Al-Zn-Mg-(Cu)合金抗应力腐蚀性能影响因素分析

从合金成分、热处理制度以及显微组织特征等方面对如何提高7xxx系铝合金抗应力腐蚀性能进行了系统的分析,重点阐述了影响合金抗应力腐蚀性能的本质因素——GBP、MPT、PFZ、晶界原子偏聚等。同时提出了合理可行的提高7xxx系铝合金抗应力腐蚀性能的解决途径,为新一代超高强铝合金的成分设计和工艺优化提供了重要的参考。

热加工过程对Al-Mg-Si-Cu合金组织、织构演变及力学性能的影响（英文）

系统研究热加工过程对Al-Mg-Si-Cu合金组织、织构及力学性能的影响。通过工艺优化获得了力学性能各向异性很弱的合金板材。热轧和冷轧板材的显微组织均呈拉长态组织。热轧板表层的织构组分以H{001}<110>和E{111}<110>为主,而1/4层和中间层的织构以β取向线为主。与热轧板相比,一次冷轧板的β取向线密度增加而表层的H取向减弱。经中间退火后,形变织构基本消失,最终冷轧后的织构以β取向线为主。随着厚度的减小,织构梯度逐渐变弱。合金板材固溶处理后的再结晶织构组分仅含有cubeND{001}<310>织构。此外,分析了热加工过程、显微组织、织构以及力学性能之间的关系。

铝合金板材异步轧制翘曲缺陷的有限元数值分析

利用非线性有限元数值模拟方法,对异步轧制过程中轧板金属流动的速度场、应变场、变形区内由摩擦引起的"搓轧区"现象及附加剪切变形区的受力进行研究,并分析这些因素对翘曲的影响规律。结果表明,由于轧板上下部分变形速度不同,在稳定轧制阶段始终存在速度差,导致轧向和法向的变形不对称,并引起轧板厚向上不同部位产生应变差,最终导致翘曲。另外,由于"搓轧区"上下两部分所受轧辊摩擦力方向相反,由此产生的正弯矩和贯穿轧板厚向的附加剪切变形,也是引起翘曲的重要因素。

冷轧工艺及退火温度对Al-Mg合金组织和性能的影响

在实验室范围内制备了一种适用于汽车内板的Al-Mg合金材料。对厚度为6mm的热轧板采用不同的冷轧及退火工艺得到了1mm厚的板材。通过阳极覆膜和拉伸试验等方法系统研究了材料的显微组织和力学性能,并计算得到了材料的成形性能参数,包括平均应变硬化指数,平均塑性应变比和极限拉深比。结果表明:总压下率一定时,采用一次冷轧压下量为33.3%、二次冷轧压下量为75%的冷轧工艺可以得到较高的强度和较优的成形性能。在350~450℃的温度范围内,合金在450℃最终退火后表现出较好的成形性能。所得结果对此材料的实际应用有较大指导作用。

铝合金熔铸热裂预测数值模拟研究进展

热裂是铝合金熔铸过程中常见的一种铸造缺陷,是工业生产大型均质无缺陷铸锭所面临的重要挑战之一。尽管经过几十年的研究提出了很多理论和模型,但是在对热裂本质的认识上仍存在很多不足和局限性。本研究从固液两相区的性能测量,数值模拟研究所需边界条件的设置,热裂判据的开发及数值模拟的应用等多个方面,总结了铝合金熔铸热裂预测研究中数值模拟方面的研究进展,并就其发展方向提出了建议。

铝合金先进形变热处理研究进展

全面综述了铝合金先进形变热处理(Thermo-mechanical Treatment,TMT)工艺的分类、原理以及发展历程,介绍了不同形变热处理的特点和国内外在形变热处理领域的研究动态,分析了形变热处理工艺参数对铝合金组织性能的影响规律,总结了形变热处理的缺点、不足以及矛盾之处并提出了可行的解决方案,最后进一步展望了改进形变热处理工艺的方法和途径。

铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型,基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算,对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明,附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应,异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ^+和负剪切γ^-的绝对值之和;另外,得到了异速比(同步轧制江1)对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。

