Sc含量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响

本文研究了Sc添加量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响。结果表明,微量Sc与Zr协同可形成Al_(3)(Sc,Zr)第二相,在铸造过程中具有促进非均质形核、细化铸态晶粒的作用,并对合金共晶组织有明显的变质作用。但铸态合金中部分可达微米级初生Al_(3)(Sc,Zr)第二相对合金的加工性能和力学性能易产生不良影响。

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金应力腐蚀开裂敏感性研究

利用慢应变速率拉伸(SSRT)试验、扫描电镜分析等研究了含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金在T6和T73热处理状态下,在空气和质量分数为3.5%的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,研究了热处理状态及应变速率对该合金SCC敏感性的影响。结果表明,同一热处理状态下的该合金在应变速率为1.33×10-6s-1时,其SCC敏感性比应变速率为6.66×10-6s-1时的大;在同一应变速率下,该合金T6态的SCC敏感性比T73态的大,T73态合金的抗应力腐蚀性能比T6态合金的好。

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的回归再时效处理制度

采用透射电镜分析、力学拉伸性能测试和电导率测试,研究不同回归再时效(RRA)处理制度对含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能的影响。结果表明:采用120℃,24h预时效+180℃,30min回归处理+120℃,24h终时效的RRA处理工艺,可以使合金获得理想的力学性能和抗应力腐蚀性能;与T6态相比,该工艺获得的合金强度仅略微下降,而电导率则大大提高;含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金经RRA处理后,晶内含大量均匀细小的η′相和少量的η平衡相,合金晶界处的平衡相粗化明显,呈现断续、孤立分布;与T6态处理的合金相比,无沉淀析出带变宽;其晶内析出相与T6峰值时效态的类似,晶界组织与双级过时效态的组织类似。

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金的热压缩变形流变应力

采用Gleeblel500热模拟机在应变速率为0．001～10／s、温度为380-470℃、真应变为0-0．7的条件下，研究了实验合金的流变应力行为。结果表明：该合金热压缩变形时存在较明显的稳态流变特征，当ε〈1／s时，流变应力开始随应变增加而增加，达到峰值后趋于平稳，呈动态回复特征；当ε≥1／s时，流变应力均出现了明显的峰值应力，为连续动态再结晶特征。带Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数可描述合金高温变形时的流变应力，σ解析表达式中A、α和n值分别为5．952×10^8／s、0．021MPa^-1和5．397；热变形激活能Q为157．9kJ／mol。

含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的低周疲劳行为

利用透射电子显微镜和低周疲劳试验机研究了单级时效状态及回归再时效状态两种含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和低周疲劳性能。结果表明:单级时效基体析出相以η′相为主,晶界析出连续分布平衡相,并伴有晶间无析出带;回归再时效基体析出相略有长大,晶界析出相长大明显,无析出带变宽。低周疲劳加载条件下,合金在0.4%~0.7%外加总应变幅范围内表现出循环稳定性;在0.8%的应变幅下,呈现先软化后硬化。在0.4%~0.6%较低的外加总应变幅范围内,回归再时效合金表现出较高的低周疲劳寿命。两种状态合金的塑性应变幅和弹性应变幅与载荷反向周次之间均成直线关系,并可分别用Coffin-Manson公式和Basquin公式来描述。两种状态的合金的疲劳裂纹均萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。

淬火速率对含Sc(Zr)高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

通过末端淬火实验(JEQ)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究一种热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr棒材的淬火敏感性。结果表明:随着距离淬火端越远,冷却速率从1800℃/min下降至111℃/min,合金硬度从150 HB下降至133 HB,抗拉强度从430 MPa下降至375 MPa。当冷却速率为131.2℃/min时,合金的硬度为135 HB,合金淬透深度约为93mm。随着冷却速率的降低,端淬时远离淬火端位置,平衡η相先后在晶界、晶内处析出、长大、粗化;时效后,析出的η′强化相的数量减小;时效后,合金内出现无沉淀析出带(PFZ),晶界的PFZ变宽,宽化至160 nm。

