固溶处理对6061铝合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和维氏显微硬度计研究了固溶处理对压缩态6061铝合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:压缩态6061铝合金经过固溶处理后有细小等轴再结晶晶粒形成,再结晶晶粒的形成弱化了其织构强度。随着固溶处理时间增加,合金中的再结晶晶粒增多,织构强度降低。6061铝合金经过固溶处理后由于固溶强化的作用导致其硬度显著增大,但随着固溶处理时间的增加,合金的晶粒尺寸增大,细晶强化作用降低,致使合金的硬度值有所减小。

晶粒尺寸对SiC_(p)增强纯Mg材料加工硬化行为的影响

研究晶粒尺寸对微量SiC_(p)/Mg室温拉伸变形过程中材料加工硬化行为的影响。结果表明,SiC_(p)/Mg材料分别在170、200和230℃下以0.1 mm/s速率进行挤压变形后,均发生完全动态再结晶,其动态再结晶平均晶粒尺寸分别为3.9、7.3和9.5μm。通过对挤压变形后SiC_(p)/Mg材料加工硬化行为研究发现,随着晶粒尺寸的增大,SiC_(p)/Mg材料加工硬化作用增大,其主要是由于随着晶粒尺寸增大,晶界对位错的吸收时间较长,导致材料中位错密度较高。

SiC_p分布对SiC_p/2024Al复合材料组织和性能及变形行为的影响

采用半固态搅拌铸造法制备出SiC_(p)/2024Al复合材料,并通过热挤压和多向锻造(MDF)的多步变形调控SiC_(p)的分布,研究SiC_(p)分布对SiC_(p)/2024Al复合材料组织和性能的影响。研究结果表明:热挤压变形促使SiC_(p)沿挤压方向(ED)排布;而经过多向锻,SiC_(p)分布得到显著改善,由定向排布转变为均匀分布。经过1MDF后,沿ED定向排布的SiC_(p)向无序分布转变,同时材料的力学性能急剧下降。3MDF后SiC_(p)分布均匀性提高,材料的力学性能大幅提高。随着锻造道次增加至6道次,虽然SiC_(p)分布均匀性进一步提高,但伴随着部分SiC_(p)发生破碎,材料的力学性能下降。其中,当锻造次数为3时,复合材料的力学性能最优,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为264,387 MPa和7%。与定向分布的复合材料相比,均匀分布的SiC_(p)可有效缓解局部应力集中,合金基体能存储更多的位错。此外,当SiC_(p)分布均匀性提高时,也伴随着Al_(2)Cu相的细化。弥散分布的Al_2Cu相阻碍了位错的滑移,导致均匀分布的复合材料具有更高的加工硬化率和内应力。为了研究SiC_(p)分布对复合材料加工软化行为的影响,对复合材料进行循环应力松弛实验。在应力循环过程中,由于均匀分布的SiC_(p)和弥散分布的Al_(2)Cu相,导致均匀分布SiC_(p)/2024Al复合材料的抗应力松弛性能更好。

多相合金的ECAP挤压路径优化设计

利用BC路径组织细化效率高、BA路径颗粒均匀再分散效果好的特点,设计了4BA+4BC路径组合,考察了其相比于BC、BA路径对Al-Mg2Si双相合金组织与力学性能的影响。结果表明,4BA+4BC组合路径由于前期4道次BA路径挤压良好的颗粒再分散能力,促进了后续4道次BC路径挤压材料的组织细化效率提高和大角度晶界的快速形成,材料的综合力学性能较其它两种路径得到显著改善。

添加微量Ca对Mg-9Li合金组织与力学性能的影响

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca、Al添加方式,以Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加Ca、Al元素对Mg-9Li双相合金中α-Mg相的组织细化和均匀化效果更为显著,形成的Al2Ca颗粒分布也更为均匀弥散。经Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加0.5 wt%Ca后,合金的屈服强度、抗拉强度较Mg-9Li合金分别提高75.8%、52.5%,伸长率仅下降7.6%,合金的断裂韧性得到提高。Mg-10Al-27Ca中间合金中形成的细小、分布均匀的Al2Ca颗粒对α-Mg相优良的异质形核作用是Mg-9Li-0.5Ca(Mg-10Al-27Ca)-0.18Al合金组织细化、力学性能提高的根本原因。

冷却速度对双相Mg-Li合金中LPSO相形成的影响及力学反应

采用常规金属型铸造工艺和磁悬浮熔炼+负压铜模吸铸工艺制备了Mg69.5Li26.8Gd2.5Zn1Zr0.2(a%)双相Mg-Li合金。利用光学显微镜、X射线衍射仪和力学性能试验机等对合金的显微组织及力学性能进行了系统的分析。结果表明,两种方法制备的合金在铸态下都出现了LPSO相。但是,磁悬浮熔炼+负压铜模吸铸工艺比常规金属型铸造所产生的更大的冷却速度,使得合金各相的晶粒/颗粒尺寸显著减小、分布更为均匀弥散。LPSO相形貌从层片状为主的层片+块状混合形态转变为块状、尺寸减小、体积分数明显增加,力学性能显著高于常规金属型铸造工艺制备的合金。

SiC_(p)尺寸对铸态AZ91镁合金显微组织与腐蚀性能的影响

采用半固态搅拌铸造方法制备出亚微米SiC_(p)增强AZ91复合材料(S1)、微米SiC_(p)增强AZ91复合材料(M10)以及双尺度SiC_(p)增强AZ91复合材料(S1+M9)。利用OM、SEM、XRD、浸泡法、电化学测试等研究了不同尺寸SiC_(p)对铸态AZ91镁合金显微组织与腐蚀性能的影响。结果表明,SiC_(p)的添加可以显著细化AZ91镁合金中半连续网状Mg17Al12相,这归因于SiC_(p)对Mg17Al12相的异质形核作用。Mg17Al12相能够包裹亚微米SiC_(p)析出,并且可以依附微米SiC_(p)表面析出。通过对比含有相同SiC_(p)体积分数的S1+M9和M10,可以看出S1+M9的耐蚀性相比M10显著降低,表明当SiC_(p)含量一定时,SiC_(p)的尺寸从微米变为亚微米会导致AZ91镁合金的耐蚀性降低。