热变形条件对含银Al-Cu-Mg耐热铝合金流变应力和组织的影响

采用热模拟试验对一种含银Al-Cu-Mg耐热铝合金进行热压缩试验,研究了合金在热压缩变形温度和应变速率分别为340-500℃,0.001-10s^-1的条件下的流变应力行为和变形组织。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,也可用Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为196.27kJ/mol。在较低的变形温度或较高的应变速率下,合金组织中主要存在沿垂直于压缩方向拉长了的晶粒。随着变形温度的升高或应变速率的降低,拉长的晶粒发生粗化,并且合金中出现了再结晶晶粒,说明合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。该合金较适宜的热轧温度为380-460℃,应变速率为0.1-10s^-1。

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

ICP-AES法测定含银铅铋合金锭中7种杂质元素

待测样品加入(1+1)硝酸溶解完全后,通过选择合适的称样量和待测试液稀释比消除铅铋的基体干扰。通过试验选择了分析谱线及其他仪器分析条件,在选定的仪器条件下,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定试液中镍、铜、铁、钴、锌、锑、硒7种杂质元素的分析方法。各元素工作曲线相关系数均大于0.999,同时对各元素进行了方法检出限、样品的精密度和加标回收试验,各元素的相对标准偏差为0.41%~8.57%,回收率为98.0%~106.9%,该方法简便、快速,可以满足含银铅铋合金锭中各杂质元素的测定要求。

Al-Cu-Mg高强铝合金的研究进展

综述了Al-Cu-Mg系高强铝合金的发展,评述了微量元素对Al-Cu-Mg系合金性能的影响,介绍了热处理对Al-Cu-Mg系合金的影响机制,指出了现存的问题并展望了Al-Cu-Mg高强铝合金的发展趋势。

析出相对Al-Cu-Mg合金蠕变行为的影响

利用不同的热处理制度制备T4、欠时效、峰时效和过时效4种状态的合金,并通过恒应力蠕变拉伸实验和显微组织观察分别对不同状态合金在150℃、225 MPa和200℃、200MPa的蠕变行为进行分析。结果表明:合金在150℃蠕变时,变形主要依靠晶内的位错滑移,细小弥散分布的析出相以及固溶原子对位错的钉扎有利于降低合金的蠕变速率;4种合金在该蠕变条件下均经历较长的稳态蠕变阶段,其中峰时效合金的蠕变速率最低;合金在200℃蠕变时,变形主要依靠晶界滑移;在蠕变过程中,峰时效态和过时效态合金中形成明显的无沉淀析出带,导致其蠕变速率显著增加,并且几乎没有出现明显的稳态蠕变阶段;欠时效态合金在该蠕变条件下的蠕变速率最低。

不同压力对挤压铸造Al-Cu-Mg合金性能的影响

使用挤压铸造工艺制备了高强、高韧Al-4.5Cu-1Mg合金。在挤压力为70MPa下成型后,合金的最大抗拉强度达到288.8MPa、伸长率达到12.8%、HRB硬度达到48.3。通过对该合金力学性能及其显微组织的研究表明,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度随着压力的增加而增大,并且在70MPa时达到最大值,70MPa之后继续增加压力,对材料性能影响不大。研究了挤压力对合金的密度和导电性的影响。试验结果表明,合金的密度随着压力的增加而快速增大,在挤压压力为70MPa时达到最大值,然后变化不大。

蛇形轧制对Al-Cu-Mg合金板材强韧性能及微观组织的影响

基于实验室自制蛇形轧制装置,采用室温拉伸、Kahn撕裂、电子背散射衍射(EBSD)等测试方法对比研究蛇形轧制非对称工艺参数对Al-Cu-Mg合金轧制板材的室温强度、断裂韧性和显微组织的影响。结果表明:合理的蛇形轧制工艺在能够使Al-Cu-Mg合金板材保持强度性能的同时,显著提升其断裂韧性。当偏移量相同时,蛇形轧制板材的强度性能随着异速比增加而提高,但伸长率和断裂韧性降低;当异速比相同时,随着偏移量增加,蛇形轧制板材强度降低,伸长率和断裂韧性明显升高。在偏移量10mm且异速比为1.1的条件下,蛇形轧制试样裂纹单位形核能提升高14%~36%。这是由于蛇形轧制能够增强Al-Cu-Mg合金板材Cube织构并减弱Brass织构,形成具有更高裂纹扩展阻力的织构组态所致。

