高纯Al-Cu-Mg合金铸态组织的研究

采用X射线衍射仪及扫描电镜对一种高纯Al-Cu-Mg合金的铸态组织进行了观察及表征,并对铸态组织中的第二相进行了能谱分析。研究结果表明,合金的铸态组织中主要存在α-Al、Al2CuMg(S)、Al2Cu(θ)以及Al7Cu2(Fe,Mn)相。根据Cu、Mg含量及其质量比对Al-Cu-Mg系合金相组成和力学性能的影响,对Al-Cu-Mg系合金的成分设计进行了讨论。

预拉伸对高纯Al-Cu-Mg合金型材组织和性能的影响

采用室温拉伸试验、剪切试验、晶间腐蚀及透射电子显微镜观察等方法,研究了高纯Al-Cu-Mg合金型材淬火后预拉伸对其组织和性能的影响.研究结果表明:预拉伸处理可以提高高纯Al-Cu-Mg合金型材的强度,随着预拉伸变形量的增加,其屈服强度明显提高,伸长率逐渐降低;剪切强度随预拉伸变形量的增加而逐渐增加;预拉伸变形量对该合金型材晶间腐蚀最大深度的影响不明显;合金中的弥散相绝大部分为含Mn的弥散相,也有少量含Cr的弥散相.

固溶处理对高纯Al-Cu-Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、DSC差热分析、室温拉伸、硬度测试等手段,研究了固溶处理对高纯Al-Cu-Mg合金轧制态板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度升高和固溶时间延长,合金基体内未溶残留相逐渐减少,自然时效T4状态材料的屈服强度、抗拉强度逐渐升高,伸长率呈上升趋势。合金在505℃固溶保温1 h后的抗拉强度和屈服强度分别达到466 N/mm2、298 N/mm2,伸长率达到21.1%。合金在500℃固溶保温20 min时出现硬度峰值,为136 HV。

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

Al-Cu-Mg高强铝合金的研究进展

综述了Al-Cu-Mg系高强铝合金的发展,评述了微量元素对Al-Cu-Mg系合金性能的影响,介绍了热处理对Al-Cu-Mg系合金的影响机制,指出了现存的问题并展望了Al-Cu-Mg高强铝合金的发展趋势。

析出相对Al-Cu-Mg合金蠕变行为的影响

利用不同的热处理制度制备T4、欠时效、峰时效和过时效4种状态的合金,并通过恒应力蠕变拉伸实验和显微组织观察分别对不同状态合金在150℃、225 MPa和200℃、200MPa的蠕变行为进行分析。结果表明:合金在150℃蠕变时,变形主要依靠晶内的位错滑移,细小弥散分布的析出相以及固溶原子对位错的钉扎有利于降低合金的蠕变速率;4种合金在该蠕变条件下均经历较长的稳态蠕变阶段,其中峰时效合金的蠕变速率最低;合金在200℃蠕变时,变形主要依靠晶界滑移;在蠕变过程中,峰时效态和过时效态合金中形成明显的无沉淀析出带,导致其蠕变速率显著增加,并且几乎没有出现明显的稳态蠕变阶段;欠时效态合金在该蠕变条件下的蠕变速率最低。

固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱仪研究了固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响。结果表明:合金固溶时,粗大的初生AlZnMgCu相溶解缓慢,并逐渐球化;而初生AlZnMgCuFeTi相几乎不溶解。固溶温度越高(460-480℃),时间越长(0-240min),初生AlZnMgCu相溶解越多,再结晶越多,晶粒尺寸越大。再结晶主要于初始晶界上的粗大初生相上形核(PSN机制),并向弥散Al3Zr粒子少的变形晶粒内部长大。490℃固溶时,出现过烧组织,晶粒粗大。分级固溶较单级固溶可更好的控制合金组织,如460℃×120min+480℃×60min与480℃×180min相比,再结晶和晶粒尺寸小得多,但初生AlZnMgCu相溶解程度相差不大。

不同压力对挤压铸造Al-Cu-Mg合金性能的影响

使用挤压铸造工艺制备了高强、高韧Al-4.5Cu-1Mg合金。在挤压力为70MPa下成型后,合金的最大抗拉强度达到288.8MPa、伸长率达到12.8%、HRB硬度达到48.3。通过对该合金力学性能及其显微组织的研究表明,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度随着压力的增加而增大,并且在70MPa时达到最大值,70MPa之后继续增加压力,对材料性能影响不大。研究了挤压力对合金的密度和导电性的影响。试验结果表明,合金的密度随着压力的增加而快速增大,在挤压压力为70MPa时达到最大值,然后变化不大。

