均匀化及时效处理对Al-Zn共析阻尼合金组织及性能的影响

采用井式电阻炉熔炼及真空感应熔炼的方法制备名义成分为50Al-48.9Zn-1Ti-0.1Ce(原子百分数,at%)的合金,然后在380℃保温20 h进行均匀化处理,并于150℃下分别进行1 h、2 h、4 h、6 h,10 h的时效处理,研究了均匀化及时效处理对Al-Zn共析阻尼合金组织和性能的影响。结果表明:均匀化处理消除了原铸态组织中的枝晶偏析,此时合金主要由α-Al分布在η-Zn基体上的共析组织所构成。然而经不同时间时效处理后的合金则主要由η-Zn分布在α-Al基体上的共析组织所构成。随着时效时间的增加,α-Al相含量逐渐增加(在均匀态下以及时效1 h、2 h、4 h、6 h、10 h后α-Al相的面积百分数分别约为16.1%、40.3%、47.2%、54.7%、60.1%、68.2%),共析组织不断粗化,且其形貌逐渐从不规则片层或颗粒状向近似等轴的颗粒状而转变。随着时效时间的延长,Al-Zn共析阻尼合金的阻尼性能不断上升(对于时效10 h后的合金试样,当应变振幅为8×10^(-4)时,其tanδ的值约为0.052)。与均匀态下的合金相比,短时时效处理后Al-Zn共析阻尼合金的拉伸性能明显改善拉伸性能(在时效1 h时获得最高拉伸强度,其σ_(b)值约为197.6 MPa),但随着时效时间的进一步延长,合金抗拉强度呈现逐渐下降的趋势。

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的组织与性能

利用喷射成形工艺制备了Al Zn Mg Cu系高强铝合金材料 ,研究了热挤压工艺与热处理工艺对材料微观组织与力学性能的影响。在峰时效的情况下材料表现出了高的力学性能指标 ,抗拉强度达到 75 4MPa ,屈服强度达到 72 2MPa ,断裂延伸率达到 8% ,与采用传统铸造变形工艺制备的同类合金相比 (σb≥ 6 10MPa,σ0 .2 ≥ 5 80MPa ,δ≥ 4% ) ,性能有了明显的提高。合金性能的提高与其基体中呈弥散分布的Mg7Zn3 相有很大的关系 。

复合添加Zr、Cr和Pr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr、Al-Zn-Mg-Cu-Cr-Pr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Pr3种合金,通过金相显微、扫描电镜和透射电镜观察以及拉伸性能、极化曲线、应力腐蚀和剥落性能的测试,研究复合添加Zr、Cr和Pr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明:复合添加Zr、Cr和Pr可有效抑制Al-Zn-Mg-Cu合金回复过程中亚晶的合并和长大,显著抑制再结晶,提高合金抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的性能;与单独添加Zr的合金相比,复合添加Zr、Cr和Pr的合金断裂韧性KⅠC从23.3MPa·m1/2提高到29.3MPa·m1/2,合金应力腐蚀开裂界限应力强度因子KⅠSCC由10.9MPa·m1/2提高到24.5MPa·m1/2,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率都略有提高。

Al-Zn固溶体价电子结构与Spinodal分解反应

运用固体经验电子理论,采用平均原子模型对Al Zn固溶体价电子结构进行计算。计算结果表明:Spin odal分解引起合金固溶体的共价键强度发生较大变化,且可以根据各固溶体相的共价键强度的变化对Al Zn固溶体在室温下发生的Spinodal分解反应所引起的合金硬化以及合金硬度的提高做出合理解释。

Al-Zn对称成分合金不连续析出组织的再结晶

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了Al 4 0 %Zn(摩尔分数 )二元合金的不连续析出细片层组织在冷轧后重新加热时所发生的再结晶。根据加热过程中的显微组织变化 ,确定了该合金再结晶的形核及长大机制。结果发现 ,再结晶的 2种机制为非典型形核长大机制的连续粗化和典型形核长大机制的不连续粗化 ,后者又分为在团域界面、滑移带等处发生的以变形储能为主要驱动力的粗化和在变形量很小区域发生的以界面能为主要驱动力的粗化。

高速公路护栏热镀55Al-Zn的质量控制及耐蚀性能

采用电解活化助镀剂法生产了钢基表面热镀55Al-Zn合金镀层的高速公路护栏。对生产工艺中电解活化电流控制、合金成分控制与维护、表面均匀性及色泽控制等工艺参数进行了研究,并模拟各类大气环境,采用加速腐蚀试验方法研究了该镀层的腐蚀性能。结果表明,控制电解活化电流密度为5～15A/dm2,活化时间为2min,合金镀液中铝质量分数控制在53%～57%,硅质量分数大于0.6%,热镀后的护栏出炉时采用强制风冷,冷却速度大于13℃/s,可以生产出镀层附着力强、表面均匀的高速公路护栏。与传统热镀锌层相比,耐腐蚀性能提高了4.5～8.0倍。

