激光粉末床熔融成形高性能Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的显微组织演变及力学性能

系统研究时效温度对激光粉末床熔融成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,成形态合金组织致密且无裂纹,平均晶粒尺寸为3.51μm,屈服强度为(547±3)MPa。经300℃时效后,合金组织中析出大量尺寸为2~3 nm且与基体共格的Al3Sc纳米颗粒。时效样品的屈服强度提升至(616±4)MPa,这得益于合金中的析出强化、固溶强化和晶界强化。当时效温度超过300℃时,部分Mn和Zr从固溶体中析出,形成Al6Mn和Al3(Sc,Zr)相。经500℃时效后,合金中Al6Mn相和Al3(Sc,Zr)相分别粗化至约600和30nm。此,合金的屈服强度下降至(372±3) MPa。

热处理对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金组织及性能的影响

采用压铸成形工艺制备Mg-Zn-Al-Mn合金,研究不同热处理工艺对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,压铸态合金采用直接时效处理时,在190℃下直接时效5 h,合金强度达到峰值,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为236 MPa,149 MPa和7.3%。经过固溶处理后,过饱和固溶度提升,大部分第二相颗粒在固溶过程中溶解进镁基体中,即有更大的第二相脱溶析出驱动力。335℃×4 h+190℃×5 h时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为243 MPa,167 MPa和5.1%。浸泡试验表明,经过T6处理后的合金具有最好的耐浸泡腐蚀性能,电化学试验结果显示,T6处理合金具有最小的腐蚀电流密度和最大的高频阻抗弧半径,表明其具有最优的耐腐蚀性能。

Al-Mn-Sc合金的选区激光熔化工艺优化及室温与高温力学性能研究

通过探究能量密度对Al-4.5Mn-1.5Mg-0.6Sc-0.2Zr(wt.%)合金致密度的影响,优化其成形工艺,并进一步分析该合金在时效过程中组织变化及其室温与高温力学性能。结果表明:随着能量密度增大,合金致密度先增后减。当能量密度为77.6 J/mm^(3)时,即激光功率275 W、扫描速率985 mm/s、扫描间距0.12 mm、层厚0.03 mm,可获得致密的、缺陷少的合金材料。沉积态合金显微组织由等轴晶和柱状晶组成,周围分布着细小富Mn相;300℃/5 h时效后,晶内析出大量纳米Al_(3)(Sc,Zr)相。同时,时效后合金表现出优异的室温与高温力学性能,其室温屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是500 MPa、536 MPa和12.3%,高温(250℃)屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为224 MPa、299 MPa和11.5%。

Mn含量及冷却速率对真空吸铸Al-Mn合金显微组织的影响

分别利用TEM,SEM,XRD分析Mn含量(质量分数,下同)及冷却速率对真空吸铸Al-Mn合金中Al6Mn相形貌的影响.结果表明:在Al-Mn合金中,树枝状Al6Mn相的枝晶夹角均为72°,随着Mn含量的改变,Al6Mn相形貌和析出量也在不断变化;Al-4%Mn合金(4%为Mn的质量分数,下同)中的Al6Mn相呈块状且析出量较少;Al-6%Mn和Al-8%Mn合金中的Al6Mn相呈块状和针状,析出量随合金中Mn含量的增加而增多;Al-10%Mn合金中的Al6Mn相呈树枝状和针状且大量析出,但二次枝晶臂退化严重,这是由于在真空吸铸过程中形成了二十面体的准晶相.此外,冷却速率的增大促进了Al-Mn合金中树枝晶析出,但抑制了星状析出相的生长,其外轮廓等效直径减小.