固溶加热速率与Al−Mg−Si−Cu合金力学性能、显微组织及织构的关系

通过拉伸试验、扫描电镜、X射线衍射仪和EBSD技术研究固溶加热速率与Al-Mg-Si-Cu合金力学性能、显微组织及织构的关系。实验结果表明,固溶加热速率与力学性能、显微组织及织构的关系是非单调的。随着加热速率的增加,强度变化取决于拉伸方向;加工硬化指数n先减小,后增加;塑性应变比r值先增加,后减小,最后又增加。加热速率对合金最终显微组织和织构有一定影响。随着加热速率的增加,显微组织由拉长晶粒组织转变为等轴晶粒组织,平均晶粒尺寸呈先减小、然后增加、最后再减小的趋势。随着加热速率的增加,尽管织构组分如CubeND{001}<310>和P{011}<122>基本无变化,但织构密度和体积分数呈现先减小、后增加、最后减小的趋势。加热速率对显微组织和织构演变的影响较小。提高加热速率并不总是有利于形成细小的等轴晶粒组织、弱织构以及较大的平均r值,这些与合金的再结晶行为有关。

汽车轮毂用A356铝合金合金化的研究进展

A356合金是目前应用最广的汽车轮毂用铝合金,但由于其强度不高,无法满足现代轮毂进一步轻量化的要求。而基于该合金对其成分进一步优化、改进甚至开发出新型高强铸造铝合金无疑是提高力学性能并进一步实现汽车轮毂轻量化最有效的方法之一。本文回顾了国内外在A356合金微合金化方面的研究进展,并详细阐述了合金元素对其微观组织和力学性能的作用规律,同时对现代轮毂用新型高强韧铸造铝合金的研发方向进行了展望。

Al-Zn-Mg-Cu合金异构组织内沉淀和溶质分布的理论设计和过程调控

为了同时提高Al-Zn-Mg-Cu合金强度和成形性能,构建析出相和溶质元素浓度分布理论模型,并对合金内异构组织进行理论设计和过程调控。研究结果表明,沉淀相的溶解主要受其尺寸和热处理温度影响,溶质元素在合金基体中扩散所形成的异构组织特征主要取决于晶粒尺寸,而热处理温度仅对较大尺寸晶粒内的溶质元素浓度分布有显著影响。上述理论预测Al-Zn-Mg-Cu合金内的沉淀相和溶质元素分布情况与实测结果较为吻合。此外,通过有效控制Al-Zn-Mg-Cu合金内沉淀相和溶质元素浓度分布可以更好地精准构筑微区异构组织,从而更大幅度地改善合金的成形性能。

汽车用Al-Mg-Si-Cu-(2.0%Zn)合金的析出和抗晶间腐蚀行为

通过SEM、TEM观察及性能测试等手段研究了Al-Mg-Si-Cu-(2.0%Zn)合金析出和抗晶间腐蚀行为。结果表明:添加Zn可有效促进预时效态合金185℃时效初期硬化速率和峰值强度(峰值硬度、屈服强度和抗拉强度分别可达1200 MPa、313.9 MPa和358.8 MPa),但是伸长率却降低不明显,SEM断口形貌呈典型的塑性断裂特征;添加2.0%Zn的峰时效态合金还具有优异的抗晶间腐蚀性能,最大晶间腐蚀深度可由不含Zn合金的90μm降低至40μm。TEM组织表征显示,溶质元素Zn的添加可以显著促进合金晶内和晶界沉淀相的析出,晶内仍以Mg-Si沉淀相为主,而晶界附近分布有Mg-Zn沉淀相,偏离晶界较远处却分布有由多种元素构成的AlMgSiCuZn沉淀相;基于组织和性能演化规律,提出了含2.0%Zn合金晶内和晶界沉淀析出过程模型图,及其相关抗晶间腐蚀影响作用机制。

驾驶台资源管理(BRM)的重要作用和实船推广应用

1 BRM的重要性 基于对物的珍惜和满足社会发展的需要，人类必须学会如何才能充分、正确地利用周围的各种资源，包括人本身的能量与作用，去分析、处理可能遇到的各种风险，制订出有效措施，保证事物能按人们的意愿正常运作，这种行为从词义上来说就是一种管理。