Ag含量对Al-Cu-Mg合金组织和性能的影响

采用维氏硬度、室温拉伸性能测试、金相显微分析技术、透射电子显微分析等手段,研究Ag含量对Al-Cu-Mg耐热铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着Ag含量的增加,室温时Al-Cu-Mg合金的屈服强度和抗拉强度增加,塑性逐渐降低,但总体保持在较高水平;合金的硬化速率加快,峰时效提前,峰值硬度提高;不含Ag的Al-Cu-Mg合金中的强化相为θ'相,添加微量Ag后,Al-Cu-Mg合金的主要强化相为Ω相,且随着Ag含量的增加,Ω相的含量也逐渐增加,Ag能够促进Ω相的析出。

含银铅锑多元合金真空蒸馏富集银锑的研究

采用含银铅锑多元合金为原料，对其真空蒸馏法富集Ag、Sb的可行性和工艺进行探讨，考察蒸馏温度、恒温时间对合金中各组分的挥发行为影响，理论和实验均证实了该方法可行。试验结果表明：系统压力5-25Pa，Ag，sb的挥发随着温度的增加和恒温时间的延长而加剧，蒸馏温度为1223K，恒温时间30-120min时，Ag的富集率均大于99．28％，Sb的挥发率为89．7％-92．8％；x射线衍射仪研究表明残留物中形成化合物A幻Sb，Cu2Sb，culosb3，导致Sb不能彻底挥发；蒸馏过程中，系统压力随着恒温时间的延长而下降，且蒸馏温度越高下降越明显。

Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金均匀化制度的研究

通过DSC、OM、SEM、TEM等手段,研究了常规均匀化和双级均匀化后Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金的微观组织和力学性能。结果表明,经490℃×24h常规均匀化处理后,合金中枝晶偏析基本消除,非平衡凝固形成的多相组织基本上转变成均匀化组织;而经420℃×8h+490℃×16h双级均匀化处理后,合金的铸态组织得到改善,420℃×8h的预处理使Al3(Sc,Zr)均匀析出,提高了合金强度,并将抑制后续加工热处理过程中的再结晶。故确定420℃×8h+490℃×16h为合金的最佳均匀化处理制度。

不同取向条件下Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金薄板的组织与性能

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、透射电子显微分析以及取向分布函数(ODF)测定研究T3态Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金(2524SZ-T3)薄板在不同取向条件下的显微组织和力学性能。研究结果表明:合金薄板在与轧制方向呈30°,60°和90°方向上的强度较0°和45°方向上的强度稍低,伸长率则在60°方向上最高,薄板的抗拉强度、屈服强度和伸长率平面各向异性指数分别为0.9%,3.3%和6.6%;2524SZ-T3态铝合金薄板具有明显的再结晶织构{110}-111-和CubeND旋转立方织构{001}-310-,同时还保留较弱的轧制织构即Goss织构{011}-100-;不同取向条件下2524SZ-T3合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切相关。

Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响

对经均匀化退火,不同变形锻造,固溶处理的样品,借助TEM,研究了Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明:Cu原子与Al原子在变形与时效过程中形成了Al2Cu沉淀相而降低了Cu元素在Al基体中的浓度,减少了Cu、Mg元素的交互作用。由于Mg元素有较大的原子半径,与基体产生了很大的晶格畸变能和内摩擦力,因此Mg元素在Al基体中对位错的分布式滑移(交滑移)起着明显的阻滞作用,限制了胞状组织的形成。与典型的高能层错金属与合金中位错呈胞状组织不同,Al-Cu-Mg合金中的位错呈准均匀的Taylor晶格分布,这种分布可以降低合金的自由能。

高纯Al-Cu-Mg合金铸态组织的研究

采用X射线衍射仪及扫描电镜对一种高纯Al-Cu-Mg合金的铸态组织进行了观察及表征,并对铸态组织中的第二相进行了能谱分析。研究结果表明,合金的铸态组织中主要存在α-Al、Al2CuMg(S)、Al2Cu(θ)以及Al7Cu2(Fe,Mn)相。根据Cu、Mg含量及其质量比对Al-Cu-Mg系合金相组成和力学性能的影响,对Al-Cu-Mg系合金的成分设计进行了讨论。

