含钪与不含钪铝镁钪合金焊接接头的组织与性能

分别采用Al-Mg-Zr和Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料,对2 mm厚的Al-Mg-Sc合金薄板进行惰性气体保护焊接,然后对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行对比研究。结果表明:采用两种焊丝焊接的Al-Mg-Sc合金薄板的焊接接头强度系数均大于0.9。但采用Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料时,焊缝晶粒组织明显细化,熔合区形成的细小等轴晶层提高了基材与焊缝填充材料的结合力,焊接接头的屈服强度比采用Al-Mg-Zr合金焊丝为填充材料时提高了100 MPa,显著提高了Al-Mg-Sc合金焊接构件的许用强度,因此焊接Al-Mg-Sc板材更宜采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝。

稳定化退火工艺对铝镁钪合金力学和腐蚀性能的影响

采用半连续铸造-轧制技术制备了铝镁钪合金板材,研究了稳定化退火工艺对冷轧板材组织和性能的影响。结果表明,随稳定化退火温度的升高,板材强度下降而塑性升高,腐蚀抗力则先升而后降;随稳定化退火时间的延长,板材屈服强度有所降低而塑性变化不大,腐蚀抗力稍有增加。合金板材经300℃×1h稳定化退火可达到强度、塑性和耐蚀性的最佳配合。

铝镁钪合金铸锭均匀化过程中的析出特性

采用半连续铸造制备了成分为Al—6Mg-0．4Mn-0．4（Sc—Zr），规格为300mm×1000mm的铝镁钪合金扁锭，研究了均匀化处理对铸态合金硬度、电导率和显微组织的影响。结果表明，铸态合金在均匀化处理过程中，350℃以下均匀化，合金硬度随退火温度升高而升高；350℃以上均匀化，合金硬度和硬度峰值随退火温度上升而降低，电导率则随退火温度的升高和保温时间的延长而单调上升。铸态合金均匀化处理过程中有类似于传统铝合金固溶时效过程中的析出特性，析出相主要为Al，（Se，Zr），还有少量A1sMn相粒子。硬度变化是半连续铸锭过程形成的含钪锆过饱和固溶体发生分解析出Al3（Se，zr）粒子所致。同时，含钪锆过饱和固溶体的分解析出导致基体固溶度的贫化，降低了合金的电子散射能力，合金的电导率升高。研究合金铸锭均匀化处理过程中Al3（Sc，Zr）粒子的最佳析出工艺为：300～350℃，6—8h。

退火温度对铝镁钪合金力学和腐蚀性能的影响

采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr(质量分数,%)合金板材,通过透射电镜及光学显微镜观察、硬度测量、力学性能测试、剥落腐蚀和晶间腐蚀实验,研究了铝镁钪合金在不同温度稳定化退火后的力学性能、显微组织和腐蚀性能。结果表明:随着稳定化退火温度的升高,合金板材强度下降而塑性升高;腐蚀抗力呈上升趋势,达到250℃后变化不大。合金板材经300℃/1h稳定化退火后可以达到强度、塑性和耐蚀性的最佳配合。

均匀化处理对铝锌镁钪合金组织和性能的影响

采用电导率测试、室温拉伸性能测试、扫描电镜和透射电镜分析等方法,研究了不同的均匀化处理对铝锌镁钪合金组织和性能的影响。结果表明:铸态铝锌镁钪合金为过饱和固溶体,合金元素在晶界偏析,形成了富锌、镁的非平衡共晶T相和富铁、硅、锰的杂质相;当均匀化温度为350℃,过饱和基体析出平衡相η-MgZn2;随着均匀化温度的升高,非平衡共晶T相逐渐溶入基体,电导率下降,晶内析出大量Al3(Sc,Zr)粒子,合金的热加工性能提高;470℃×12h是试验合金较适宜的均匀化制度。

焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响

以5B71焊丝为焊接填充材料,对厚度6mm的5B70-H32铝镁钪合金板材进行氩弧焊焊接,之后对焊接接头进行280~340℃/1h焊后处理。采用力学性能测试和显微组织评估方法研究了焊后热处理对5B70铝镁钪合金板材焊接接头组织性能的影响。结果表明,合金焊接接头焊缝区为明显的树枝晶组织,采用焊后退火处理后焊接接头焊缝区枝晶明显减少,晶粒更为均匀,同时基体中析出大量A l3（Sc,Zr）粒子;焊后处理能显著提高5B70铝镁钪合金焊接接头的强度,在280~340℃范围内,焊后处理温度愈高,强度升高愈显著,塑性也有所提高;焊缝区A l3（Sc,Zr）粒子析出强化是焊接接头焊后退火力学性能提高的主要原因。

