Al-K_2ZrF_6反应体系生成Al_3Zr_p/Al复合材料的界面结构

借助于透射电镜 (TEM )研究了Al K2 ZrF6体系熔体反应生成Al3 Zrp/Al复合材料中Al3 Zr颗粒晶体形貌及Al3 Zr/Al界面结构。结果表明 :原位生成的Al3 Zr颗粒以多面体和长方体为主 ,颗粒晶体表面存在生长小面(facet) ,其晶体为四方结构 ,密排面为 (11- 4- ) ;Al3 Zr/Al界面光滑、洁净 ,无界面反应物。电子衍射图及界面原子排列分析表明 ,Al3 Zr颗粒与Al在界面处存在位向关系 :[2 - 2 - 1]Al3 Zr∥ [10 0 ]Al,(0 12 ) Al3 Zr∥ (11- 0 ) Al,其点阵错配度仅为 10 .87%。此外 ,熔体反应法制备的Al3 Zrp/Al复合材料不仅凝固组织均匀 ,而且具有良好的力学性能。

单级及双级均匀化处理工艺对AA7150合金Al_3Zr弥散相析出的影响(英文)

用半定量电子探针、扫描电镜、透射电镜方法,分析了单、双级均匀化对AA7150合金中Al3Zr分布的影响。结果表明,在铸态条件下Zr在枝晶心部浓度高,枝晶边缘处浓度低。在均匀化温度460°C下处理20h并不足以改变其浓度梯度。当均匀化温度达到460～480°C时,在枝晶心部可获得大量的Al3Zr弥散相,且Al3Zr弥散相的尺寸随着单双级均匀化处理温度的升高而增大。

超声化学原位制备(ZrB_2+Al_3Zr)_p/2124复合材料及其磨损性能研究

在超声场下,以Al-Zr-B为反应体系,采用DMR熔体直接反应法,原位制备二元颗粒ZrB2+Al3Zr增强2124铝基复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段,研究了在超声场下二元增强颗粒ZrB2+Al3Zr的形貌、分布及尺寸情况。实验表明,采用DMR法成功制备二元颗粒增强2124铝基复合材料,增强颗粒分为ZrB2和Al3Zr,随着超声场的引入,颗粒呈现逐渐弥散并细化,尤其在1.8kW超声场下,增强颗粒形貌由原来的长条状、团聚态转变为弥散粒状。此外还研究其磨损性能变化规律。

Al-ZrOCl_2体系原位生成Al_3Zr的孪晶生长

借助于ＸＲＤ和ＴＥＭ研究了Ａｌ－ＺｒＯＣｌ２体系熔体反应生成的原位复合材料，结果表明： 内生增强体为 Ａ１３Ｚｒ和 Ａ１２Ｏ３颗粒，Ａ１３Ｚｒ晶体形貌主要以多面体和长方体形状为主，其平均尺寸约 为１·２６μｍ，最大尺寸为４μｍ；纵横比在１．５～２．０之间．这两种形状的晶体表面均存在生长小面（ｆａｃｅｔ）， 首次发现 Ａｌ_３Ｚｒ晶体以孪晶方式生长，孪晶面为（１，１，４），孪生方向为［２，２，ｌ］．对Ａｌ_３Ｚｒ晶体的结构 分析发现，该晶体存在四个密排面，它们分别是（１，１，４），（１，１，４）；（１，１，４）和（１，１，４）．

2099铝锂合金均匀化退火的微观组织及Al3Zr析出分析

研究2099铝锂合金铸态及均匀化处理后的微观组织和成分分布以及该合金最佳均匀化处理状态时Al3Zr的析出情况。结果表明:2099铝锂合金铸态的微观组织存在严重的枝晶偏析,很多低熔点共晶相分布在晶界,合金中Cu和Mg元素在晶界分布不均匀;经过一系列不同温度和时间的均匀化处理后,2099铝锂合金铸态微观组织中的非平衡相逐渐溶解,各元素分布趋于均匀;2099铝锂合金的过烧温度为515℃,最佳的均匀化制度为505℃/24 h;经该制度均匀化处理后,Al2CuMg、Al2CuLi和AlLi相大部分回溶进α(Al)基体中,通过透射电镜可观察到Al3Zr析出相以及α(Al)基体的超点阵结构;并且该均匀化制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。