激光熔化沉积成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金组织与性能研究

采用激光熔化沉积(laser melting deposition,LMD)成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金,研究其组织、冶金缺陷与性能特点。研究表明,LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的显微组织具有各向异性特征:建造面为柱状晶组织,扫描面为等轴晶组织。这是由于LMD成形过程沉积方向存在较大的温度梯度导致的。LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的基体组织为β相板条马氏体,并存在大量Cu2AlMn颗粒状析出相。孔隙缺陷是LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金中主要的冶金缺陷,严重影响了合金的力学性能。热处理可提高LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的力学性能及形状记忆性能。固溶、时效处理后,LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的抗拉强度可由453.6 MPa提高至519.5 MPa,形状回复率可由68%提高至97%;当时效温度为500℃时,在晶界上开始析出网状α相导致Cu基体中的Al含量增加,使合金的力学性能和形状回复率下降。

强磁场下Al-Mn合金凝固过程的研究

研究了强磁场对Al-Mn合金中Al6Mn相形态的影响。在保持磁场度不变的情况下,对不同温度下的凝固组织进行观察,发现磁场对Al-Mn合金中Al6Mn相形态产生了明显的影响,强磁场使Al6Mn相在凝固时产生了聚合和定向排列的效果,同时对Al6Mn析出相取向后聚集长大的过程进行了研究,并给出了相应的理论分析。

Mg-Al-Mn系镁合金中含Mn粒子的形貌和分布特征

对铸态AM50A和AM60B镁合金中含Mn粒子的形貌、尺寸、数量及分布进行了研究。结果表明,含Mn粒子呈角块状和棒状,主要分布在晶粒内部,少量分布在晶界处。大部分含Mn粒子为Al11Mn4和Al8Mn5两种相,一小部分为Alx(Fe,Mn)y相。含Mn粒子的平均尺寸在7μm左右,面积分数为0.30%左右。

双辊铸轧Al-Mn-Mg系铝合金铸嘴腔结渣物分析研究

为解决Al-Mn-Mg系铝合金铸轧生产过程中熔体粘稠、含杂质多、易结渣问题,采用XRD对铸嘴腔中的结渣物上下面物相进行定性、定量检测分析。结果表明:在铸嘴前沿结渣物上表面中,Al_(2)O_(3)、K_(2)MnF_(6)和Mg_(2)(BO_(3))F是主要的夹杂物,占总夹杂物含量的81.32%;结渣物下表面中,Al_(2)O_(3)和LiF·MgO是主要的夹杂物,占总夹杂物含量的84.76%。针对检测结果,从原铝纯净度和精炼剂的有效成分控制两方面入手,成功解决了双辊铸轧Al-Mn-Mg系铝合金铸嘴结渣难题。

Cu-Al-Mn-Zn-Zr记忆合金的显微组织与力学行为

利用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜观察和力学性能测试等手段研究了Cu 18.4Al 8.7Mn 3.4Zn 0.1Zr(摩尔分数,%)记忆合金(多晶)在不同温度与组织下变形时的力学行为。实验合金在不同温度下变形时延伸率不同,变形温度(Td)在Ms与Af之间时的延伸率小于变形温度(Td)高于Af时的延伸率。对实验合金施加应力时,最初的变形主要来自应力诱发马氏体,继而发生马氏体变体择优合并,二者对合金的变形都有贡献;变形量更大时,变体界面共格性被破坏,部分马氏体丧失热弹性。少量α相的析出不影响记忆效应,可使延伸率得以提高。

均匀化时间对Al-Mn合金组织的影响

采用扫描电镜、能谱分析和显微硬度研究了一种Al-Mn合金的铸态试样在610℃均匀化处理不同时间时的组织演化和显微硬度变化。实验结果表明:在610℃均匀化退火4 h时,合金内不连续网状枝晶已经溶解得比较充分,骨骼状的化合物也转化为块状;在一定时间内,随着均匀化处理时间的延长,β-Al6(MnFe)相向α-Al(MnFe)Si相转变量增多。由微观组织转变和显微硬度结果表明,该合金在610℃合理的均匀化处理时间为10 h左右,这与采用均匀化动力学方程得到的结论基本一致。在该参数下,合金内化合物尺寸最小且分布弥散,α-Al(MnFe)Si相在化合物中所占比例明显增多。

