高强韧铝合金半连铸铸锭温度场与应力场数值模拟

基于有限差分软件MAGMAsoft的Continuous casting模块,建立了准800 mm×2 000 mm高强韧铝合金半连铸圆锭热-力耦合的有限差分模型。分别对不同结晶器高度、引锭底盘形状,以及不同铸造速度下的温度场、应力场进行了模拟计算。综合分析了工艺条件的改变对铸锭温度场和应力场的影响规律。结果表明:结晶器高度为200 mm时,液穴深度和铸锭温度梯度较小,裂纹倾向减少;引锭盘形状为圆柱形凸底盘时,有利于降低裂纹倾向;提高铸造速度,使液穴变深,温度梯度增加,裂纹倾向增大。

高强韧铝合金的组织特征及其研究进展

讨论了高强铝合金微观组织与性能之间的关系,发现以均匀弥散的η'相为主的基体沉淀相和不连续分布的半或非共格晶界沉淀相是决定铝合金宏观性能的理想组织,从合金成分、制备技术及热处理等方面综述了获得理想组织的一些研究,并展望了今后高强韧铝合金的发展方向。

211Z.X耐热高强韧铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对211Z.X耐热高强韧铝合金进行了等温热压缩实验,实验的应变温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s^(-1)。研究了不同变形条件下的流变特征,并分析该合金高温变形时流变应力的规律,构建了材料流变应力本构模型;同时基于动态材料模型建立了加工图,确立了该合金在实验条件的最佳工艺参数。结果显示:功率耗散图与失稳图随应变量的增加而变化,功率耗散峰区由3个逐渐减为1个,失稳区域随应变而移动并逐渐增大;在加工图中,随着应变的增大,安全加工区域逐渐减小。综合加工图与微观组织的分析结果,211Z.X铝合金最佳的加工工艺区间为:变形温度485~500℃、应变速率0.03~10s^(-1)。

新型铝锌镁铜系高强韧铝合金型材的双级时效工艺

通过时效处理和拉伸性能测试等方法得到了适用于一种新型铝锌镁铜系高强韧铝合金挤压型材的双级时效工艺。结果表明:在双级时效处理后该合金的析出相主要为η′相和少量的η相,随着二级时效时间的延长,η相数量增加,沉淀相尺寸增大;试验合金的硬度随着时效时间的延长先增大后减小,强度随二级时效时间的延长而下降,伸长率则增大;得到合适的时效工艺为120℃×4h+165℃×6h,经该时效工艺处理后试验合金的抗拉强度为566 MPa,屈服强度为540 MPa,伸长率为10.9%,电导率为40.8%IACS,优于T74态7050铝合金的。

特种车辆新型高强韧铝合金负重轮液态模锻工艺成型研究

在采用新型高强韧铝合金液态模锻成型特种车辆负重轮时,主要研究了新型铝合金液态模锻成型工艺和热处理工艺参数等对合金力学性能及组织的影响。试验表明,新型铝合金液态模锻工艺成型负重轮的组织明显优于其他合金,力学性能得到了显著提高。

高强韧铝合金非等温时效工艺的研究进展

非等温时效工艺作为一种新兴的时效处理方法,能够有效地提高高强韧铝合金的综合性能。通过简要归纳近些年来应用于高强韧铝合金的非等温时效工艺,总结出经不同非等温时效处理后高强韧铝合金析出相的特征、合金力学性能和腐蚀性能的变化情况。非等温时效工艺的效率相较于传统时效工艺有很大提高,并且能够同时调控高强韧铝合金内基体析出相和晶界析出相的种类、尺寸和分布情况,使高强韧铝合金兼具与T6峰值时效态相差不多的力学性能和近T7x过时效态的腐蚀性能。最后,对未来高强韧铝合金非等温时效工艺的研究和应用进行了展望。

