电解制备含钪铝合金三元相超声细化机制

研究采用超声协同熔盐电解法制备Al–Si–Sc和Al–Cu–Sc合金,采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射研究超声对合金中三元含钪强化相形貌与尺寸的影响,进而阐明超声细化机制.研究结果表明,协同超声促使三元AlSiSc相由粗大菱形管状转变为细小实心方棒状,其尺寸由205减小到40μm左右;超声显著细化三元AlCuSc相团簇尺寸,由约100减小至约30μm;超声协同细化机制主要是通过提高形核率细化初生Al3Sc相并促进其均匀分布,进而作为形核发育基底,最终实现三元含钪相细化;同时超声也可促进合金溶质均匀分布,避免粗大Al3Sc相析出;超声细化三元含钪相机制主要作用于电解后凝固阶段.

郑州轻研合金公司成功开发出高强高韧7含钪铝合金

近日,郑州轻研合金科技有限公司采用半连续铸造成功制备出800mm×200mm 的高强高韧7 ×××系含钪铝合金大板锭,并通过多道次热轧、冷轧,制备出厚度50~100mm 热轧板和2~10mm 冷轧板产品。该产品的抗拉强度530~730MPa,伸长率12%~16%,焊接性能优异,相较传统7 ×××高强铝合金的性能有大幅度提升。目前,郑州轻研合金科技有限公司还在研究开发其它含钪的高性能铝合金,如Al-Mg-Sc 系的5B70 铝合金等。

取向对含钪2124铝合金抗应力腐蚀开裂行为的影响

采用光学显微镜和扫描电镜等研究新型含钪2124铝合金两种不同取向试样在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的应力腐蚀开裂行为,并对裂纹尖端形貌和腐蚀形貌进行分析。结果表明:该铝合金在应力腐蚀时首先发生阳极溶解,裂纹尖端晶界处大量聚集的腐蚀产物产生的楔入力和外加应力的共同作用促使预制裂纹在腐蚀介质中进一步沿晶界向纵深方向扩展;两种取向试样在全浸腐蚀时均发生明显的晶间腐蚀,容易发生应力腐蚀开裂;得到了不同取向试样的应力腐蚀裂纹扩展规律及应力腐蚀强度因子门槛值,并探讨取向对应力腐蚀开裂行为的影响。

含钪铝锂合金的研究与发展

含Sc铝锂合金具有高的比强度、比刚度、塑韧性以及优异的焊接性能、低温性能和较低的各向异性,是新一代航天、航空用轻质铝合金结构材料。作者在查阅大量文献和赴俄罗斯考察的基础上,结合课题组研究工作,介绍了国内外含Sc铝锂合金研究发展情况,并提出了今后研究开发的方向。

新型含钪Al-Mg-Cu合金的抗应力腐蚀开裂特性

对3.5%NaCl溶液中新型含钪Al-Mg-Cu合金的应力腐蚀开裂宏观性能进行测试,并对裂纹尖端的成分与微观形貌进行分析。根据线弹性断裂力学理论,预制疲劳裂纹试样裂纹尖端处于平面应变状态,得到裂纹匀速扩展时的扩展速率、裂纹尖端应力强度因子以及应力腐蚀开裂强度因子的门槛值。扫描电镜及EDS分析表明:应力腐蚀开裂主要是沿晶扩展,预制裂纹与腐蚀介质中的溶解氧生成Al2O3,产生楔入力促使裂纹扩展;裂纹尖端基体主要发生阳极溶解反应,腐蚀产物以氯化铝为主。

含钪Al-Cu-Li合金的形变时效研究

通过显微组织观察和室温拉伸试验 ,研究了形变时效对含钪Al Cu Li合金组织和拉伸性能的影响。结果表明 ,时效前的预变形能促进T1(Al2 CuLi)相弥散细小的析出 ,显著提高合金的强度 ,使时效峰值提前。合金的强度随预变形量的增大而升高 ,但预变形量过大 ,不利于T1相的析出形态和分布 ,影响合金的性能。在本试验条件下 ,该合金的最佳预变形量为 3 5 %

预变形对含钪Al-Cu-Li合金组织与性能的影响

采用显微组织观察和室温拉伸试验等手段,研究了形变时效中预变形对含钪Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金微观组织与拉伸性能的影响.结果表明:时效前的预变形能促进T1(Al2CuLi)相弥散细小析出,显著提高合金强度,使时效峰值提前.合金强度随预变形量和时效时间增加而增加,到峰值后,随预变形量增加和时效时间的延长,T1相长大粗化,合金强度和塑性降低.在本试验条件下该合金合宜的预变形量为3.5%～5.6%.

