稀土Sc和高强超声振动对A380合金的作用及机理

在A380合金中添加质量分数为0~0.5%的稀土Sc进行高强超声振动,研究Sc及高强超声振动对A380合金显微组织和力学性能的影响及作用机理。结果表明:加入Sc及高强超声振动可以使A380合金显微组织中的初生α相明显细化,由粗大的树枝晶变为细小、无定向的枝晶,并且形态变为圆整;Sc质量分数为0.3%时,对α相的细化效果最佳,Sc与高强超声振动还使A380合金显微组织中的共晶Si和Al3Fe Si2相尺寸显著减小,由粗大的针片状变为蠕虫状和点状;Sc质量分数为0.3%的A380合金铸造状态下的抗拉强度、伸长率、硬度分别为299 MPa、3.68%、104BHN,高强超声振动作用下则分别为314 MPa、3.7%、109BHN,此时,单位面积晶粒数量最多。

复合添加Zr及稀土Sc、La对铝镁合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜观察、拉伸力学性能测试、扫描电镜(SEM)观察、能谱分析(EDS)和XRD物相分析等手段研究了添加Zr及稀土Sc、La及固溶处理对Al-10Mg合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:当Zr和稀土Sc的复合含量均为0.25%时,Al-10Mg合金综合性能最为优良;复合加入0.25%的Zr、稀土La,与单独加入0.25%稀土Sc后的Al-10Mg合金力学性能相似。

稀土Sc、La对ZL205A合金铸态组织和时效行为的影响

目的研究分别添加质量分数为0.1%的微量稀土Sc和稀土La元素对ZL205A合金显微组织和时效析出行为的影响。方法通过金属型重力铸造法,向ZL205A合金中分别加入质量分数为0.1%的稀土Sc和质量分数为0.1%的稀土La元素,制备得到不添加稀土、添加稀土Sc和添加稀土La的ZL205A合金。通过对比分析显微组织,得出不同稀土元素对ZL205A合金显微组织的影响。对3组合金进行T5热处理,分析不同稀土元素对ZL205A合金热处理后组织的影响。将3组合金在155℃温度下进行1~20h的时效,对比分析不同稀土元素对ZL205A合金时效硬化过程的影响。结果添加质量分数为0.1%的稀土Sc使ZL205A合金中出现了难溶的AlCuSc相,添加质量分数为0.1%的稀土La使ZL205A合金中Al2Cu相数量增多。稀土Sc的添加未改变ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间(8 h),但峰值时效硬度由154HV降低至141HV;稀土La的加入使ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间由8 h延迟至14 h,但峰值时效硬度由154HV提高至161HV。结论添加质量分数为0.1%稀土La的ZL205A合金比添加质量分数为0.1%稀土Sc的ZL205A合金具有更好的强化效果。

微量Sc对6063铝合金组织性能的影响

研究了0.25%的Sc元素对6063铝合金组织性能的影响,并从理论上分析了稀土Sc元素的作用机理。结果表明:经Sc微处理后的合金具有细小均匀的铸态组织,晶粒尺寸维持在50μm左右,材料的耐腐蚀性能得到显著提高,相对损失率为普通成分合金的一半,其高温蠕变抗力(硬度、抗拉强度)也得到一定程度的改善。

稀土钪对Al-10Mg合金性能的影响

通过微观分析及力学性能测试等方法,研究了添加稀土元素钪对Al-10Mg合金(ZL301合金)显微组织及力学性能的影响。结果表明,加入适量的钪元素后明显细化了Al-10Mg铸造合金的显微组织,主要是由于钪元素与Al形成颗粒状的稀土化合物Al_3Sc相,使合金中Al_3Mg_2相减少;经435℃×16h固溶处理后,Al_3Mg_2相基本溶解,稀土化合物Al_3Sc相热稳定性较高并未溶解,合金抗拉强度进一步得到提高。当钪元素的添加含量为0.4%时,Al-10Mg合金综合性能最为优良。