高速公路护栏钢基表面热镀55Al-Zn合金生产中的关键技术研究

探讨了电解活化助镀剂法热镀55Al-Zn合金制备高速公路护栏防腐镀层的方法,并对构成整个工艺的2项关键技术—助镀剂及合金熔炉进行了研究,给出了工业上可行的解决方案。工业生产表明,该方法可顺利地进行生产。

微量Zr,Er和Y对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织的影响

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)检测分析方法,研究单独添加微量Zr、复合添加Er和Y以及复合添加Zr,Er和Y对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态微观组织和相组成的影响。研究结果表明:添加Zr可以明显细化合金晶粒,未生成Al3Zr相;稀土元素Er主要以Al8Cu4Er相的形式存在;Y富集于晶界、枝晶界及化合物上。合金中添加Zr、复合添加Er、Y和复合添加Zr,Er和Y均可细化晶粒。

电弧喷涂Al-Zn-Si-RE合金涂层与Al-Zn伪合金涂层的耐蚀性能对比

为研究Al-Zn-Si-RE合金涂层和相同Al含量的Al-Zn伪合金涂层耐蚀性能的不同,采用电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了此两种合金涂层。通过盐水全浸实验和电化学测试技术对比研究了两种涂层的耐腐蚀性能,并将两种涂层的极化曲线与纯Zn、纯Al、Zn-15Al合金涂层进行了对比分析。使用扫描电镜、金相显微镜和X-射线衍射仪等手段测试分析了两种合金涂层腐蚀前后的微观组织形貌和相组成。结果表明,Al-Zn-Si-RE合金涂层的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.995V和3.319×10-6 A/cm2,腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更低,耐蚀性更好,原因可能是致密的腐蚀产物膜抑制了腐蚀作用;Al-Zn-Si-RE合金涂层与伪合金涂层微观组织成分和相结构的不同引起腐蚀行为的差异,且Al-Zn-Si-RE合金涂层表现出更好的耐盐水腐蚀性能;稀土元素的存在有利于提高Al-Zn-Si-RE合金涂层的耐蚀性。

铀表面Al-Zn镀层的结构和保护性能

利用扫描电镜(SEM),俄歇能谱分析(AES),X射线衍射分析(XRD)和电化学等技术,研究了磁控溅射沉积Al-Zn镀层的结构及其对铀的保护性能。结果表明施加偏压显著地影响Al-Zn镀层的结构和保护性能。在–100V偏压下沉积的Al-Zn镀层,其组织更致密,成分有择优重溅射现象并伴有合金相生成,更有利于铀的防腐保护。

Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法,研究了Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:杂质含量的增加降低了合金的淬火敏感性,用硬度表征时最大降低3.29%。随杂质Fe和Si含量的增加,Al7Cu2Fe相和Mg2Si相含量明显增加,消耗了基体中的Cu和Mg原子,合金的过饱和度降低,从而引起合金淬火敏感性的降低;同时粗大的Al7Cu2Fe相和Mg2Si相有利于再结晶核心的形成,增加了合金的再结晶晶粒和(亚)晶界数目,促进慢速淬火过程中η平衡相的析出。过饱和度对合金淬火敏感性的影响大于晶粒结构对合金淬火敏感性的影响。

微量银对Al-Zn-Mg-Cu系合金微观组织和力学性能的影响

研究了微量元素银的加入对高强Al-Zn-Mg-Cu合金及固溶、时效处理前后组织和力学性能的影响。结果表明:银可提高该合金的固溶处理温度,增加合金固溶组织中未溶相数量,加速时效初期强化相析出,延缓过时效。

化学短程序对Al-Zn基合金非晶形成能力的影响

通过X射线衍射和差示扫描量热(DSC),研究了化学短程序对Al-Zn-Ce合金非晶形成能力的影响。结果表明,Ce的加入有利于增加Al-Zn基合金原子间的化合作用,增强化合物形成趋势,阻止相分离。X射线衍射图中的预峰表明了Al-Zn-Ce合金中存在强烈的化学短程序,且化学短程序的存在提高了Al-Zn-Ce合金的非晶形成能力。

