纳米晶Al-Mg-Si-Cu铝合金的微观结构、力学性能和时效相演变

通过变形前在合金内部引入高密度纳米时效相并随之进行高压扭转变形(HPT),可制备具有纳米晶结构的高强高韧Al-Mg-Si-Cu铝合金。采用X线衍射仪、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和原子探针层析技术分析了峰时效(T6态)与不同圈数(T)高压扭转变形相结合工艺制备的纳米晶6061铝合金的微观结构,并通过硬度与拉伸实验对不同状态合金进行了力学性能测试。结果表明:T6态合金经HPT 5T变形后,硬度由107HV提高至176HV,抗拉强度和屈服强度分别由297 MPa和234 MPa(T6)提升至620 MPa和555 MPa(HPT 5T),并具有12%的均匀伸长率;此时,合金中各微观结构参数(晶粒粒径、微观应变与位错密度)接近峰值;继续变形时,各参数无明显变化;合金中时效相随HPT变形发生“时效相→破碎→球化→细化→回溶→过饱和固溶体→再析出时效相”的动态演变过程。

单辊快淬锌铝合金早期时效相变研究

通过100℃等温时效XRD分析可知,单辊快淬锌铝合金早期时效过程中胞状分解反应(即α′→α′T+η)为主导。DSC数据计算得出,胞状分解的相变激活能为88.24kJ/mol,表明其分解主要受锌原子扩散控制。同时还发现,调幅分解几乎与胞状分解同时发生,二者之间没有明显界限,调幅波长为2.16nm。快速凝固工艺极大地提高了合金元素的固溶度,新型合金具有很高的硬度,并且呈典型时效硬化特性。

定量研究2024-T351铝合金搅拌摩擦焊过程中的时效相行为

采用差示扫描量热法研究了2024-T35l铝合金搅拌摩擦焊接过程中时效相回溶或粗化的相对值,给出了一种定量研究搅拌摩擦焊接过程中时效相行为的方法。结果表明:相对于母材,焊缝不同区域时效相的回溶或粗化值可通过公式f=S_x/S_(BM)-1来计算;当搅拌摩擦焊搅拌头转速为700r·min^(-1),焊接速度为200mm·min^(-1)时,2024-T351铝合金焊缝轴肩作用区的S相对于母材的回溶值为23.3%,同时硬度相对于母材下降了23.8%;S相发生回溶或粗化主要取决于焊接热量的高低。

稀土元素Ce和预变形对Al—Li—Cu—Zr合金时效相变过程的影响

以2090铝锂合金为对象，研究了稀土元素Ce和预变形对其时效过程的影响，结果表明：微量Ce(0.11%),能显著弥散T1相，使T1相均匀，细小地析出，且在峰时效态表现明显，但Ce对δ′相的相变过程影响不大，预变形使合金位错密度增大，减小了T1相的形核功，从而促进了T1相和δ′相析出；微量稀土元素Ce(0.04%-0.14%)和预变形（3％－9％）配合使用可达到更好的综合性能效果。

近β型钛合金Ti-10V-2Fe-3Al的时效相变研究

Ti-10V-2Fe-3Al合金水淬后,在250—450℃的时效温度范围内,随温度的升高或时间的延长,逐步发生α″→β,ω_a→ω→α,β→β+ω→β+α和β→β+α等相变过程,并波此重叠.当时效温度高于450℃,发生β→β+α转变。考察了时效组织的形态与分布,给出了α相和β相的点阵常数变化与时效温度的关系,以及硬度与时效的关系。

Ti-12Co-5Al合金的β相α+Ti_2Co时效相变与硬度

研究了超塑合金Ｔｉ－１２Ｃｏ－５Ａｌ非平衡态β相ａ＋Ｔｉ２Ｃｏ共析转变的时效过程以及它的硬度变化。当温度为４５０℃时，随着时间的增长硬度随之增加，β相的转变也更加完全，转变产物之间以及转变产物与母相之间的相变也从完全共格到半共格再到完全非共格，而峰值发生在３２０ｍｉｎ左右；当时间为２０ｍｉｎ时，随温度的升高也具有相同的规律，峰值发生在６００℃左右。Ａｌ元素除了具有固溶强化的作用之外，还有提高共析相变温度，从而减缓了相转变动力学的进行。

δ相时效态GH4169合金Zerilli-Armstrong本构模型及其参数反求方法

在Gleeble-1500D型热模拟试验机上进行了δ相时效态GH4169合金的高温压缩试验。试验温度为950~1040℃、应变速率为0.005~1 s^(-1)。为了能建立准确描述该合金流动行为的本构模型,考虑应变对Zerilli-Armstrong本构模型材料参数的影响,提出并采用了一种基于多岛遗传算法的参数反求方法建立了该材料考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型。借助相关系数、平均绝对相对误差等标准统计参数定量评估了该本构模型预测的准确性。结果表明:考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型具有较高的预测准确性,其相关系数和平均绝对相对误差分别为0.996和3.189%。