高强7050铝合金超低温大变形加工与组织、性能调控

通过低温冷却+轧制变形的方法研究了高强7050铝合金的低温塑性变形及其对合金组织性能的影响。结果表明,高强7050铝合金经液氮冷却预处理后可实现与温/热轧相比较高的轧制变形加工量,并产生大量亚结构和高密度位错,使合金显著强化,其中低温下的高变形能力主要与合金在低温下具有高的加工硬化能力密切相关,而强度提升主要来自于固溶强化和变形位错强化的贡献。虽然超低温变形能够明显加快淬火态高强7050铝合金的时效进程,但直接时效处理可使超低温变形态7050铝合金保有较高的强度和一定延伸率,其中析出和位错强化是其强化主因,而时效引起的回复和强化相析出共同促进延伸率的改善。淬火态高强7050铝合金在室温变形过程中,形变热引起基体中析出的溶质原子团簇(或GP区)和η′相与变形位错发生交互作用,导致大量剪切带(失稳区)形成,从而易引发轧板开裂或边裂,而超低温变形过程中溶质扩散受阻以致强化相析出被抑制,从而明显降低了剪切失稳区的发生,使合金能够获得均匀、稳定的塑性变形或良好的加工硬化,确保获得较高质量的超低温轧板。高强铝合金在低温下所表现出来的优异塑性变形和加工能力有望成为改善高强铝合金难变形加工的有效途径。

汽车用6111铝合金板材力学性能和织构研究

对6111铝合金板材T4P态(预时效后室温放置)和烤漆态(185℃×20 min)沿不同方向的力学性能和织构差异进行研究,结果表明:合金两个状态沿不同方向的力学性能存在明显差异,屈服强度沿轧向最高,分别为171 MPa和261 MPa,烘烤增量达90 MPa,而伸长率却在与轧向呈45°方向最高;T4P态r和n值均沿轧向最高,而与轧向呈45°方向最低;合金T4P态已完全再结晶,表层晶粒尺寸小于中间层,纵截面再结晶晶粒长宽比高于横截面的;合金板材沿厚度方向存在明显的织构梯度,表层以{001}<100>Cube织构和β取向线上的{114}<131>织构为主,而中间层除{001}<100>Cube织构外,还存在旋转立方织构{001}<310>;据此建立了6111铝合金板材不同状态力学性能和织构之间的定量关系。

预变形对汽车用Al-Mg-Si-Cu合金析出行为的影响

采用力学性能测试、DSC及TEM研究了预变形对Al-Mg-Si-Cu合金析出行为的影响.结果表明,在慢速率升温过程中,预时效态合金GP区溶解速率均随预变形量的增加而降低,利用Avrami-Johnson-Mehl方法求得经0,5%和15%预变形后合金的GP区溶解激活能分别为137.1,189.5和141.3 k J/mol;若合金经不同预变形后直接进行185℃,20 min烤漆硬化,预变形可有效促进沉淀相析出,提高烤漆硬化增量,最高达160 MPa,不过预变形量大于10%时合金烤漆硬化增幅减缓;此外,经预变形处理后烤漆态合金的GP区溶解速率在一定温度下均较低,但高于某一温度后,相应的GP区溶解速率均高于未经预变形处理,最终获得的ln[(d Y/d T)f/f(Y)]-1/T曲线甚至会出现高激活能向低激活能转化现象;不过随预变形量增加,β″相析出激活能不断降低,析出速率不断增加.