Al-Cu-Zr和Al-Cu-Zr-Ti-V合金中Al_3Zr析出相的析出行为(英文)

利用透射电子显微技术研究Al-Cu-Zr和Al-Cu-Zr-Ti-V合金中Al3Zr的沉淀析出行为。亚稳态的Al3Zr沉淀相在枝晶中心均匀形核并获得均匀分布。然而,在枝晶边缘区域的析出复杂,观察到由许多球形Al3Zr析出颗粒组成的螺旋状和条状的形貌。条状的沉淀团簇沿100铝方向优先排列,这可能与Al2Cu的亚稳态θ′和稳态θ析出相相关。添加铜有利于Al3Zr沉淀相从L12→D023的结构转变。

工艺参数对Al-Zr中间合金中初生Al_3Zr相的影响

以Al-K2ZrF6为反应体系,采用Al热还原法,研究了不同工艺参数对Al-Zr中间合金凝固过程中初生Al3Zr相的形貌、尺寸、数量及分布状态的影响.结果表明:随着熔体反应温度的增加,Al3Zr晶体的形貌由小块状逐渐长成长条状,尺寸增加,数量减少;当温度低于1 000℃,晶体呈现小块状;温度高于1 000℃时,晶体呈现长条状;温度为1 000℃时,晶体呈现块状和长条状的混合态.与使用铁模相比,采用耐火材料模时,Al3Zr相尺寸增大,数量减小.随着K2ZrF6加入量的增加,Al3Zr相的体积分数增多,尺寸更细小,分布更均匀.

(Al_3Zr+ZrB_2)/ZL101原位复合材料力学性能和显微组织研究

采用原位反应法制备(Al_3Zr+ZrB_2)/ZL101原位复合材料,测试其室温力学性能,并通过OPM,TEM观察其微观组织。结果表明:原位复合材料经过热处理后,抗拉强度、延伸率以及布氏硬度分别提高了33.2%,9.76%,39.8%。增强相ZrB_2呈不规则的块状,为六方结构,尺寸为0.4μm左右,增强相Al_3Zr呈长棒状,两种增强相整体分布均匀,且与α-Al的界面结合良好。(Al_3Zr+ZrB_2)/ZL101原位复合材料主要强化机制为Orowan强化、细晶强化、固溶强化和位错强化。

均匀化前预处理对7150铝合金中Al_3Zr相析出及再结晶的影响

用透射电子显微镜（TEM）及电子背散射（EBSD）技术,研究了均匀化前进行250℃~400℃预处理对7150铝合金中Al3Zr相析出行为及变形后固溶处理过程再结晶抗力的影响。结果表明,7150铝合金是否进行均匀化前预处理,其经470℃24 h的均匀化后其合金中Al3Zr析出相与Al基体均为共格关系。随均匀化前预处理温度降低,Al3Zr析出相的尺寸变小、密度提高;在250℃预处理,随预处理时间延长,最终Al3Zr析出相的尺寸变小、密度提高;当预处理温度超过300℃时,随预处理时间延长,Al3Zr析出相的尺寸变大、密度降低,但预处理时间超过24 h后其影响不明显。7150铝合金铸锭经470℃均匀化前预处理能显著提高其变形后再结晶抗力,经470℃2h固溶处理后,其组织为未再结晶的回复组织;而直接经470℃均匀化处理后的变形样品经470℃2h固溶处理后,其组织为部分再结晶组织。

Al3Zr弥散相对铝锌镁合金板材微观组织及强度的影响

采用室温拉伸测试,结合金相显微镜、背散射电子衍射、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜等表征手段,研究了在Al-4.4Zn-1.2Mg合金板材中引入共格Al3Zr弥散相对其微观组织及强度的影响机理。Al3Zr弥散相抑制了再结晶,基于含Zr合金热轧板材中再结晶驱动力和Al3Zr弥散相钉扎晶界阻力,通过理论计算,预测了再结晶分数为45%,这与实验值40%相符。Al3Zr弥散相提高了淬火态和时效态板材的强度。Al3Zr弥散相平均尺寸约22.3nm,通过奥罗万机制阻碍位错运动,引起强度增加值为43.3 MPa,抑制再结晶的附加强化效果为12.6 MPa。含Zr合金板材中的晶界和亚晶界数量更多,时效时在合金中形成了更多无强化作用的η相,减少了η′沉淀强化相的数量,沉淀强化作用引起的强度增加量较无Zr合金的低32.4 MPa。