微量的稀土元素Er对Al-Mn合金组织与性能的影响

对含Er铝锰合金的力学性能进行了测定,并通过金相观察、扫描电镜、X射线衍射及透射电镜对合金的微观组织进行了分析,结果发现微量Er可以细化试验合金的铸态晶粒,在Mn含量不超过0.7%时,合金的力学性能有较为明显的提高,微量的Er未发现与Mn形成二元或三元化合物,Er和Al形成与α-Al具有共格关系的Al3Er相可改善铝锰合金的组织与性能,是铝锰合金的重要的微合金化元素。

Al-Mn合金镀层的制备与性能

利用AlCl3+LiAlH4+MnCl2有机溶剂体系在低碳钢基体上进行了电镀Al-Mn合金的实验,并对不同电镀工艺下Al-Mn合金镀层的表面形貌、成分、结构、厚度、结合力和耐蚀性等进行了研究.实验结果表明,沉积出的Al-Mn合金镀层表面光滑并呈网状分布;镀层中的Mn含量(原子分数)在30/0-80/0间变化,其中Mn以Al-Mn过饱和固溶体形式存在,且按(200)面的结构进行生长.随电镀时间和电流密度的增加,Al-Mn合金镀层的厚度呈线性增大,但膜层与基体的结合力逐渐降低.Al-Mn合金镀层的耐蚀性随沉积电流密度的增加而减小,随电镀时间的延长呈先增大后减小的规律.Al-Mn合金镀层的沉积速率、结合力和耐蚀性均高于相同沉积条件下的纯铝镀层。Al-Mn合金镀层在AlCl3+LiAlH4+MnCl2有机溶剂体系中的最佳沉积工艺为电流密度0.15-0.50 A/dm2、电镀时间30-45 min.

不同Mn含量的Al-Mn合金的研究

采用固液混合铸造研究了Al-10Mn、Al-15Mn和Al-20Mn合金的显微组织和力学性能.研究表明:固液混合铸造能有效地细化Al-Mn合金组织,其初生相尺寸可控制在10 μm以内,且形貌以球形或等轴状为主;合金的抗拉强度大大提高,由传统铸造的40～60 MPa提高到110～160 MPa,伸长率由零提高到1%左右;传统铸造和固液混合铸造的Al-Mn高合金的组织随着Mn含量的增加而更加粗大,抗拉强度则下降,硬度有所提高.采用固液混合铸造这一新型的材料制备技术,可以扩展Al-Mn等高合金材料的研究和应用的成分范围.

双脉冲镀对低温熔融盐镀Al-Mn合金层的影响

以铁片为基体,分别采用直流和双脉冲电源,在AlCl3-NaCl-KCl-MnCl2低温熔融盐中获得了Al-Mn合金镀层.用SEM、金相、EDS和XRD研究了Al-Mn合金镀层表面形貌、沉积速度、组成结构及耐腐蚀性能.结果表明,双脉冲镀层更致密,表面更平整,但沉积比直流镀慢;在MnCl2含量相同的条件下,双脉冲镀层中Mn含量更高;合金镀层结构随镀层中Mn含量的增加,经铝固熔体与非晶相混合、单一非晶态、非晶相与晶态Al8Mn5混合三个阶段;单一非晶态镀层耐蚀性比双相镀层好,Mn含量相当的双脉冲镀层耐蚀性比直流镀层好.