铝锌镁钪合金铸锭均匀化和基于BP神经网络的铸锭均匀化性能预测

采用硬度、电导率测量和X射线物相分析技术研究了铝锌镁钪合金铸锭均匀化处理过程中组织和性能的变化规律,结果表明,铸态合金过饱和程度高,合金电导率较低而硬度较高;铸锭均匀化处理过程中,随均匀化温度升高,T相先大量析出后逐渐回溶入固溶体基体,基体固溶度先降后升,合金电导率先升后降,合金硬度则先降后升,更高温度均匀化,晶粒粗化,硬度又下降。在此基础上,运用Matlab神经网络工具箱进行BP神经网络设计,采用改进的BP网络Levenberg-Marquardt算法对权值和阈值进行训练,建立了铝锌镁钪合金均匀化工艺参数到性能预测的BP神经网络模型。实验验证结果表明,该模型计算值与实验值吻合精度高,泛化检测点电导率相对误差≤±0.23%,硬度相对误差≤±1.90%,可有效预测和分析均匀化工艺对铝锌镁钪合金性能的影响,为优化均匀化工艺、降低试验成本提供一种新方法。

直接电脱氧制备铝镁钪合金的反电动势和电流效率研究

探索了在Li F-KCl-Sc F3体系中电解制备Al-Mg-Sc合金的工艺过程,重点考察电势、电流效率及钪析出量的变化趋向。研究表明,电势随电流强度的变大呈升高趋势;加料前后电势降低约0.37V;温度由750℃升高到800℃时,反电动势从3.98V降至3.06V;电流效率随着电流强度和实验温度的增加先升高再降低,最佳实验温度为790℃;添加1wt%Sc2O3得到的加料周期是13min;在780℃、3.5A的条件下电解120min可获得钪含量为0.59%的三元合金,效率达72.1%。

铝镁钪合金舱体内旋成形有限元分析

采用有限元法对带内环向加强筋铝镁钪合金筒形件旋压成形进行了数值模拟,分析了坯料应力应变分布状态和工艺参数对成形的影响。结果表明,轴截面坯料主要处于轴向伸长、径向压缩状态,内表面坯料处于轴向伸长状态;减薄率和进给比对成形影响显著,模拟分析减薄率不宜大于50%,进给比为0.5～2.0mm/r较佳。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁钪合金中钪

提出了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镁钪合金中钪的含量。以盐酸(1+1)溶液和过氧化氢溶解样品,选择波长为361.384nm的谱线作为钪的分析线。钪的发射强度与其质量浓度在20.00mg·L^(-1)以内呈线性关系,方法的检出限(3s)为2.9×10^(-1)mg·L^(-1)。方法用于镁钪合金样品分析,加标回收率在98.0%～102.0%之间,相对标准偏差(n=6)在0.7%～1.8%之间。

5B70铝镁钪合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊工艺对6 mm厚5B70铝镁钪合金板材进行了焊接试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究。研究结果表明:接头的抗拉强度可达385.2 MPa,强度系数为0.93,断后伸长率为11.5%;接头属于韧性断裂,接头上部韧窝尺寸大于中、下两部分的韧窝;接头硬度分布曲线呈W形,硬度最低处出现在前进侧热机影响区和热影响区;接头下部的硬度明显高于上部;BM区分布大量的Al_3Sc相,搅拌摩擦焊接头各区域经过焊接作用后仍然分布Al_3Sc相,而在HAZ区出现了Al_(12)Mg_(17)相。

铝镁钪合金板材搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能(英文)

采用搅拌摩擦焊对铝镁钪合金热轧板和冷轧-退火板进行焊接。测定焊接接头的硬度分布和拉伸力学性能,采用金相和透射电子显微技术分析焊缝区显微组织特征和力学性能的关系。结果表明,热轧板和冷轧-退火板搅拌摩擦焊焊接系数高达92%;焊接接头上焊核区硬度最低、拉伸断口位于焊核区;焊核区在热循环作用下发生部分再结晶导致的亚结构强化的减弱以及Al3(Sc,Zr)粒子共格强化作用的消失是搅拌摩擦焊焊核区强度下降的主要原因。

LiF-ScF_3-ScCl_3体系熔盐电解制备铝镁钪合金

以氧化钪为原料、液态铝镁合金作阴极,在氟化锂-氟化钪-氯化钪(LiF-ScF3-ScCl3)体系中通过熔盐电解制备铝镁钪(Al-Mg-Sc)合金。针对LiF-ScF3-ScCl3体系,实验考查了温度、熔盐组成、电流强度和电解时间等因素的影响。结果表明,熔盐电解可制备出钪含量在2%～10%、镁含量0.2%的铝镁钪合金。采用XRD、SEM和电子能谱分析等方法对合金样品进行了表征,结果表明,合金金相分为两相,连续相为铝基,间断相为ScAl3。