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的热变形行为和微观组织

采用热模拟实验对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金在应变速率为0.001～10s-1、变形温度为380～470℃的条件下进行了热压缩实验.研究了实验合金的流变应力行为和微观组织演变.结果表明:流变应力随变形温度升高而下降;随应变速率增加峰值应力也相应增加.随变形温度升高和应变速率降低,合金动态再结晶的程度加深,亚晶尺寸变大.含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金,形成了Al3Sc弥散相,该相可强烈抑制再结晶.合金主要软化机制为动态回复伴随动态再结晶.

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和DSC差热分析等研究了含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态与均匀化态的显微组织和成分分布。研究了均匀化动力学过程,导出了均匀化动力学方程。结果表明:合金铸态组织存在晶界偏析,Cu、Zn和Mg元素存在严重的晶界偏析。470℃×24h均匀化处理后,合金晶界变得细小稀疏,晶界上非平衡低熔点共晶相基本消除。由均匀化动力学方程,可得出合金的均匀化处理制度为470℃×22h,与实验结果(470℃×24h)基本相符。因此合金适宜的均匀化处理工艺为470℃×24h。

Zn含量及热处理工艺对Al-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-8·7Zn-2·5Mg-1·2Cu-0·12Sc-0·15Zr和Al-9·5Zn-2·5Mg-1·2Cu-0·12Sc-0·15Zr合金,采用扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了两种合金不同处理态的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率。结果表明,增加Zn含量可以提高Al-Mg-Cu-Sc-Zr合金的抗拉强度,降低电导率。

新型Al-Mg-Sc-Zr和Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的研究进展

在迄今为止的所有微合金化元素中,钪可最大程度提高铝合金综合性能。相比传统铝镁合金,新型Al-Mg-Sc-Zr合金抗拉强度提高60~130 MPa,屈服强度提高80~150 MPa,且可获得大于2000%高速超塑性。与传统铝锌镁合金相比,新型Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金抗拉强度提高66~96 MPa,屈服强度提高36~98 MPa,钨极氩弧焊系数大于0.75,搅拌摩擦焊系数大于0.90,且可获得大于1500%高速超塑性。钪锆添加到铝合金中可形成Al3(Sc,Zr)粒子,该粒子可细化铸造组织、抑制再结晶发生和稳定细晶组织,产生显著的细晶强化、亚结构强化和析出强化,从而提高合金强度,实现优良的超塑性能。

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。

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300-500℃、应变速率为0.01-10 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射（EBSD）分析变形过程中合金的组织特征。结果表明：流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10 s-1,变形温度为300-500℃时,合金发生了动态再结晶。Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述。在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大。该合金适宜的变形条件如下：变形温度300-360℃、应变速率0.01-0.32 s-1,或变形温度380-500℃、应变速率0.56-10 s-1。

微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了 Al- 6 .2 Zn- 2 .0 Mg- 0 .2 5 Sc- 0 .12 Zr和 Al- 6 .2 Zn- 2 .0 Mg合金 ,测试不同处理态的拉伸力学性能 ,利用金相显微镜和透射电子显微镜研究其不同处理态的显微组织。结果表明 :添加微量 Sc和 Zr可明显细化合金的铸态晶粒 ,并显著提高 Al- Zn- Mg合金的力学性能 ,其作用机理主要为 Al3(Sc,Zr)造成的细晶强化。

Sc和Zr复合微合金化对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用水冷铜模.激冷铸造法,制备了三种Sc和Zr含量不同的Al-Zn-Mg-Cu合金薄板材,测试了合金经120℃时效不同时间后的拉伸性能,利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了合金的显微组织。结果表明:采用Sc和Zr复合微合金化可明显细化合金的铸态晶粒组织,抑制合金的再结晶,大大提高合金的强度;Sc含量越高,晶粒细化效果越好,合金强度提高也越大;微量Sc和Zr在Al-Zn-Mg-Cu合金中主要以Al3(Sc,Zr)质点的形式存在,初生Al3(Sc,Zr)粒子是在合金凝固过程中形成的,主要起非均质形核的作用,次生Al3(Sc,Zr)粒子是合金在均匀化处理和后续热处理中析出的,起亚结构强化和直接析出强化作用。