中铝西南铝熔铸厂试制成功某新型大规格铝合金方锭

近日,某大规格新型铝合金方锭在西南铝熔铸厂试制成功,为该新产品后续轧制研究提供了铸锭保障。该合金具有质量轻、强度高、拉伸性能好、价格低等优势,是国内某科研机构和西南铝合作研发的新型高强韧铝合金材料。但该合金熔铸成型较困难,极易出现裂纹、夹渣等异常情况,从而导致铸锭报废。

211Z-X新型高强韧铝合金热成形及动态再结晶行为研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对我国自主研发的211Z—X新型高强韧铝合金进行了热成形性能研究，探索了该新型铝合金热变形过程中的力学行为与组织演变之间的规律，并建立了该铝合金热成形的本构方程和动态再结晶过程的临界应变模型。在变形温度350～500℃和应变速率0．01～10．00s-1条件下进行等温压缩实验，由绘制的流变应力曲线可知，变形温度和应变速率对211Z-X高强韧铝合金的流变应力影响显著，表现出正的应变速率敏感性和负的温度敏感性。在不同变形条件下的应变硬化速率与流变应力关系曲线中，存在亚晶与大角度晶界形成的特征拐点，根据热力学不可逆原理和单一参数法进行计算分析，获得了热变形过程中亚晶形成和动态再结晶形成的临界应力和临界应变s-1值，动态再结晶的临界条件为ε≥εc（ε0=2．22×10^-5 Z^0.14107），临界应变ε，随着温度补偿应变速率因子的增加而增加。对临界应变的组织进行观察发现，在拉长的晶粒层状结构间有细小的再结晶晶粒形成。

211Z.X耐热高强韧铝合金的热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对一种新型的耐热高强度铝合金211Z.X进行等温压缩试验,研究其热变形行为,试验条件为温度350~500℃、应变速率0.01~10.00 s^(-1)。试验得出了该合金在热加工状态下的应力应变曲线,通过分析应变对材料常数的影响,获得了相应的变化规律,得到应变与材料常数之间的6次多项式的拟合关系,根据Arrhenius模型建立了应变补偿本构关系模型,并对该模型进行了验证。研究结果表明:变形温度和应变速率对合金的流变应力有显著的影响,在实验温度相同的条件下,流变应力随应变速率的增大而升高,应变速率相同时,随温度的增加而降低,说明合金具有正的应变速率敏感性;应变对材料常数具有很大的影响,变形激活能Q随应变的增加逐渐降低,合金的可加工性逐渐改善;通过计算得到的流变应力与试验值具有较高的吻合度,相关性R为0.9801,平均相对误差为6.132%。

南方科技大学研发新型3D打印高强韧铝合金

近日,南方科技大学机械与能源工程系逯文君助理教授团队、德国马普钢铁所Dierk Raabe教授团队和新加坡制造技术研究院Sharon Mui Ling Nai团队在Materials Today联合发表论文,报道了一种通过选择性激光熔化(SLM)和热处理技术制造出的具有前所未有的强度-韧性协同作用的无裂纹7000系铝合金材料。研究发现,通过SLM+热处理工艺,使AlZnMgCuScZr铝合金的高强度超过了647 MPa,这是SLM生产的铝合金的高报告值,同时具有约11.6%的可观延展性。具有可调节分级微观结构的高强度的Al7000系列合金的成功制造为设计和微调SLM工艺生产高机械载荷作用下的铝合金部件铺平了道路。

新型高强韧低淬火敏感性Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr合金

利用传统技术制备新型高强韧低淬火敏感性的Al-7.5Zn-1.65Mg-1.4Cu-0.12Zr合金,研究合金在制备加工以及不同热处理状态下的微观组织和性能。结果表明:该新型合金铸态组织具有枝晶间非平衡共晶相AlZnMgCu相对较少的特点,经过(440℃,12h)+(475℃,24h)双级均匀化处理、挤压变形和(475℃,50～120min)固溶处理后,组织均匀,固溶充分,除弥散分布的Al3Zr粒子外,仅残留有少量的Al7Cu2Fe相颗粒;经过单级、双级和三级时效处理,合金可以获得比较理想的组织和性能:T6态合金的抗拉强度590MPa,电导率20.4MS/m;经T7双级时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和电导率分别达到500～550MPa、460～520MPa、17.0%～17.3%和23.4～25.0MS/m;经三级时效处理后,合金的组织和力学性能兼顾了T6和T7两种制度的优势,与T6状态相比,在抗拉强度仅降低3%的情况下,电导率显著增加至23.1MS/m;合金具有低的淬火敏感性,室温水端淬试验测得的淬透深度可以达到120mm以上;新型合金具有优异的室温断裂韧性,其T6态的KIC值明显高于本研究同时制备的7150合金。

