高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织

利用OM、SEM、XRD及TEM等分析方法,对几种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金的凝固态组织进行研究,通过比较不同合金中一次凝固析出相的种类、形貌结构及合金元素在各相中的显微分布,揭示了不同凝固析出相的形成过程与机理。结果表明:法系7449、7056合金晶界处粗大析出相为T(Mg(Zn,Cu,Al)2)四元相共晶组织,且大部分共晶组织网层状结构发达,共晶组织特征明显;美系7136与7095合金晶界处粗大的网状结构第二相数目大大减少,主要以棒条状结构存在,且部分粗大第二相是以两相(T(Al Zn Mg Cu)与θ(Al2Cu))伴生的结构形态存在;不同合金凝固态显微组织的差异是由合金成分的不同而导致的凝固进程的差异造成的;其中,Cu元素含量对凝固态组织中一次凝固析出相的种类及结构形貌有较大影响。

冷却速率对Al-4.6Cu-Mn合金凝固组织的影响

以添加不同Mn含量的Al-4.6Cu-Mn合金为对象,利用FE-SEM、VNT Quant Lab-MG专业定量金相分析系统软件研究了不同冷却速率下Al-4.6Cu-Mn合金的二次枝晶间距、非平衡共晶相体积分数以及微观凝固组织形貌特征。结果表明:冷却速率在540～106 K.s-1范围时,随着冷却速率的提高,Al-4.6Cu-Mn合金非平衡共晶相体积分数随之降低,二次枝晶间距减小,非平衡共晶相形态细化;当Mn含量增加时,Al-4.6Cu-Mn合金中非平衡共晶相体积分数随之增大。

微量Zr对超重力制备Al-Zn-Mg-Cu合金组织和硬度的影响

研究了微量Zr含量对超重力凝固技术制备的Al-Zn-Mg-Cu合金凝固组织及其性能的影响。结果表明：与未添加Zr的合金相比,分别添加0.05%、0.10%、0.15%的Zr后,合金顶部和心部的晶粒细化程度很小,底部晶粒尺寸变化却很大,随着Zr含量增加,合金底部晶粒先细化后粗化,晶界非平衡共晶相粗化。Zr含量为0.05%时,晶粒的细化效果最好。Zr能提高超重力条件下凝固的合金的硬度。

均匀化处理对铸态Al-4.51Zn-1.77Mg合金组织的影响

研究了铸态Al-4.51Zn-1.77Mg合金在不同均匀化工艺条件下的显微组织的演变规律。结果表明:铸态Al-4.51Zn-1.77Mg合金的DSC曲线在476℃附近出现明显的吸热峰;(460~510℃)×24 h均匀化处理后,476℃附近的吸热峰消失。铸态合金晶粒之间包围着大量的枝晶网络,枝晶臂之间存在着大量的非平衡共晶。随均匀化温度的升高,非平衡共晶逐渐回溶到基体中;高于480℃时,晶粒内部和晶界处开始出现形状不规则的复熔粒子,合金出现过烧。在470℃进行均匀化处理,1 h后大部分第二相已回溶到基体中,随均匀化时间的延长,第二相含量逐渐减少;但24 h后,随时间延长第二相含量无明显变化。根据合金的均匀化动力学方程计算出适合实验合金的均匀化制度为470℃×26 h,与实验结果基本相符。

新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu合金的均匀化工艺

采用差热分析仪(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜观察(TEM)、布氏硬度测试等方法研究了一种新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金在单、双级均匀化过程的组织性能演变。结果表明:Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金铸锭组织中存在着严重的枝晶偏析,由ɑ(Al)和T(Al-Mg-Zn-Cu)四元相组成的非平衡共晶相沿晶界呈连续链状分布;合金经470℃×24 h均匀化处理过后,铸锭晶界得到了明显的净化,晶界上原本大量存在的非平衡共晶相回溶入基体中;铸锭先在250℃×4C h下进行均匀化预处理有利于获得尺寸细小、均匀分布的含Mn、Cr析出相,提高合金的布氏硬度值,确定该新型合金铸锭的最优均匀化工艺为250℃×4 h+470℃×24 h。

原始组织及加热方式对Al-5.8wt%Cu合金熔化行为的影响

利用DSC分析手段,研究了具有3种不同凝固组织的Al-Cu5.8wt％合金在7种不同加热方式下的熔化开始温度和熔化热。发现凝固组织中存在的非平衡共晶在加热过程中大部分扩散溶解,溶入基体,剩余部分参与共晶熔化。其熔化开始温度与组织状态无关,随加热速度的增大略有升高;溶解部分的体积分数与组织状态和加热方式有关,随加热时间和非平衡相表面积的增大而增大。

金属型铸造Mg-Zn-Sn合金的非平衡组织及力学性能

采用金属型铸造了Zn、Sn不同质量分数但总量为10%的Mg-xZn-(10-x)Sn合金,研究了其铸态组织特别是非平衡共晶组织及合金的力学性能。结果表明,Mg-Zn-Sn合金铸态组织为α-Mg、MgZn及(或)Mg2Sn相组成。Mg-9Zn-Sn和Mg-Zn-9Sn合金均产生了层片状共晶相,Mg-5Zn-5Sn合金中的共晶β相(MgZn和Mg2Sn)呈小块状均匀分布在晶界上,且基本上均为离异型共晶。采用夏尔公式计算出合金的非平衡共晶体积分数,Mg-9Zn-Sn合金中的共晶分数最高达14%,共晶组织几乎都呈现片状结构。力学性能试验结果表明,Mg-5Zn-5Sn合金具有最好的综合力学性能。此外,根据Zn、Sn原子在Mg中的固溶量的测试结果,进一步分析了合金的强韧性。