时效工艺对Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金组织与性能的影响

通过透射电镜分析、力学性能和电导率测试,研究了单级时效、双级时效和回归再时效(RRA)工艺对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金组织与性能的影响。结果表明:经(120℃×8 h+160℃×16 h)双级时效处理后,合金的强度大幅下降,而电导率显著升高;其晶内组织开始粗化,晶界析出相呈断续状分布,无沉淀析出带(PFZ)形成。经(120℃×24 h预时效+180℃×30min回归处理+120℃×24 h终时效)RRA处理后,合金既能保持接近T6态的强度,也能获得较高的电导率;其晶内析出组织与T6态的组织类似,而晶界析出相则聚集、粗化,与过时效的组织相似。

时效处理对含钪Al-Zn-Mg-Zr合金腐蚀行为的影响

采用恒温浸泡法、极化曲线测试、慢应变速率拉伸试验、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究时效处理对含钪Al-Zn-Mg-Zr合金腐蚀行为的影响。实验结果表明:合金在自然时效态下具有较差的抗晶间腐蚀和剥落腐蚀能力;合金腐蚀敏感性随着时效制度的变化由小到大的顺序为:T73时效,T6时效,欠时效,自然时效。经极化曲线测试分析,合金的腐蚀性能呈现相同趋势。在同一慢应变拉伸速率下,T73时效态的应力腐蚀敏感性相比T6时效态低;在相同时效状态下,应变速率为1.33×10 6s 1的应力腐蚀敏感性相比6.67×10 6s 1的高。合金的腐蚀敏感性与时效析出相(MgZn2)尺寸、分布及无沉淀析出带(PFZ)有关,在T6时效态下,晶界析出相连续的链状分布导致腐蚀敏感性大;同时,晶界析出相的粗化、不连续分布和无沉淀析出带的宽化,使得T73时效态的腐蚀敏感性显著降低。

含钪Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的腐蚀行为和电化学阻抗谱特征

通过晶间腐蚀、剥落腐蚀和极化曲线试验,结合电化学阻抗谱(EIS)测量,研究不同时效处理对含钪超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性的影响。研究结果表明:在自然时效状态下,合金腐蚀敏感性最大;人工时效处理的合金,其腐蚀敏感性随时效时间的延长而降低,相应时效态合金在EXCO溶液中恒电位极化曲线分析,也得出相同的结论。晶界析出相和晶界无沉淀析出带(PFZ)是影响合金腐蚀性能的主要因素。随着时效时间的延长,η′和S′相逐渐向平衡的η和S相转变,晶界析出相粗化并呈链状分布,PFZ变宽等均有助于降低合金的腐蚀敏感性。合金的电化学阻抗谱(EIS)演变对腐蚀类型的转变具有规律的反映,可以用来对合金的腐蚀性能进行快速、无损的检测。

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的显微组织、力学性能及局部腐蚀性能

通过硬度测试、极化曲线测试、腐蚀浸泡和慢应变速率拉伸方法研究Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金板材搅拌摩擦焊接接头的力学性能和局部腐蚀性能,并利用金相显微镜和透射电镜对焊接接头的显微组织进行分析。结果表明:焊接接头的硬度曲线呈现W型,硬度最低值出现在热影响区与热机影响区的交界处;和母材相比,焊接接头的局部抗腐蚀性能降低,应力腐蚀敏感性增大。热机影响区的腐蚀电位最低,腐蚀电流密度最高,晶间腐蚀深度最大,抗腐蚀性能最差。热机影响区的硬度和腐蚀性能的降低,主要是由于该区的晶粒发生变形,大部分η′沉淀强化相溶解,晶界上分布着大量的η相。