微量Sc对高强铝合金铸态组织性能的影响

目的研究Sc对某7系铝合金铸态组织性能以及对合金主要元素分布情况的影响。方法在某7系铝合金中添加微量Sc,采用金相显微镜、硬度测试等实验方法,研究了合金铸态组织与性能;通过SEM和EDS分析了合金主要元素分布情况。结果添加0.2%的Sc的合金,晶粒尺寸从106μm细化到41μm;Sc的添加使硬度得到了一定程度的改善,增大了Cu元素的枝晶偏析,而对合金基体中Zn和Mg等合金元素枝晶偏析影响不大。结论添加微量Sc,可以得到细小、圆整、均匀的铸态组织,合金主要元素的分布也得到改善。

Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金疲劳行为的影响

为了确定稀土元素Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金低周疲劳行为的影响规律,针对含Sc和不含Sc的金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的低周疲劳行为进行了对比研究.结果表明,当外加总应变幅较高时,金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金和Al-Si-Cu-Mg-Sc合金均呈现循环应变硬化现象,而在低的外加总应变幅下,稀土元素Sc对合金的循环应力响应行为产生较大影响,其中Al-Si-Cu-Mg合金在疲劳变形初期表现为循环应变硬化,在疲劳变形后期则表现为循环稳定,而Al-Si-Cu-Mg-Sc合金在整个疲劳变形期间均发生循环应变硬化.此外,稀土元素Sc的加入可以有效提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的循环变形抗力和低周疲劳寿命.

Sc对Al-3Cu-1Li合金显微组织和电化学腐蚀行为的影响

用真空熔炼炉制备Al-3Cu-1Li-xSc(x=0、0.1%、0.3%和0.5%)合金,观察合金的显微组织,测量合金的维氏硬度。在0.1mol/L NaCl溶液中,用开路电位(OCP)、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky曲线研究了Sc对Al-3Cu-1Li合金腐蚀行为的影响。结果表明:Sc细化了合金的显微组织,提高了合金硬度;Sc添加后未改变合金的电化学腐蚀机制,该合金热力学稳定性提高的同时耐蚀性有所降低;该合金的耐蚀性与其腐蚀产物膜的载流子密度高低具有相关性。

原位纳米ZrB_(2)颗粒增强7085铝合金的微观组织与力学性能研究

本文通过原位合成技术,成功制备了纳米ZrB_(2)颗粒增强7085铝合金基复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪进行表征,并进行力学性能测试,研究了ZrB_(2)纳米增强体对7085铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZrB_(2)纳米增强体可以显著提高7085铝合金的强度。但是随着增强体体积分数增大,ZrB_(2)颗粒团聚现象加剧,不利于复合材料的塑韧性提高。同时,在复合材料中引入微量稀土元素Sc可使纳米ZrB_(2)颗粒团聚现象得到改善,并进一步细化基体晶粒,使复合材料的强度和延长率都得到提高。当ZrB_(2)含量为2%(体积分数)、Sc含量为0.4%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度为534 MPa、伸长率为10.2%,相较于7085铝合金基体分别提高了17.4%、14.6%。

热处理前后选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的演变

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜等测试方法,表征了热处理前后Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的结构,并测试了合金的硬度。结果表明:沉积态合金组织主要由α-Al、Al6Mn和初生Al3Sc组成。SLM成形的合金熔池组织呈鱼鳞状,熔池内靠近熔合线附近形成了大量细小的等轴晶,平均晶粒尺寸约为0.57μm,熔池心部则由柱状晶组成,柱状晶的平均宽度约为0.48μm。棒状Al6Mn主要沿晶界分布,少量颗粒状的初生Al3Sc存在于晶粒内部,这表明初生Al3Sc可以作为异质形核质点,细化α-Al基体。热处理后,熔池内部等轴晶尺寸及柱状晶宽度均有所增大,组织中析出了大量细小弥散的二次Al3Sc颗粒。硬度测试结果表明,随着时效时间的延长,各温度条件下合金的硬度值呈先升高后降低的趋势,相比于沉积态合金的硬度,在325℃、180 min时效热处理后合金的硬度提高了30%左右,达到1813.0 MPa。

