处理制度制备T4、欠时效、峰时效和过时效4种状态的合金,并通过恒应力蠕变拉伸实验和显微组织观察分别对不同状态合金在150℃、225 MPa和200℃、200MPa的蠕变行为进行分析。结果表明:合金在150℃蠕变时,变形主要依靠晶内的位错滑移,细小弥散分布的析出相以及固溶原子对位错的钉扎有利于降低合金的蠕变速率;4种合金在该蠕变条件下均经历较长的稳态蠕变阶段,其中峰时效合金的蠕变速率最低;合金在200℃蠕变时,变形主要依靠晶界滑移;在蠕变过程中,峰时效态和过时效态合金中形成明显的无沉淀析出带,导致其蠕变速率显著增加,并且几乎没有出现明显的稳态蠕变阶段;欠时效态合金在该蠕变条件下的蠕变速率最低。

Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中的存在形式及其均匀化工艺

采用扫描电镜观察、X射线衍射物相定性分析,研究元素Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中的存在形式及其均匀化工艺。研究结果表明:Er元素主要以Al8Cu4Er相形式存在于铸态合金晶界,少量固溶于-αAl中;Al8Cu4Er相作为Al2Cu相的形核质点,与Al2Cu相共生于晶界,形成典型的枝晶偏析;与Al2Cu相相比,Al8Cu4Er相为难溶相,使得合金均匀化温度升高,成为均匀化过程中工艺的制约因素;采用420℃×6 h+510℃×24 h+520℃×6 h均匀化制度处理后,Al8Cu4Er相回溶至基体,合金晶界变薄,均匀化效果明显。

Al-Cu-Mg高强铝合金的研究进展

综述了Al-Cu-Mg系高强铝合金的发展,评述了微量元素对Al-Cu-Mg系合金性能的影响,介绍了热处理对Al-Cu-Mg系合金的影响机制,指出了现存的问题并展望了Al-Cu-Mg高强铝合金的发展趋势。

蛇形轧制对Al-Cu-Mg合金板材强韧性能及微观组织的影响

基于实验室自制蛇形轧制装置,采用室温拉伸、Kahn撕裂、电子背散射衍射(EBSD)等测试方法对比研究蛇形轧制非对称工艺参数对Al-Cu-Mg合金轧制板材的室温强度、断裂韧性和显微组织的影响。结果表明:合理的蛇形轧制工艺在能够使Al-Cu-Mg合金板材保持强度性能的同时,显著提升其断裂韧性。当偏移量相同时,蛇形轧制板材的强度性能随着异速比增加而提高,但伸长率和断裂韧性降低;当异速比相同时,随着偏移量增加,蛇形轧制板材强度降低,伸长率和断裂韧性明显升高。在偏移量10mm且异速比为1.1的条件下,蛇形轧制试样裂纹单位形核能提升高14%~36%。这是由于蛇形轧制能够增强Al-Cu-Mg合金板材Cube织构并减弱Brass织构,形成具有更高裂纹扩展阻力的织构组态所致。

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用热模拟实验对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金进行热压缩实验,研究合金在热压缩变形中的流变应力行为和变形组织。结果表明:Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;该合金的热压缩变形流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为196.27kJ/mol;在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。

Al-Cu-Mg-Ag系高强耐热合金的热加工工艺研究

通过差热分析（DTA）、金相组织观察、热模拟及拉伸试验等手段,分析了不同均匀化退火工艺对含Ag的Al-Cu-Mg-（Ag）-Mn-Zr新型耐热铝合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明,采用接近低熔点共晶熔化温度的均匀化退火后,合金的枝晶偏析得以消除,晶内成分分布均匀.在470℃、490℃两个温度条件下分别以30%、50%的压下量热轧模拟,证明在470℃条件50%压下量热轧,轧出的板材效果最好,其室温抗拉强度达到470MPa,对应的伸长率达到8%～10%.