微量Zr、Er对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响

采用硬度、拉伸性能、电阻率和抗应力腐蚀性能测试及金相组织观察等方法,研究了微量Zr、Er对Al-4.4Zn-2.4Mg(质量分数,下同)合金组织与性能的影响。结果表明,单独添加Zr的细晶作用优于单独添加Er以及Er、Zr复合添加,Er、Zr复合添加能显著抑制合金的再结晶行为,Er、Zr复合添加后合金的力学性能和单独添加微量Zr的基本相当,但Er、Zr复合添加后合金抗应力腐蚀性能优于单独添加微量Er、Zr,Er、Zr复合添加的Al-Zn-Mg合金综合性能最好。Er、Zr复合添加提高应力腐蚀抗力是通过抑制再结晶获得纤维组织间接实现的。

Al-Zn复合Al_2O_3-C材料抗氧化性研究

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、鳞片石墨、Al粉、Zn粉为原料,酚醛树脂为结合剂,固定Al粉加入量（w）为4.0%,制备了Al-Zn复合Al2O3-C质试样,研究了Zn粉加入量（其质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）对材料1 000和1 500℃下抗氧化性的影响。结果表明：加入Zn可明显改善材料的抗氧化性,当Zn粉加入量从0增至2.0%（w）时,1 000和1 500℃氧化后的氧化层厚度分别从8.5 mm减至3.5~1.4 mm,从6.0mm减至4.1~2.4 mm。材料抗氧化性提高的原因在于：Al、Al4C3和AlN以及Zn在氧化条件下生成的氧化产物相互反应,生成了锌铝尖晶石,形成致密的氧化保护层,阻止了氧气的进入。

Al-Zn合金直接氮化过程中ZnO的形成

在用Al-Zn合金体系进行直接氮化时形成了ZnO,表明Zn在直接氮化时的作用与Mg存在很大差异。获得了直径远小于1μm的ZnO长纤维、杆状以及四针状形貌,得到了证明Al-Zn早期直接氮化过程中ZnO是按VS机理生长的3个重要生长动力学特征:加速生长、线性生长和抛物线生长。结果表明,直接氮化过程中Zn的挥发在ZnO的形成中起重要作用,ZnO生长受Zn在Al-Zn合金的扩散控制,其形态与形成时的氧分压有关。

Al-Zn合金热浸镀层的电化学腐蚀行为研究

在制备不同配比的热镀Al Zn合金镀层基础上,于不同介质中测定了有关电化学参数。可知铝含量为5%和55%的两种样品具有良好的耐腐蚀性能,而铝含量为25%的样品防腐蚀性能最差。对所得电化学参数的分析证实了上述差别,说明了耐腐蚀性能与铝含量不成线性关系。

Al-Zn合金GP区的价电子结构分析

运用固体经验电子理论 (EET)计算了Al-Zn合金GP区的价电子结构。计算结果表明 ,由于GP区晶胞的最强键上的共价电子数远比纯Al晶胞的最强键共价电子数多 ,Al原子与Zn原子形成较强的共价键 ,因此 ,在Al-Zn合金中即使以较快的速度淬火 ,也容易在淬火过程中形成GP区。由于GP区的共价键络较强 ,使得合金硬度在GP区一开始形成时就稳步地提升 。

固溶温度对Al-Zn-Mg合金微观组织与性能的影响

采用电子拉伸试验机、光学显微镜(OM)、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等手段,对Al-Zn-Mg铝合金不同固溶温度下时效前后的显微组织与性能进行了研究。结果表明,时效前随固溶温度的提高,第二相的固溶效果加强,过剩第二相的强化效果降低,且回复和再结晶的程度也加强,所以其强度和硬度不断降低。时效后的强度和硬度明显高于时效前,且经743 K×70 min固溶的合金再经393 K×50 h时效后硬度、抗拉强度、屈服强度分别达到118 HV0.1、347.0 MPa和286.1 MPa,相对原始材料分别提高9.3%、3.6%和5.9%。

含Li的高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的时效行为

对化学成分 (质量分数 ,% )为Al 11 8Zn 2 9Mg 2 8Cu 1 17Li的合金分别在 110℃、12 0℃、130℃、14 0℃、15 0℃、16 0℃和 180℃进行人工时效 ,并对部分试样进行透射电镜观察。结果表明 ,适量Li对高合金含量的Al Zn Mg Cu合金的沉淀相形核影响不大 ,但可抑制其长大。高的合金含量 ,可以使合金在时效过程中析出高密度细小的沉淀相 ,从而达到很高的硬度 ,但不能完全固溶于基体的合金元素在晶界形成粗大的第二相。