新型Al-Mn合金均匀化处理过程中组织和性能演变

通过差热分析、金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、硬度和电导率测试等方法,对一种新型Al-Mn合金铸锭均匀化过程中的组织演变和性能变化规律进行研究。结果表明：在加热温度为560-620℃、保温时间为12-72 h的均匀化处理过程中,合金铸锭的电导率随温度的升高或保温时间的延长逐渐降低,但硬度先持续降低后在高于600℃均匀化时反而升高;合金铸锭由枝晶和晶间非平衡相组成,随均匀化温度的升高和保温时间的延长,晶间析出相逐渐溶解、球化,晶内细小弥散相大量析出;合金较优的热处理制度为600℃、24 h。

熔盐电镀Al-Mn合金镀层的结构与性能

运用Ｘ射线衍射、电子探针、电化学测试仪和显微硬度计等实验手段，着重研究了从酸性ＫＣｌＮａＣｌＡｌＣｌ３熔盐中电镀得到的含锰１８％～３４％的光亮性ＡｌＭｎ合金镀层的表面形貌、相结构等微观结构以及镀层的耐蚀性、硬度、结合力等性能，同时还考察了热处理对镀层结构和性能的影响。结果表明，当锰含量达３１％时可获单相非晶态镀层，单相非晶态镀层的耐蚀性、硬度以及装饰性等性能均优于双相镀层；与纯铝相比，ＡｌＭｎ合金镀层的点蚀电位高３５０～４５０ｍＶ，硬度高４７００～５０００ＭＰａ；采用热处理可提高镀层的硬度，但使其耐蚀性降低。热处理对镀层性能的影响与镀层本身的相结构变化有关。

Al_2O_3颗粒增强Al-Mn合金基复合材料的制备及摩擦学性能

采用搅拌铸造法制备了Al2O3颗粒增强Al-2%Mn合金基复合材料,对复合材料的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:复合材料组织由Al基体、δ-Al2O3和MnAl6相组成,且Al2O3颗粒在铝基体中弥散分布。与原始铝基体相比,复合材料的布氏硬度提高了约70%。无论是干摩擦还是SO4.Cl-Na.Ca.Mg型弱碱性水溶液润滑摩擦情况下,复合材料的磨损量均显著低于铝基体。与铝锰合金相比,复合材料具有较低的冲刷腐蚀失重速率。复合材料具有优良的耐磨和耐蚀性。

Cu-Al-Mn合金马氏体结构及其在时效过程中的变化

利用X射线衍射、透射电镜观察等方法研究了Cu 11 9Al 2 5Mn合金的马氏体结构及其在时效过程中的变化。该合金淬火态马氏体为单斜 18R结构 (M18R) ,点阵常数为 :a =0 4 4 75nm ,b =0 5 2 2 9nm ,c=3 815nm ,β =89 6°。特点是单斜角β很大 ,已非常接近正交 18R结构 (N18R) ;马氏体内存在两种类型的面缺陷 ,一种是基面堆垛层错 ,另一种是非基面堆垛层错 ;时效时马氏体由单斜向正交转变的过程在一定程度上受到抑制 ,因而具有较高的抗马氏体稳定化的能力。

固液混合铸造Al-Mn合金坯料的重熔处理

采用固液混合铸造技术制备了A l-Mn合金坯料,对坯料进行了重熔水淬处理。对合金显微组织和硬度的研究表明,重熔处理后A l-Mn合金中析出的A l6Mn相圆整、均匀,且随着重熔温度的升高,析出相尺寸变大;并且A l-20Mn合金的硬度由固液混合铸造的91HB增加到重熔处理后的193HB。在重熔初期,A l-Mn合金中粗大的析出相能有效地碎裂、细化,因此重熔处理可成为改善A l-Mn合金组织和固液混合铸造触变成形的重要工艺环节。

Al-Mn-Mg-Cu-Ni合金热压缩变形的流变行为和组织

在Gleeble-1500热模拟机上对Al-Mn-Mg-Cu-Ni合金进行热压缩试验,分析合金的流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算高温变形时的变形激活能,并研究合金在变形过程中的显微组织。结果表明:Al-Mn-Mg-Cu-Ni合金在本实验条件下具有正的应变速率敏感性;流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,也可用Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为209.84kJ/mol。随着热变形温度的升高和应变速率的减小,合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。