蛇形轧制对Al-Cu-Mg合金板材强韧性能及微观组织的影响

基于实验室自制蛇形轧制装置,采用室温拉伸、Kahn撕裂、电子背散射衍射(EBSD)等测试方法对比研究蛇形轧制非对称工艺参数对Al-Cu-Mg合金轧制板材的室温强度、断裂韧性和显微组织的影响。结果表明:合理的蛇形轧制工艺在能够使Al-Cu-Mg合金板材保持强度性能的同时,显著提升其断裂韧性。当偏移量相同时,蛇形轧制板材的强度性能随着异速比增加而提高,但伸长率和断裂韧性降低;当异速比相同时,随着偏移量增加,蛇形轧制板材强度降低,伸长率和断裂韧性明显升高。在偏移量10mm且异速比为1.1的条件下,蛇形轧制试样裂纹单位形核能提升高14%~36%。这是由于蛇形轧制能够增强Al-Cu-Mg合金板材Cube织构并减弱Brass织构,形成具有更高裂纹扩展阻力的织构组态所致。

Ag含量对Al-Cu-Mg合金组织和性能的影响

采用维氏硬度、室温拉伸性能测试、金相显微分析技术、透射电子显微分析等手段,研究Ag含量对Al-Cu-Mg耐热铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着Ag含量的增加,室温时Al-Cu-Mg合金的屈服强度和抗拉强度增加,塑性逐渐降低,但总体保持在较高水平;合金的硬化速率加快,峰时效提前,峰值硬度提高;不含Ag的Al-Cu-Mg合金中的强化相为θ'相,添加微量Ag后,Al-Cu-Mg合金的主要强化相为Ω相,且随着Ag含量的增加,Ω相的含量也逐渐增加,Ag能够促进Ω相的析出。

镁及镁合金的高纯净化

对各种杂质在镁及不同系列的镁合金的行为及对镁合金性能的影响作了系统的分析。论文指出镁合金高纯净 化是镁合金扩大应用范围的关键之一,而镁及镁合金高纯净化是一项十分艰巨的任务。国内外已研究成功的镁合金高纯 净化工业技术同今天镁合金的发展需要还有差距,开发新的镁合金高纯净化技术是今后的重大任务。

Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金均匀化制度的研究

通过DSC、OM、SEM、TEM等手段,研究了常规均匀化和双级均匀化后Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金的微观组织和力学性能。结果表明,经490℃×24h常规均匀化处理后,合金中枝晶偏析基本消除,非平衡凝固形成的多相组织基本上转变成均匀化组织;而经420℃×8h+490℃×16h双级均匀化处理后,合金的铸态组织得到改善,420℃×8h的预处理使Al3(Sc,Zr)均匀析出,提高了合金强度,并将抑制后续加工热处理过程中的再结晶。故确定420℃×8h+490℃×16h为合金的最佳均匀化处理制度。

不同取向条件下Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金薄板的组织与性能

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、透射电子显微分析以及取向分布函数(ODF)测定研究T3态Al-Cu-Mg-Sc-Zr合金(2524SZ-T3)薄板在不同取向条件下的显微组织和力学性能。研究结果表明:合金薄板在与轧制方向呈30°,60°和90°方向上的强度较0°和45°方向上的强度稍低,伸长率则在60°方向上最高,薄板的抗拉强度、屈服强度和伸长率平面各向异性指数分别为0.9%,3.3%和6.6%;2524SZ-T3态铝合金薄板具有明显的再结晶织构{110}-111-和CubeND旋转立方织构{001}-310-,同时还保留较弱的轧制织构即Goss织构{011}-100-;不同取向条件下2524SZ-T3合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切相关。

Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响

对经均匀化退火,不同变形锻造,固溶处理的样品,借助TEM,研究了Mg对三元Al-Cu-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明:Cu原子与Al原子在变形与时效过程中形成了Al2Cu沉淀相而降低了Cu元素在Al基体中的浓度,减少了Cu、Mg元素的交互作用。由于Mg元素有较大的原子半径,与基体产生了很大的晶格畸变能和内摩擦力,因此Mg元素在Al基体中对位错的分布式滑移(交滑移)起着明显的阻滞作用,限制了胞状组织的形成。与典型的高能层错金属与合金中位错呈胞状组织不同,Al-Cu-Mg合金中的位错呈准均匀的Taylor晶格分布,这种分布可以降低合金的自由能。

固溶处理对高纯高强铝合金组织和性能的影响

通过力学性能的检测、扫描电镜和透射电镜的观察 ,研究了不同固溶制度、不同变形系数对高纯高强铝合金组织和性能的影响。结果表明 ,尽可能地提高固溶温度、延长固溶时间和采用较大的变形程度 ,可以提高残余可溶结晶相的固溶程度和合金的力学性能 ;合金的断裂属晶内韧窝与沿晶的混合型断裂 ;合金的KIc主要受δ值的影响并与δ值有相似的变化趋势 ;在同样的固溶制度下 ,当合金的变形系数为 1 2 5时其性能高于变形系数为6 5的场合 ;合金的最佳固溶制度为 4 85℃× 4 0 0min。在此制度下 ,合金的σb、σ0 .2 、δ和KIc分别为 6 46 7MPa、6 0 1 2MPa、1 2 %和 36 7MPa·m1/2 。

中间合金-真空蒸馏法制备高纯金属镝工艺研究

采用中间合金-真空蒸馏工艺制备了高纯金属镝,考察了原辅材料纯度对高纯镝中主要非稀土杂质含量的影响,讨论了真空蒸馏法对杂质的去除效果,制得的高纯镝中主要非稀土金属杂质总和为70.5μg/g,C、N、O含量分别为32μg/g、2μg/g、50μg/g。

热变形条件对含银Al-Cu-Mg耐热铝合金流变应力和组织的影响

采用热模拟试验对一种含银Al-Cu-Mg耐热铝合金进行热压缩试验,研究了合金在热压缩变形温度和应变速率分别为340-500℃,0.001-10s^-1的条件下的流变应力行为和变形组织。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,也可用Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为196.27kJ/mol。在较低的变形温度或较高的应变速率下,合金组织中主要存在沿垂直于压缩方向拉长了的晶粒。随着变形温度的升高或应变速率的降低,拉长的晶粒发生粗化,并且合金中出现了再结晶晶粒,说明合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。该合金较适宜的热轧温度为380-460℃,应变速率为0.1-10s^-1。

Ag对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响

通过硬度测试、拉伸测试和透射电镜(TEM)分析,研究了Ag对Al-Cu-Mg合金室温力学性能与显微组织的影响。结果表明,Ag的添加加速了合金的时效过程,使合金的室温强度得到明显提高。在165℃峰时效时,含Ag的合金析出相是与基体共格的片状Ω相及少量θ′相组成,未含Ag的合金析出相主要是θ′相。Ag促进合金强化的原因在于Ω相具有很好的沉淀强化作用,在长时间时效时具有较好的抗粗化能力。

Al-Cu-Mg合金单晶应力时效析出相取向分布效应

基于实验室自制的Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶材料,开展了不同应力水平下的应力时效试验和相应的透射电镜组织分析(TEM),并结合3种不同理论模型模拟研究了Al-1.2Cu-0.5Mg单晶经压缩应力时效和人工时效后析出相的分布规律与析出相取向分布作用机制。结果表明:在压应力作用下,Al-1.2Cu-0.5Mg合金单晶的时效析出相出现了显著的取向分布规律,且具有不同晶体取向的单晶在同样的压应力作用下时效后析出相分布取向程度差别明显;3种理论模型中,同时考虑应力与位错耦合作用的模型预测结果与实测结果相符,证明析出相的取向效应既有析出相-应力弹性交互作用促进机制,也有促进析出相均匀形核的位错抑制机制。

热处理对Al-Cu-Mg合金组织及性能的影响

采用MM6观察了Al-4.3Cu-1.6Mg合金的显微组织,并对其硬度、冲击韧度等性能进行了测试,研究了热处理工艺对合金性能的影响。结果表明:Al-4.3Cu-1.6Mg经515℃×6h固溶处理+190℃×12h时效处理,获得了良好的综合性能。