Zn对Al-Mg-Si合金时效析出相稳定性影响的第一性原理研究

6000系Al-Mg-Si合金综合力学性能优良,具有比强度高、成型性能好、焊后表面质量高、耐腐蚀性好等特点,目前已经广泛应用于制造汽车车身板材。该系合金为可热处理强化合金,可以通过提高合金的时效响应速度,使合金在时效过程中获得尽可能大的强度提升。目前常用的措施是在合金中添加少量的Zn元素来促进时效析出,但Zn对合金时效析出相稳定性的影响却尚不明确。因此,本工作主要采用第一性原理计算的方法,计算了添加Zn的Al-Mg-Si合金中可能形成的Mg-Si相(包括Mg-Si GP区、β″相)和Mg-Zn相(包括Mg-Zn GP区、η′相)的晶格常数、形成焓。其中Mg_(2)Si_(1)Al_(3)、Mg_(2)Si_(3)Al_(6)、AlMg_(4)Si_(6)、Mg_(1)Si_(1)四种可能的Mg-Si GP区晶胞的形成焓从大到小为Mg_(2)Si_(1)Al_(3)、Mg_(2)Si_(3)Al_(6)、AlMg_(4)Si_(6)、Mg_(1)Si_(1),均低于Mg-Zn相的形成焓,说明Mg_(1)Si_(1)结构的GP区最稳定,且在添加少量Zn元素的Al-Mg-Si合金中很难形成Mg-Zn相。随后又进一步计算了Zn原子在Mg_(1)Si_(1)GP区和峰时效态析出相β″相中掺杂前后的晶格常数、形成焓、电子态密度,结果表明Zn原子的掺杂能够降低Mg-Si GP区和β″相的形成焓并提高其共价键强度,从而可能促进时效过程中Mg-Si GP区和β″相的形成,提高合金的时效响应速度。

强变形诱导析出相回归后的再时效行为

利用透射电镜和硬度测量实验手段,研究了强变形诱导析出相回归后的合金在再时效过程中的组织、性能变化。发现:多相合金Al Zn Mg Cu经固溶、时效处理后,析出相粒子在强变形过程中破碎细化并可重新回归于基体内。强变形导致回归后的合金在再时效处理时可再次沉淀析出第二相粒子,但析出相的析出顺序与强变形后合金的晶粒尺有相关,当晶粒细化到某一临界尺寸以下时,析出顺序发生改变,非均匀形核的平衡相可抑制GP区、η′亚稳相等前期粒子的析出。

TC6钛合金的淬火相变及时效研究

采用X射线扫描仪和场发射扫描电子显微镜对热处理过的TC6钛合金试样进行微观研究,发现在800℃下淬火,得到残余β相,进行时效处理时,随着时效温度的增加,α相从β相中析出并长大,但时效温度超过550℃后,不断长大的α相在晶界处连续出现;在850℃及以上温度淬火时,β相消失,成单一α相组织。

NiTi合金中一个新的时效析出相

用自蔓延燃烧合成法(SHS)制备了比较致密的NiTi合金,并对经固溶和时效处理后的合金进行了X射线衍射和透射电子显微术分析,在样品中除了有热处理前就存在的Ti_2Ni外,又出现了两种相,一种是已报道过的Ti_(11)Ni_(14)(又称Ti_3Ni_4),为菱形结构(a=0.67nm,α=113.85°),它与基体(B2结构,a=0.302nm)的关系为:(111)_(Ti)_(11)Ni_(14)∥(111)_B_2,{110}_(Ti)_(11)_(Ni)_(14)∥{123}_(B2)另一种为新的时效析出相,可用基体中部分Ti原子被Ni原子占据形成的长程有序结构描述,晶格常数为0.873nm,分子式为Ti_(13)Ni_(14)它是一种时效析出亚稳相。

2024铝合金在强变形过程中时效析出相的演变

利用透射电镜、X射线衍射、硬度测量等实验手段,研究了2024铝合金在“二向反复累积变形”中组织、性能的变化,特别是析出相的改变。发现:析出相粒子在“‘二向反复累积变形”过程中发生破碎细化,并随变形量的增大逐渐回溶于基体;亚稳相回溶所需的变形量低于稳定相。

预冷变形对2A14铝合金锻件时效析出相和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜以及力学拉伸和晶间腐蚀试验等研究了时效热处理前预冷变形工艺对2A14铝合金锻件组织和性能的影响。结果表明:随着预冷压变形量增加(0%~10%),锻件的抗拉强度和屈服强度提高且各向异性减弱,但伸长率降低且各向异性增强,抗晶间腐蚀性能提高,其主要原因是提高预变形量显著增加诱导形成大量细小的θ′时效析出相、不连续分布的晶界析出相以及较窄的无沉淀析出带。当预冷压变形量为3%,锻件具有较好的综合性能。

Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及时效析出相

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、高温拉伸试验机等对不同状态下Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、高温力学性能及时效析出相进行了分析。结果表明:该合金铸态组织由α-Mg固溶体、Mg5Gd析出相及α-Mg+Mg24Y5共晶体组成;挤压变形后合金的晶粒尺寸明显减小;合金挤压轧制板材在常温及150℃时有较高的抗拉强度,当温度进一步升高时强度下降较快;合金轧制板材时效析出相在高温(高于250℃)拉伸过程中没有发生相变,但在拉伸过程中会改变分布及形貌,使得变形抗力减小。

不同时效制度对铝锂合金力学性能与微观组织的影响

本文采用TEM、SEM、EBSD和室温拉伸测试等方法,研究了时效温度及预拉伸过程对喷射成形2195铝锂合金挤压棒组织性能的影响规律。结果表明:当时效温度低于145℃时,2195铝锂合金T6状态下基体微观组织中主要形成GP区+θ″/θ′相,而T8状态下基体微观组织中主要形成T1+θ′相,且T8状态下合金的晶界无析出带宽度相对T6状态显著降低。当时效温度增加至155℃时,2195铝锂合金T6状态下基体微观组织发生显著变化,逐渐由GP区+θ″/θ′相向T1+θ″/θ′相转变,并伴随θ″/θ′相数量的减少,而T8状态下基体微观组织由T1+θ″/θ′相转变为以T1相为主导的微观组织。3%的预拉伸增加了基体中的位错密度,可作为T1相优先形核位置,导致相同时效温度下,T8态合金的屈服强度明显高于T6态合金,但对抗拉强度的影响不明显,这是沉淀强化效果优于加工硬化效果导致的。T6状态下(165℃,24 h)时效处理获得最佳的强塑性(抗拉强度584 MPa,屈服强度526 MPa,断后伸长率11.5%),而T8状态下3%预拉伸+(155℃,24 h)时效获得最佳的强塑性匹配(抗拉强度622 MPa,屈服强度600 MPa,断后伸长率11.8%)。

时效处理对近α钛合金中α2相析出的影响

对近α钛合金中α2有序相在时效处理过程中析出的现象、规律进行研究,揭示了时效温度、时效时间、时效方式对α2相析出生长的影响作用.研究结果表明,不同时效温度将影响α2相析出的分布特征并导致α2相生长速度差别以及影响α2相完全析出的时间.

冷轧预变形对2519A铝合金时效析出的影响

采用拉伸性能测试，差示扫描量热法，透射电镜等手段研究不同冷轧预变形量对2519A锚合金时效析出相与力学性能的影响。研究结果表明：淬火后大的冷轧预变形抑制共格相析出，促进半共格相析出：当预变形量从7％增加到40％时，合金峰时效态强度先下降后升高，塑性先下降后略有提高；当预变形为15％～30％时，合金强度下降，这主要由θ’相析出不均匀所致。

7475-T761航空铝合金的物相分析

利用透射电镜(TEM)、能谱仪(EDX)、选区电子衍射(SAED)、微束衍射(μ-D)、高分辨透射电镜(HRTEM)和高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)等研究了航空用7475-T761铝合金的微观组织。结果表明,7475-T761铝合金的组织主要由弥散相、时效强化相和杂质相组成。弥散相为形态多样的E相(Al_(18)Cr_(2)Mg_(3)),且E/Al相界面易非均匀析出η相。时效强化相主要为GPⅡ区、η′相和η相。杂质相主要由Al_(7)Cu_(2)Fe、FeAl_(3)和富Si相组成。

热处理对2195铝锂合金微观组织与力学性能的影响

对T8态2195铝锂合金板材实施不同条件下的固溶处理(430、 450、 470、 490和510℃)以及时效处理(18、 24和36 h),通过室温拉伸试验对固溶和时效处理后合金的抗拉强度与伸长率进行测量,采用SEM、 XRD、 EBSD和TEM对拉伸断口及微观组织进行观察。结果表明:固溶处理后的应力-应变曲线存在锯齿流变现象,但时效处理后消失,推测其产生的原因是波特文-勒夏特利埃效应。固溶处理可以有效提升合金的塑性,而时效处理则提高了合金的强度。进一步分析固溶与时效过程中的微观组织变化发现, β′相不参与固溶与时效析出,时效处理后强度的增加源于θ′相和δ′相析出产生的沉淀强化及弥散强化作用。

应力对2198铝锂合金板材人工时效的影响

用单向拉伸分别测试经145℃和165℃的人工时效和应力松弛时效的2198铝锂合金板材沿RD方向的室温力学性能,通过透射电子显微镜观察不同热处理状态下时效相的形貌。结果表明:145℃人工时效后,未析出T相,未发生δ’相回溶,但时效过程中应力的引入导致δ’相数量骤减,屈服强度下降,伸长率上升。经165℃人工时效后,基体中析出了少数T相,并出现明显δ’相回溶,屈服强度和伸长率同时下降,但应力松弛时效后,δ’相数量进一步减少,直径明显下降,取而代之的是大量T相,直径降低且分布均匀,屈服强度大幅提高。因此,应力对2198铝锂合金板材人工时效的影响主要包含两个方面:加速δ’相回溶;促进T_(1)相析出。