Ag对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响

通过硬度测试、拉伸测试和透射电镜(TEM)分析,研究了Ag对Al-Cu-Mg合金室温力学性能与显微组织的影响。结果表明,Ag的添加加速了合金的时效过程,使合金的室温强度得到明显提高。在165℃峰时效时,含Ag的合金析出相是与基体共格的片状Ω相及少量θ′相组成,未含Ag的合金析出相主要是θ′相。Ag促进合金强化的原因在于Ω相具有很好的沉淀强化作用,在长时间时效时具有较好的抗粗化能力。

Al-Cu-Mg合金单晶应力时效析出相取向分布效应

基于实验室自制的Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶材料,开展了不同应力水平下的应力时效试验和相应的透射电镜组织分析(TEM),并结合3种不同理论模型模拟研究了Al-1.2Cu-0.5Mg单晶经压缩应力时效和人工时效后析出相的分布规律与析出相取向分布作用机制。结果表明:在压应力作用下,Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶的时效析出相出现了显著的取向分布规律,且具有不同晶体取向的单晶在同样的压应力作用下时效后析出相分布取向程度差别明显;3种理论模型中,同时考虑应力与位错耦合作用的模型预测结果与实测结果相符,证明析出相的取向效应既有析出相-应力弹性交互作用促进机制,也有促进析出相均匀形核的位错抑制机制。

热处理对Al-Cu-Mg合金组织及性能的影响

采用MM6观察了Al-4.3Cu-1.6Mg合金的显微组织,并对其硬度、冲击韧度等性能进行了测试,研究了热处理工艺对合金性能的影响。结果表明:Al-4.3Cu-1.6Mg经515℃×6h固溶处理+190℃×12h时效处理,获得了良好的综合性能。

微合金化对Al-Cu-Mg合金时效行为的影响

以微合金化元素对AlCuMg合金常规时效析出相的影响为出发点,分析了Ag,Si,Ge,Cd等元素对合金时效行为的影响。结果表明具有:完全改变常规析出相结构,形成新析出相;部分改变常规析出相结构,提高析出相的强化效果;促进析出相析出3种作用。分析了采用微合金化方法提高AlCuMg合金热强性所存在的问题,并对发展趋势进行了展望。

Al-Cu-Mg硬铝合金TIG焊焊接接头的组织与力学性能

为了研究Al-Cu-Mg硬铝合金TIG焊焊接接头的组织与力学性能,采用ER4043焊丝对2A12硬铝合金进行了焊接实验.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析仪和硬度计对Al-Cu-Mg硬铝合金的组织和力学性能进行了表征.结果表明,焊缝的强度和塑性较低,焊缝边缘为柱状晶,中心为枝晶组织,晶界存在大量低熔点共晶体.近缝区存在明显的晶界液化现象,晶粒为圆润的等轴晶,焊缝的硬度大幅度下降.固溶区焊缝的硬度和母材相近,基体中存在大量的针状S'相,可对该区域起到强化作用.过时效区基体软化现象比较严重,存在很多S(Al2Cu M g)相.

Al-Cu-Mg合金相图的计算

应用Levenberg-Marquardt(LM)算法进行了Al-Cu-Mg三元合金相图的计算。计算所得的三元Al-Cu-Mg合金相图与实验相图吻合很好,而且其对初始值的选取不敏感。

预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响

采用表面腐蚀、慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响。利用扫描电镜观察分析Al-Cu-Mg合金断口形貌及结构。结果表明,预拉伸变形可显著提高合金位错密度,为H原子的扩散提供更多的通道,因此,在相同腐蚀时间下,3.5%Na Cl溶液中T8态Al-Cu-Mg合金的腐蚀速率高于T6态。此外,预拉伸变形可显著增加S相弥散度,使得S相两侧的无沉淀析出带变窄,有效降低了晶界和晶内的电位差,从而降低晶界沉淀相的溶解速度,因此,在同一热处理状态下,Al-Cu-Mg合金在饱和H2S溶液中的应力腐蚀开裂敏感性高于干燥空气中的腐蚀开裂敏感性。同一应变速率下,T8态Al-Cu-Mg合金具有比T6态更好的抗应力腐蚀性能,表明预拉伸变形处理可显著提高合金的抗应力腐蚀性能。