Sc对A356合金热处理组织及力学性能的影响

研究了0.2%~0.3%的Sc对热处理A356合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,加入Sc后显著细化了合金中的初生α相,树枝状的初生α相转变为细小的短枝晶和颗粒状形态。同时,共晶Si也产生分枝和细化,形态由针片状变为纤维状和短棒状。加入Sc的A356合金经过530℃×6 h固溶+200℃×7 h时效处理后,共晶Si形态进一步演变成颗粒状,形状变得钝化;α-Al基体中弥散析出了Mg_(2)Si、Al_(3)Sc等强化相,显著提高了A356合金的力学性能。加入0.2%的Sc的A356合金经过热处理后,抗拉强度由不含Sc的213.9 MPa提高到292.2 MPa,伸长率由5.4%上升到7.6%。

Sc对A356合金组织和性能的影响

加入0.10%~0.30%的稀土Sc对A356合金中进行变质处理,以研究稀土Sc对A356合金微观组织和力学性能的作用。结果表明,加入Sc可以使A356合金微观组织中的初生α相显著细化,由粗大的树枝晶变为细小、无定向的枝晶,并且形态变得圆整,出现了大量的蔷薇状和颗粒状的α相。Sc加入量为0.20%时,对α相的细化效果最理想;同时,Sc还使A356合金微观组织中的共晶Si尺寸显著减小,由粗大的针状变为蠕虫状和点状。加入0.20%的Sc的A356合金,其铸态下抗拉强度为210.58 MPa,屈服强度为100.48 MPa,伸长率为6.5%,硬度（HB）为67.5。

Al-Si-Mg-Sc铸造合金微观组织演变及其细化变质机制

本研究利用真空感应熔炼炉制备了Al-7%Si-0.3%Mg-X%Sc(X=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.8)铸造合金。采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等测试手段,表征了实验合金的微观组织,探讨了实验合金的细化变质机制。结果表明:实验合金主要物相包括α-Al、共晶Si、Al3Sc、AlSc2Si2、富铁相(β-AlFeSi和π-AlSiMgFe)等。添加Sc元素后的实验合金组织均得到细化。随着Sc含量的增加,α-Al枝晶间距减小,共晶Si尺寸变小。当Sc含量为0.3%时,实验合金细化效果最好。α-Al细化主要归功于含Sc合金中产生大量细小的Al3Sc颗粒与基体α-Al共格,且二者晶格错配度为1.0%,Al3Sc可以作为α-Al的有效异质形核质点。添加Sc后的共晶Si发生变质及得到细化,这是因为存在于共晶Si中的稀土Sc元素,可以作为杂质元素被吸附在共晶Si{111}密排面上,从而促发共晶Si形成孪晶。此外,合金中形成的AlScSi能够消耗部分Si元素,使得共晶Si数量减少、尺寸减小。

钪变质处理对A356合金凝固组织和性能的影响

采用稀土Sc对A356合金进行变质处理,研究了Sc对A356合金的初生α相和共晶硅形态及其力学性能的影响。结果表明:加入Sc在铝熔体中生成Al3Sc可以作为α-Al的非自发形核的核心,显著细化A356合金中的初生α相,由粗大的树枝晶形态变为细小的短枝晶和圆整的颗粒状形态,同时,Sc对共晶硅也具有显著的变质作用,使其由粗大的针片状变为细小的纤维状和蠕点状。当Sc的加入量为0.2%(质量分数)时,对A356合金中初生α相的细化作用和对共晶硅的变质作用即可达到最佳的效果,合金的铸态抗拉强度和伸长率分别提高23.7%和58.1%,在此基础上,继续增加Sc的加入量,对进一步改善合金微观组织和力学性能的作用不显著。