郑州轻研合金公司成功开发高强高韧钪铝合金

近日,郑州轻研合金科技有限公司采用半连续铸造成功制备出800×200mm的高强高韧7XXX系含钪铝合金大板锭,并通过多道次热轧、冷轧,制备出厚度50mm^100mm热轧板和2mm^10mm冷轧板产品。该产品的抗拉强度530MPa^730MPa,伸长率12%~16%,焊接性能优异,相较传统7XXX高强铝合金的性能有大幅度提升。

钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响,钪在铝合金中主要以2种形式的化合物存在,一种是合金凝固时从熔体中析出的一次Al3(Sc,Zr)相,另一种是合金铸锭均匀化时析出的二次Al3(Sc,Zr)相,前者是α(Al)晶粒细化剂,有效细化铸态晶粒,而二次Al3(Sc,Zr)粒子强烈钉扎晶粒内位错及亚晶界,有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中合金再结晶。钪是产生强烈析出强化效应的合金元素,含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和延性显著高于不加钪的铝合金。

含Sc2024铝合金热处理工艺优化

介绍了2024合金的用途、传统热处理工艺制度及其相构成,通过对样品的固溶、时效优化处理找到最佳的含钪2024铝合金热处理工艺,最佳处理工艺为:固溶温度500℃、固溶时间为4小时、60℃水淬,预时效温度为130℃、时间为6小时,最终时效温度为190℃、时间为18小时。

铝钪中间合金的制备技术

钪是铝合金最强的变质剂和加工半成品最有效的抗再结晶剂,添加微量钪可以改善传统铝合金的综合性能。但是钪的熔点高达1541℃,化学性质活泼,制备含钪铝合金时,钪必须以中间合金的形式加入。

加钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

本文研究了微量钪对 A1-Zn-Mg-Cu-Zr 合金组织及性能的影响。钪在铝合金中主要以两种形式的化合物存在,一种是合金凝固时从熔体中析出的一次 Aj_3(Sc,Zr)相,另一种是铸锭均匀化时析出的二次 Al_3(Sc,Zr)相。前者是α(Al)晶粒细化剂,可有效细化铸态晶粒;后者可强烈牵制晶粒内位错及亚晶界,有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中的再结晶。钪是产生强烈析出强化的合金元素,同不加钪的铝合金相比,含0.30%Sc的 Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金的抗拉强度和延性显著提高。

微量Sc、Zr对Al-Mg合金的组织和力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了添加微量 Sc、Zr的 Al- Mg合金不同处理态的显微组织与力学性能。结果表明 :微量 Sc、Zr对 Al- Mg合金的铸态组织有强烈的细化晶粒作用 ;对力学性能具有明显强化 ,其强化机制为细晶强化、亚结构强化和弥散相质点的直接强化作用。

形变量和时效对Al-Cu-Li合金组织性能的影响

为了改善铝合金的力学性能,利用形变和时效工艺提高Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金的强度和塑性.采用TEM观察和室温拉伸试验等手段,研究了形变量和时效工艺对含钪Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金微观组织与拉伸性能的影响.结果表明,时效前的变形能促进T1(Al2CuLi)相弥散细小析出,显著提高合金强度,使时效峰值提前.合金强度随形变量和时效时间增加而增加,到峰值后,随形变量增加和时效时间的延长,T1相长大粗化,合金强度和塑性降低.该合金合宜的形变量和时效工艺为3.5%预变形和160℃/24 h时效.