汽车用新型Al-0.93Mg-0.78Si-0.20Cu-3.00Zn合金的制备及其时效析出行为研究

通过DSC,OM,SEM,TEM观察及拉伸测试等手段对新开发的汽车用新型Al-0.93Mg-0.78Si-0.20Cu-0.30Mn-0.40Fe-3.00Zn(质量分数,%)合金的时效析出行为进行了系统研究.结果表明,固溶淬火态合金的DSC曲线出现5个放热峰,分别对应GP区聚集长大及沉淀相析出,运用Avrami-Johnson-Mehl方法对合金时效析出动力学进行了计算分析,创建的沉淀相析出动力学方程Y=1-exp[-2.03×10^(19)exp(-23573/T)t^2]可以比较准确地预测合金时效析出规律.185℃人工时效90 min即可达到峰值硬度133 HV,对应的拉伸性能可达σ_(0.2)=346 MPa,σ_b=383 MPa,δ=13%,拉伸断口仍以塑性断裂为主.虽然该合金含有一定量的Zn,但在185℃时效时仍以Mg-Si相的析出为主,峰时效态分布有结构稳定的b′′相及其前驱体pre-b′′相,后者的出现主要是由于Zn参与了沉淀相的析出所致.此外,根据合金时效过程的组织演化规律,提出了该新型合金沉淀相形核和析出模型示意图.

汽车板用Al-0.6Mg-0.9Si-0.2Cu合金时效析出动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)和硬度测量方法对汽车用A1-0.6Mg-0.9Si-0.2Cu(质量分数,%)合金不同状态析出动力学进行了研究.结果表明,T4态合金升温到100—150℃时,DSC曲线出现低温析出峰,而T4P态合金无此低温析出峰;经过T4P处理的合金其β″相析出峰位向低温移动.利用A-J-M方法计算合金不同相析出动力学参数,结果表明,T4和T4P态合金GP区溶解激活能分别为66和119 kJ/mol,β″相析出激活能分别为114和60 kJ/mol;T4态合金的溶解和析出动力学方程分别为:Y_(GP)=1-exp[-1.3×10~7texp(-7977/T)],Y_β″=1-exp[-4.7×10^(22)t^2exp(-27484/T)];T4P态合金的溶解和析出动力学方程分别为:Y_(GP)=1-exp[-2.4×10^(13)texp(-14345/T)],Y_β″=1-exp[-2.9×10^(11)texp(-14392/T)].此外,在185℃时效过程中,随着时效时间的延长,T_4和T4P态合金的硬度均先不断增加达到峰值后趋于平缓,但是T4态合金经20 min时效处理后出现硬度下降,而T4P态合金无此现象,利用GP区回溶和β″相析出动力学对此变化规律进行了很好的解释.

先进高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金凝固和均匀化组织及相构成

采用热力学计算与实验相结合的方法,研究了两种高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金铸态及均匀化态的显微组织和相构成.铸态A合金主要由Mg(Zn,Al,Cu)2相和少量Al2Cu相组成,而铸态B合金仅含Mg(Zn,Al,Cu)2相.热力学计算显示,A和B两种合金的实际凝固过程介于Lever Rule和Scheil Model两种模拟结果之间,由于合金成分不同而导致的铸态A和B合金中各相含量差异与Scheil Model模拟所得到的各相摩尔分数变化规律基本一致.经常规工业均匀化处理(460℃保温24 h),铸态A和B合金中存在的Mg(Zn,Al,Cu)2或Al2Cu相均能充分回溶,并得到单相α(Al)基体,这与热力学计算所得到的AlZn-Mg-Cu四元系统在7.5%Zn条件下460℃等温相图相符合.

Al-Mg-Si系合金板材各向异性与织构之间的关系

对T4P态的商用6016铝合金板材沿不同方向的力学性能、显微组织和织构差异进行了研究。结果表明:合金沿不同方向的力学性能均存在明显差异,厚向异性系数r值和加工硬化系数n值均沿轧向最高,而沿45°方向最低;合金已发生完全再结晶,但是各部位再结晶晶粒仍然存在较大差异,表层晶粒数量较多且尺寸细小,而纵截面再结晶晶粒长宽比横截面的要大;合金板材沿厚度方向存在明显的织构梯度,表层主要以Cube织构{001}<100>和不常见的{114}<131>织构为主,而中间层除了Cube织构{001}<100>之外,还存在P{011}<112>、R{124}<211>以及{112}<253>;分析了织构组分与r值的关系,并建立了成形性能、组织和织构之间的定量关系。