Al_3Zr和Al_3Nb作为铝合金晶粒细化剂的晶体学研究(英文)

利用edge-to-edge matching模型从晶体学角度研究Al3Zr和Al3Nb两种金属间化合物作为铝合金晶粒细化剂的有效性。结果表明,Al3Zr和Al3Nb两种金属间化合物和铝之间的原子间距错配和面间距错配值都很小。此外,模型预测Al3Zr和Al3Nb两种金属间化合物与铝之间存在良好的晶粒取向关系。根据模型理论可以从晶体学角度证明这两种金属间化合物对铝合金是有效的晶粒异质形核细化剂。本晶体学研究为包晶铝合金Al-Zr和Al-Nb中出现的明显晶粒细化现象提供了合理解释,同时为理解晶粒细化机理提供了新方法。

Aluminum matrix composites reinforced by in situ Al_2O_3 and Al_3Zr particles fabricated via magnetochemistry reaction

Aluminum matrix composites reinforced by in situ Al2O3 and Al3Zr particles are fabricated from A356-Zr(CO3)2 system via magnetochemistry reaction,and the morphologies,sizes and distributions of the in situ particles as well as the microstructures,mechanical mechanisms of the composites are investigated by XRD,SEM,TEM and in situ tensile tests.The results indicate that with the pulsed magnetic field assistance,the morphologies of the in situ particles are mainly with ball-shape,the sizes are in nanometer scale and the distributions in the matrix are uniform.The interfaces between the in situ particles and the aluminum matrix are net and no interfacial outgrowth is observed.These are due to the strong vibration induced by the applied magnetic field in the aluminum melt,which in turn,accelerates the melt reactions.The effects of the magnetic field on the above contributions are discussed in detail.

超声处理对Al-0.4Zr合金中生成的初生Al_3Zr金属间化合物的影响（英文）

通过在Al-0.4Zr合金凝固过程中外加超声场研究超声处理对Al_3Zr金属间化合物形成的影响。超声处理分别采用在凝固过程中的3个温度区间:830~790°C(高于液相线)、790~750°C(横跨液相线)和750~710°C(低于液相线)。超声处理后利用扫描电子显微镜对铸态合金中生成的Al_3Zr金属间化合物的尺寸和形貌进行分析观测。结果显示,超声处理后Al_3Zr金属间化合物的尺寸显著减小而且形貌也从流星镖状转变成细小片状。讨论Al_3Zr金属间化合物超声细化机理。结果表明,超声处理高于液相线时形成的细化效果主要是由于空化气泡激发氧化铝颗粒成为Al_3Zr金属间化合物形核质点从而提高形核率;超声处理低于液相线时形成的细化效果主要是由于空化气泡打断生长中的Al_3Zr金属间化合物。

7050铝合金铸锭中Al3Zr的析出情况对锻板性能的影响

本工作采用不同均匀化工艺和控制Zr的添加量等手段获得了不同Al 3Zr析出情况的7050铝合金铸锭,系统研究了Al 3Zr的分布情况对相同厚度的7050-T74锻板的拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。结果表明,Al 3Zr弥散相分布越均匀、数量密度越高,对抑制合金再结晶的作用越强,获得的亚晶晶粒越细小均匀。同时Al 3Zr相的分布会影响锻件的时效效果,当Al 3Zr相越细小、分布越密集,材料中MgZn 2过渡相对应的峰时效时间会提前,采用相同的T74时效制度,相应锻板的过时效时间延长,导致其力学强度降低较多。