高真空压铸技术及高强韧压铸铝合金开发和应用的现状及前景

高真空压铸技术指的是液态金属在高压作用下,以极高的速度填充模具型腔,并通过一定的压力作用使液态金属冷却凝固,从而得到压铸的铸件。从高真空压铸技术及高强韧压铸组合金开发和利用的现状出发,讨论其未来的应用前景。

中国的新型铝合金

近10年来,中国进入了自主研发新型铝合金的新时代,取得了可喜的成就.作者对此作简要介绍,主要有西安交通大学的抗蠕变Al-Cu-Sc系合金,中国北京有色金属研究总院有研科技集团公司的高强韧-低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu-Zr系合金,早在美国铝业协会公司注册的3个铝合金,清华大学材料系的第二代防火抑爆铝合金,含稀土及锆的铝合金,长峰集团的高电导率铝合金.这些铝合金中国都有完全的自主知识产权.

固溶工艺对高强韧211Z.X铝合金组织和性能的影响

采用组织分析、布氏硬度及拉伸性能测试、断口形貌的扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,研究了不同的固溶工艺对211Z.X新型高强韧铝合金的显微组织、力学性能及断裂行为的影响规律。结果表明,当固溶温度范围为520~550℃,固溶时间从12~20 h时,随固溶温度的上升或保温时间的延长,合金中粗大第二相逐渐回溶入基体、数量逐渐减小,基体固溶强化增强,淬火后基体的过饱和度增大、硬度增加;导致时效过程从基体中弥散析出的细小第二相数量增加,合金的强度提高、塑性下降;合金断裂时裂纹萌生位置从粗大第二相处转变为溶质原子偏聚区(G.P zones)和铸造微孔处。但是,当粗大第二相回溶完全后,继续升高温度或延长保温时间,晶粒将急速长大,出现过烧导致晶界弱化,拉伸时易发生沿晶开裂使合金的强塑性降低。530℃×16 h固溶处理时211Z.X铝合金的强塑性匹配最好。

211Z高强韧耐热铝合金的淬透性研究

采用类端淬设备、电导率计、差示热扫描分析仪和透射电镜等并结合数字模拟研究了211Z型铝合金的淬透性能。结果表明：试样在≤40℃水温淬火的过饱和固溶程度、时效后的硬度均高于水温较高（50-60℃）时淬火的相应值,但淬透深度相反;试样时效处理后的硬度值受淬火敏感温度区间（140-380℃）的平均冷却速度影响,超过临界值后,硬度值基本保持不变,小于临界值,则随平均冷却速度的增加而增大。

间接挤压铸造Al-11Si-3Cu-Mg合金的组织、性能和偏析行为

研究了Al-11Si-3Cu-Mg合金在间接挤压铸造工艺下的微观组织、力学性能和Si、Cu元素偏析行为。结果表明,在110 MPa压力下,间接挤压铸造成形的试样截面处的微观组织呈现出明显的不均匀性,表现为外层细小α-Al固溶体枝晶,内层为粗大枝晶,Al-Si共晶组织分布在α-Al固溶体枝晶间隙,在局部形成较大的偏聚块,内外层中间形成一圈Al-Si共晶组织和富Cu相的偏聚环;经T6热处理后,其抗拉强度为443 MPa,屈服强度为312 MPa,伸长率为2.85%。在试样截面处从中心到边缘进行能谱分析,发现外层Si和Cu元素在重力作用下呈正偏析,内层在压力作用下呈现负偏析;元素偏析越严重,越容易形成裂纹,对力学性能产生不利影响。