Zr/(Sc+Zr)微合金化对Al-Mg合金在热压缩变形中动态再结晶、位错密度和热加工性能的影响

采用热压缩试验和电子显微分析方法研究Al-6.00Mg、Al-6.00Mg-0.10Zr和Al-6.00Mg-0.25Sc-0.10Zr (质量分数,%)合金的变形行为和显微组织特征。结果表明,在最大加工效率条件(673 K,0.01 s^(-1))下变形时,Al-6.00Mg、Al-6.00Mg-0.10Zr和Al-6.00Mg-0.25Sc-0.10Zr合金的位错密度分别为2.68×10^(16)、8.93×10^(16)和6.1×10^(17)m^(-2);其动态再结晶分数分别为19.8%、15.0%和12.7%。中心点平均取向差(KAM)分析表明,通过添加Zr或Sc+Zr,Al-Mg合金晶界附近的位错密度增加。此外,基于动态材料模型(DMM)建立的热加工图表明,添加Zr或Sc+Zr能减小Al-Mg合金的低温不稳定域的范围,但会增大高温和高应变不稳定域的范围。实验结果进一步证明,在变形条件下,仅Al-6.00Mg-0.25Sc-0.10Zr合金在773 K和1 s^(-1)时开裂。

Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))纳米粒子对搅拌摩擦焊Al-Mg-Mn合金显微组织和力学性能的影响

通过拉伸测试和显微分析方法研究搅拌摩擦焊Al-5.50Mg-0.45Mn和Al-5.50Mg-0.45Mn-0.25Sc-0.10Zr(质量分数,%)合金的显微组织和力学性能。结果表明,Al-Mg-Mn接头的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为(191±3)MPa、(315±1)MPa和(4.8±1.9)%,Al-Mg-Mn-Sc-Zr接头的分别为(288±5)MPa、(391±2)MPa和(3.4±1.0)%。相比Al-Mg-Mn接头,Al-Mg-Mn-Sc-Zr接头晶粒更细小、平均取向差角更低、小角度晶界百分数更高。两种接头的断裂位置均位于焊核区(WNZ),在该“最薄弱微区”内,Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))纳米粒子的平均尺寸为(9.92±2.69)nm,可提供有效奥罗万和晶界强化,使Al-Mg-Mn接头的屈服强度提高97 MPa。

不同选择激光熔化工艺参数下Al-4.77Mn-1.37Mg-0.67Sc-0.25Zr合金的拉伸性能及显微组织

采用选择激光熔化(SLM)技术在不同工艺参数下制备Al-4.77Mn-1.37Mg-0.67Sc-0.25Zr合金(质量分数,%),通过拉伸试验和显微观察研究合金的组织和力学性能。结果表明:当能量密度为104~143 J/mm^(3)时,力学性能保持相对稳定;屈服强度为335~338 MPa,抗拉强度为397~400 MPa,伸长率均在11%以上。在此能量密度区间内,SLM合金缺陷和粗大金属间化合物较少,与此同时,有大量细小的Al Fe Mn Sc Zr相析出。当能量密度超过152 J/mm^(3)时,可以观察到一些孔洞和裂纹,且伸长率急剧下降。定量计算结果表明,该合金固溶强化、晶界强化和析出强化占比分别为44%、41%和15%。

共格Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))粒子提升高强铝合金棒材强度和耐蚀性能的机理

本文运用低钪和锆微合金化技术、力学和腐蚀性能测试及现代显微组织表征方法,在Al-5.98Zn-1.88Mg-0.41Cu合金棒材中添加0.10%Sc和0.09%Zr(质量分数),引入二次共格Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))粒子,且避免了初生Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))微米粒子生成。结果表明:共格粒子平均尺寸为15nm,与基体完全共格,点阵错配度约为1.16%,可使挤压态、固溶态、T5和T6态Al-Zn-Mg-Cu合金屈服强度分别提升230MPa(72.1%)、78 MPa(55.3%)、138 MPa(32.1%)和112 MPa(24.2%),强化效果显著。理论计算表明,奥罗万析出强化为该粒子的主要强化机制。此外,尽管是钪添加量低,但生成的共格粒子仍可有效减小成品棒材中的大角度晶界比例,抑制晶界周围溶质原子区域的形成,可使欠时效、峰时效和过时效合金平行于挤压方向的抗剥落腐蚀等级由EC、EB和EA分别提高至EA、EA和PC级(垂直于挤压方向无晶间腐蚀敏感性),并使欠时效、峰时效和过时效合金的晶间腐蚀深度分别由34.1μm、29.1μm和25.5μm降至27.7μm、24.5μm和17.4μm。