Al-Mg-Mn-Sc铸态合金退火行为研究

通过水冷铜模急冷铸造法制备了Al-5.5Mg-0.4Mn-0.25Sc合金,研究了该铸态合金在不同退火温度下的硬度变化,并通过金相显微镜和透射电镜探讨合金中Al_(3)Sc粒子的存在形式和形成机理。结果表明:添加质量分数为0.25%的Sc对铸态合金晶粒组织的细化并没有产生太大的贡献,晶粒细化是由于快速凝固技术所带来的作用,在高的冷却速率下,合金中较难发现初生Al_(3)Sc粒子的存在。退火温度对于合金硬度有显著影响,在低的温度下退火时,合金硬度变化较慢,需较长时间才出现硬度峰值;而在较高温度下退火时,合金硬度峰值平台出现需要时间较短,但随着退火时间延长硬度迅速下降。在所测试的退火温度中,300℃下呈现出较好的硬度曲线,具有较高的硬度峰值平台且能维持较长时间不下降。退火过程中合金硬度的变化与次生Al_(3)Sc粒子的析出密切相关,退火温度较低时次生Al_(3)Sc粒子析出不充分、粒径较小,对晶界、亚晶界和位错的钉扎作用较弱;而退火温度太高,Al_(3)Sc粒子发生粗化,导致合金性能变差。

双级蠕变时效对含钪7050铝合金力学及耐腐蚀性能的影响

研究了双级蠕变时效对含钪7050合金力学性能和耐腐蚀性能的影响,并与单级蠕变时效和无应力双级时效的试验结果进行了比较。结果表明,与单级蠕变时效相比,双级蠕变时效可明显提高含钪7050合金的力学性能;经单级或双级蠕变时效处理的合金比无应力双级时效合金具有更好的耐蚀性,而单级蠕变时效合金的耐蚀性优于双级蠕变时效合金。此外,压应力状态下的单级或双级蠕变时效合金比拉应力状态下的单级或双级蠕变时效合金具有稍高的硬度和耐蚀性。

Al3Sc/Al3(Scx,M1-x)相对裂纹萌生与扩展作用研究进展

介绍了含钪铝合金中Al 3Sc/Al 3(Sc x,M 1-x)第二相粒子对裂纹萌生与扩展作用研究进展.Al 3Sc/Al 3(Sc x,M 1-x)第二相粒子具有三种尺度,微米级、纳米级和亚微米级,粗大的Al 3Sc/Al 3(Sc x,M 1-x)粒子可以成为裂纹源,降低疲劳性能;纳米级的Al 3Sc/Al 3(Sc x,M 1-x)粒子通过提升合金强度,钉扎位错和亚晶界,从本质上降低裂纹萌生的几率,还可以通过改善其它粗大粒子的析出和分布来改善疲劳性能.在对疲劳裂纹扩展的作用上,Al3Sc/Al3(Sc x,M 1-x)第二相粒子总体上对疲劳性能的提升是有利的,可以降低裂纹扩展速率.同时还对裂纹扩展的计算方法进行了综述,认为计算方法是研究Al 3Sc/Al 3(Sc x,M 1-x)第二相粒子在裂纹萌生与扩展作用方面的一种行之有效的方法.

Al-Mg-Sc-Ti合金中Al3(Scx,Ti1-x)粒子的析出行为

用激冷铸造法制备Al-5.5Mg-0.25Sc-0.04Ti合金,研究了在不同温度退火后其硬度随时间的变化,并用金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)研究了这种合金中Al3(Scx,Ti1-x)第二相粒子的存在形式和形成机制。结果表明:用急冷铸造法制备的Al-5.5Mg-0.25Sc-0.04Ti铸态合金中Sc和Ti原子主要以固溶的形式存在于α(Al)基体中,在电镜下很难观察到这些粒子。铸态合金在较低温度(低于250℃)下退火时其硬度提高得比较慢,退火较长时间才能出现硬度的峰值;而在比较高的温度(高于350℃)退火硬度提高得非常快,很快出现峰值。但是,硬度出现峰值后继续退火则大幅度降低;在300℃退火硬度的热稳定性比较高。硬度的变化,与次生Al3(Scx,Ti1-x)粒子的析出密切相关。在较低温度下次生Al3(Scx,Ti1-x)粒子的析出不充分且粒径较小,对晶界、亚晶界和位错的钉扎作用较弱;而在过高的温度下Al3(Scx,Ti1-x)粒子发生粗化,使合金的性能降低。