定向凝固Al-4%Cu合金微观组织和溶质浓度影响因素研究

以Al-4%Cu亚共晶合金为研究对象,研究不同试样尺寸、初始变形量以及晶体取向条件下定向凝固单晶Al-4%Cu合金微观组织、固溶体中溶质浓度变化,以及凝固过程中溶质的分布规律和影响因素。结果表明,随着试样直径增大,Al-4%Cu合金内非平衡共晶相体积分数提高,Cu溶质成分曲线越平缓,α-Al固溶体Cu溶质分布更加均匀,晶内偏析减小,这主要是由于大尺寸试样熔体中自然对流更加充分,促进了溶质在液相中的扩散,减轻了固液界面前沿溶质的富集;施加一定塑性变形后,由于变形导致试样中位错密度增加,位错增殖和运动过程中形成的空位缺陷可以容纳更多溶质原子,因而凝固初期Cu成分曲线升高,α-Al固溶体中溶质浓度增大;对于不同取向的试样,随着晶体取向偏离[001]方向角度增大,微观偏析先降低后增大,而固溶体中溶质浓度先增大后降低。这是由于固/液界面能存在各项异性,溶质原子进入固/液界面的难易程度与晶体取向相关,不同晶面原子的吸附能力不一致,从而导致固液界面前沿溶质富集和固溶体中溶质浓度存在差异。

2219合金TIG补焊接头亮线影像成因及其力学性能

针对2219合金TIG补焊接头X射线底片亮线影像,开展2219合金不同坡口面角TIG补焊接头组织及性能研究。通过X射线、扫描电镜及能谱仪分析接头底片亮线影像位置对应的微观形貌及成分,并通过拉伸试验评价补焊接头力学性能。结果显示:在0~20°随坡口面角α值的增大,X射线底片上亮线影像的黑度逐渐降低;Cu含量较高的α(Al)+θ非平衡共晶组织对X射线的散射与吸收作用较强,是X射线底片亮线影像的成因;坡口面角α角侧受电磁搅拌作用弱于β角侧,其固-液界面前沿的边界层宽度大于β角侧,且温度梯度及边界层内的成分过冷度均大于β角侧,促进了α角侧枝晶的生长。当β角为20°时,在0°~20°随着α角度值增大,接头的抗拉强度与延伸率逐渐增大,20°时获得了优良的室温力学性能。X射线底片上存在亮线影像的补焊接头力学性能满足型号使用要求,亮线影像结构可不按焊接缺陷处理。

Al-Zn-Mg-Cu合金大规格铸锭及其均匀化热处理后的显微组织

采用光电直读、金相观察、SEM、EDS、DSC和物相定量分析等方法,分析合金铸锭化学成分偏析程度,观察合金组织形态及不同均匀化热处理后合金铸锭结晶相的回溶,并定量分析残留相的面积分数。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu合金大规格铸锭组织主要由树枝状α-Al相、枝晶间低熔点非平衡共晶相以及棒状析出相组成;合金铸态中主合金元素含量在铸锭厚度方向上T/4处最高。铸锭在470℃时保温48 h后组织中仍存在有较多的未溶S相(Al2CuMg相);在470℃均匀化保温24 h后,S相的面积分数变化不大。采用高温480℃/24 h均匀化热处理的均匀化效果好于470℃/48 h,合金铸锭中的S相面积分数由0.21%降低至0.04%。

Al-7.6Zn-1.6Mg-1.9Cu合金均匀化退火制度的研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)、X射线物相分析(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了Al-7.6Zn-1.6Mg-1.9Cu铝合金的均匀化退火制度。结果表明:Al-7.6Zn-1.6Mg-1.9Cu合金铸态组织偏析严重,非平衡共晶相α(Al)+Mg(AlZnCu)2沿晶界呈连续网状分布,初始回溶温度为476℃,该合金在480℃均匀化退火时发生过烧;合金经不同均匀化退火后,非平衡共晶相发生不同程度的回溶,均匀化退火温度越高,时间越长,第二相回溶越好;该合金经420℃10h+470℃24h均匀化处理后,第二相回溶充分,且析出弥散分布的Al3Zr粒子,抑制后续固溶加工过程中的再结晶,可以作为合金合理的均匀化退火制度为420℃10h+470℃24h。

Al-Cu-Li合金均匀化处理参数优化和微观组织演化（英文）

对Al-Cu-Li铸态合金进行单级和双级均匀化处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X衍射(XRD)和差热分析(DSC)研究合金元素分布和微观组织演化。结果表明:Al-Cu-Li合金铸态组织存在严重枝晶偏析,由晶内到晶界Cu元素分布十分不均匀,Mg、Zn、Mn和Ag变化不明显。晶界处存在大量的非平衡共晶相,主要包括Al_2Cu、含有少量Mg元素的Al_2Cu相,以及Al_2Cu Mg相。经双级均匀化(495℃/24 h+515℃/_24 h)处理后,大部分非平衡共晶相和部分第二相(Al_2Cu Mg和Al_2Cu Li)溶解到合金基体,但仍有部分富-Fe和富-Mn相残留在晶界不能回溶。Al_2Cu Mg相的熔点低于Al_2Cu相,两者分别在495和515℃先后溶解。通过均匀化动力学分析,确定Al-Cu-Li铝锂合金最佳的均匀化制度为495℃/24 h+515℃/24 h,该双级均匀化制度与动力学分析结果一致。