织构对铝-镁-钪合金板材平面各向异性的影响

采用室温拉伸、X-射线衍射技术(XRD)等方法研究了不同取向条件下铝-镁-钪合金冷轧-退火态板材的织构类型以及拉伸力学性能的各向异性。通过Schmid因子及其倒数的加权计算,初步探讨了织构对合金板材力学性能各向异性的影响。结果表明,经350℃×1 h退火后,铝-镁-钪合金板材的织构组分主要为S织构{123}<634>和Brass织构{110}<112>等典型的形变织构;合金板材在纵向(0°方向)和横向(90°方向)的屈服强度较高,在45°拉伸方向的屈服强度较低,并且表现出反常的各向异性,而伸长率则在45°拉伸方向上最高。经分析可知,织构是影响合金板材平面各向异性的主要因素。

铝锌镁钪锆合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过对铝锌镁钪锆合金热轧板进行搅拌摩擦焊接试验，对合金焊接接头的力学性能和焊接接头各个区域的微观组织进行了分析．结果表明，沿焊接接头焊缝横截面的显微硬度呈W形分布，硬度最高处位于焊核区，硬度最低处位于距焊缝中心12mm的热影响区，焊接接头焊接系数达到0．90；焊核区大小为1～2μm的再结晶等轴晶粒，基材中的析出相被破碎和部分溶解为细小的圆颗粒；热机影响区的晶粒发生了强烈的弯曲变形，晶内析出相由片状转变为短棒状；热影响区的晶粒发生了明显长大，析出相也明显粗化；焊接接头拉伸断口都发生在热影响区内．

铝-镁-钪合金板材晶粒结构、织构和力学性能平面各向异性

采用力学性能测试、XRD织构测定、金相和电子显微分析,研究了铝-镁-钪合金热轧态板材与冷轧-退火态板材在不同取向条件下的组织与性能。结果表明,合金板材在与纵向成30°的方向以及横向的强度比纵向强度高,45°和60°方向的强度则较低,伸长率则是30°方向的最低、45°方向的最高,合金板材表现出反常的力学性能平面各向异性。认为{110}<112>织构的存在和沿轧制方向延展的煎饼状晶粒组织是造成这种合金板材反常平面各向异性的主要原因。

均匀化处理对铝-锌-镁-钪铸态合金硬度和电导率的影响

采用硬度、电导率测试、X射线衍射物相分析、扫描电子显微分析和透射电子显微分析技术,研究了不同均匀化处理条件下铝-锌-镁-钪合金组织和性能的变化规律,讨论了该铸态合金不同均匀化处理条件下显微组织结构演变与合金硬度和电导率之间的关系。结果表明,铝-锌-镁-钪铸态合金由α(Al)基体和少量T(Mg32(Al,Zn)49)相组成。铸态合金组织固溶体过饱和程度较高,合金硬度较高,电导率较低;随均匀化温度的升高,亚稳的过饱和固溶体先分解析出大量T相,后逐步回溶入基体固溶体中,基体固溶度先降低后增加,合金硬度先降而后升,电导率则先升而后降。更高温度下均匀化,晶粒粗化,合金硬度又下降。确定合金铸锭的理想均匀化工艺参数为470℃24 h。

铝锌镁铜锆钪合金型材的组织和性能

采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射仪、透射电镜及拉伸试验机等手段,研究了新型铝锌镁铜锆钪合金经挤压变形及双级时效处理后型材的组织和性能。结果表明:该合金型材双级时效后的抗拉强度为540 MPa,屈服强度为507 MPa,伸长率为11.1%,电导率为41.7%IACS;添加微量元素钪后,合金型材在伸长率和电导率相当的情况下,抗拉强度和屈服强度分别提高了4.5%和4.7%;钪主要以Al3(Sc,Zr)相形式存在,Al3(Sc,Zr)相可以显著细化合金的晶粒和阻碍合金的回复再结晶行为,并且有效抑制晶界无析出带的出现和晶界沉淀相的粗化;另外,在合金中发现了由铝、铜和钪三种元素形成的W相。

铝镁热还原无水氯化钪熔盐制备铝镁钪中间合金工艺试验研究

进行了铝镁热还原无水氯化钪制备铝镁钪中间合金的研究,并且进行了铝镁钪中间合金小型试验;氩气搅拌试验及熔盐钟罩压入加氩气搅拌的铝镁钪中间合金试验。小型试验和扩大试验都取得了较好指标,基本确定了铝镁钪中间合金制备的工艺条件,已为半工业试验打下一定基础。

含钪铝锌镁合金铸锭和均匀化显微组织研究

采用金相显微镜、差示扫描量热仪、扫描电镜及其能谱仪研究了Al-5.4Zn-2.0Mg-0.3Mn-0.25Cu-0.1Zr和Al-5.4Zn-2.0Mg-0.3Mn-0.35Cu-0.1Zr-0.25Sc两种合金的铸态及均匀化态显微组织演变与成分分布。结果表明:铸态组织以典型的枝晶结构存在,由过饱和的α-Al固溶体和α-Al+η-MgZn2的非平衡共晶相组成;铸态合金在470℃保温24 h,非平衡共晶相消失,合金枝晶偏析消除。确定合金铸锭的理想均匀化工艺参数为470℃×24 h。