一种新型Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的均匀化工艺研究

采用拉伸性能测试、硬度测试、DSC分析、光学显微镜观察、扫描电镜观察（SEM）和透射电镜观察（TEM）等分析方法，研究了单、双级均匀化工艺对一种新型Al-Zn—Mg—Cu合金组织性能的影响及合金的过烧温度。结果表明，采用常规半连续铸造方法生产的该合金铸坯的过烧温度在480℃左右。随均匀化温度的升高，铸造组织中的非平衡共晶相逐渐溶人基体，均匀化温度达到450℃以上时，枝晶组织基本消失，基体固溶度随均匀化温度的升高而增大。在400℃左右对铸锭进行预处理，可促进第二相Al3Zr均匀弥散析出，抑制随后热加工过程中的再结晶，从而细化晶粒，并改善合金工艺塑性。确定该新型Al—Zn—Mg—Cu合金的均匀化工艺为400～420℃／12h＋470℃／36h。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成和作用

采用金相、能谱分析、扫描电镜、透射电镜和力学性能实验,研究Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb铝合金中弥散相的形成以及弥散相对铝合金显微组织、再结晶行为、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Yb合金中形成了大量、细小、分布均匀、与基体共格的L12型Al3(Zr,Yb)弥散相;与Al-Zn-Mg-Cu-Zr中形成的Al3Zr弥散相相比,Al3(Zr,Yb)弥散相能更有效地抑制合金变形固溶过程中的再结晶,合金屈服强度提高了6%,断裂韧性提高35%。

Al_(87)Ni_(10)Zr_3纳米非晶材料的形成及其晶化行为

采用单辊旋淬技术制备快速凝固Al87Ni10 Zr3 合金。利用X -射线衍射、透射电子显微镜分析研究了合金薄带的急冷态和各退火态的显微组织。结果表明 :急冷态组织为非晶态和纳米晶的复合体 ,晶态组织是细小的Al基固溶体 (60～ 80nm)和Al3 (Ni ,Zr)相 (<2 0nm) ,非晶的形成取决于合金成分和凝固速率。低温 (2 0 0℃ )退火导致了非晶的晶化 ;高温 (3 5 0℃ ,2h)退火 ,过饱和Al基固溶体和Al3 (Ni ,Zr)相将析出或转变为亚稳L12 -Al3 Zr和Al3 Ni相 ,L12 -Al3 Zr相尺寸非常细小 (<2 0nm) ,退火时间达到 2 0h ,L12-Al3 Zr相尺寸仍无明显变化 。

复合添加微量Sc,Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响

研究了微量Sc,Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。结果表明:单独添加0.18%Zr,合金抗拉强度和延伸率明显低于单独添加0.18%Sc,但再结晶抑制效果优于单独添加0.18%Sc。复合添加Sc,Zr较单独添加Sc或Zr具有更好的晶粒细化作用,较强的固溶强化作用和再结晶抑制效果。在Zr含量一定的条件下,合金强度和延伸率随Sc添加量增加而提高。强度和延伸率增加与所析出的LI2结构的Al3Sc,Al3(Sc,Zr)粒子钉扎位错和亚结构,析出粒子数量增加、弥散度增大、分布均匀性提高、析出的η′相所占的体积分数增加有关。当Sc,Zr复合添加量达到0.50%Sc+0.18%Zr时,合金经固溶处理后发生部分再结晶,抗拉强度和延伸率大大降低。合金强度和延伸率降低与晶内、晶界大量析出粗大难熔的DO23结构的Al3(Sc,Zr)粒子有关。

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与力学性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼、水冷铜模激冷铸造制备Al-5.8Mg-0.4Mn和Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)两种合金铸锭。合金铸锭经热轧中间退火冷轧成2 mm薄板;研究稳定化退火及微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响。结果表明:在Al-Mg-Mn合金中加入微量Sc和Zr后形成大量弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能;Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材经300℃退火1 h后可获得最佳综合力学性能,其σb、σ0.2与δ分别为436 MPa、327 MPa和16.7%。

Zr对快速凝固Al-Ni合金组织及显微硬度的影响

利用透射电镜研究了 Zr对快速凝固 Al- Ni合金组织及热稳定性的影响。结果表明 :Zr在急冷态时固溶于基体中 ,对合金固溶强化起很大作用 ;在随后热处理 ( 45 0℃× 4h)时以亚稳 L 12 - Al3Zr相析出 ,而这析出相非常细小 ,减缓了合金组织粗化和硬度下降 。