2099铝锂合金均匀化退火的微观组织及Al3Zr析出分析

研究2099铝锂合金铸态及均匀化处理后的微观组织和成分分布以及该合金最佳均匀化处理状态时Al3Zr的析出情况。结果表明:2099铝锂合金铸态的微观组织存在严重的枝晶偏析,很多低熔点共晶相分布在晶界,合金中Cu和Mg元素在晶界分布不均匀;经过一系列不同温度和时间的均匀化处理后,2099铝锂合金铸态微观组织中的非平衡相逐渐溶解,各元素分布趋于均匀;2099铝锂合金的过烧温度为515℃,最佳的均匀化制度为505℃/24 h;经该制度均匀化处理后,Al2CuMg、Al2CuLi和AlLi相大部分回溶进α(Al)基体中,通过透射电镜可观察到Al3Zr析出相以及α(Al)基体的超点阵结构;并且该均匀化制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。

Al3Zr弥散相对铝锌镁合金板材微观组织及强度的影响

采用室温拉伸测试,结合金相显微镜、背散射电子衍射、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜等表征手段,研究了在Al-4.4Zn-1.2Mg合金板材中引入共格Al3Zr弥散相对其微观组织及强度的影响机理。Al3Zr弥散相抑制了再结晶,基于含Zr合金热轧板材中再结晶驱动力和Al3Zr弥散相钉扎晶界阻力,通过理论计算,预测了再结晶分数为45%,这与实验值40%相符。Al3Zr弥散相提高了淬火态和时效态板材的强度。Al3Zr弥散相平均尺寸约22.3nm,通过奥罗万机制阻碍位错运动,引起强度增加值为43.3 MPa,抑制再结晶的附加强化效果为12.6 MPa。含Zr合金板材中的晶界和亚晶界数量更多,时效时在合金中形成了更多无强化作用的η相,减少了η′沉淀强化相的数量,沉淀强化作用引起的强度增加量较无Zr合金的低32.4 MPa。

7050铝合金铸锭中Al3Zr的析出情况对锻板性能的影响

本工作采用不同均匀化工艺和控制Zr的添加量等手段获得了不同Al 3Zr析出情况的7050铝合金铸锭,系统研究了Al 3Zr的分布情况对相同厚度的7050-T74锻板的拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。结果表明,Al 3Zr弥散相分布越均匀、数量密度越高,对抑制合金再结晶的作用越强,获得的亚晶晶粒越细小均匀。同时Al 3Zr相的分布会影响锻件的时效效果,当Al 3Zr相越细小、分布越密集,材料中MgZn 2过渡相对应的峰时效时间会提前,采用相同的T74时效制度,相应锻板的过时效时间延长,导致其力学强度降低较多。

原位生成Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接组织及表面腐蚀行为

以5%Al3Zr/铝基复合材料(质量分数)为研究对象,以Ar气体为离子气体,Al-Ti-B为丝材进行等离子焊接。用电化学综合测试仪测定了焊接区在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀极化曲线。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其焊缝的组织和相组成进行了分析和表征,研究了Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接后在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为和腐蚀机理。SEM分析结果表明,等离子弧焊接可获得较好的焊缝组织,焊缝组织主要由Al3Ti相和Al基体组成,Al3Ti相呈条状和球形。电化学极化曲线表明,材料在熔核处的耐蚀性略低于母材,焊缝处浸泡腐蚀机理为Al3Ti相和基体相的电极电位不同形成原电池反应。

控冷环缝电磁搅拌对Al-Zn-Mg-Cu合金初生Al3Zr相及组织的影响

通过对比施加与未施加控冷环缝式电磁搅拌(IC-AEMS)熔体均匀化处理技术,对Al-Zn-Mg-Cu合金初生Al3Zr相的析出行为以及组织细化的影响进行了研究。结果表明,施加IC-AEMS后,Al3Zr粒子形貌从大尺寸针状与板状变成细小弥散分布的块状;此外,相比未施加IC-AEMS处理的Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固组织,施加IC-AEMS后,合金细化效果与组织均匀性得到提高,平均晶粒尺寸由387μm减小至218μm。

均匀化处理对2195铝锂合金显微组织及再结晶行为的影响

采用扫描电镜、X射线衍射、透射电镜及电子背散射衍射等方法研究均匀化处理过程中2195合金的显微组织演变和Al3Zr析出相对再结晶行为的影响。结果表明,经均匀化处理后,铸态合金中严重的枝晶偏析得到有效消除,但其过程受到溶解速度较慢的Al−Cu相的限制。此外,与其他均匀化处理工艺(单级、双级和以60℃/h斜坡升温的均匀化处理)相比,在以30℃/h斜坡升温的均匀化处理条件下,样品(H30)中析出尺寸较细小且密度较大的Al3Zr弥散相。Al3Zr弥散相的尺寸越小,密度越高,其具有的Zener钉扎阻力越强,可阻碍位错及(亚)晶界的移动。因此,在热压缩及后续固溶处理过程中H30样品表现出较强的再结晶抗力。该研究能为铸态2195铝合金热处理工艺参数的优化提供理论指导。

分级均匀化对7055铝合金组织和力学性能的影响

采用差热分析、X射线衍射分析、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和常温拉伸等方法研究分级均匀化工艺对7055铝合金显微组织、枝晶偏析、Al3Zr粒子析出行为和力学性能的影响。结果表明:合金经(468℃、24h)+(473℃、4 h)的分级均匀化处理后,消除了铸锭晶界上的非平衡凝固共晶组织;铸锭先于264℃保温最有利于获得尺寸细小、均匀弥散分布的Al3Zr粒子;在单级均匀化基础上增加473℃的短时高温均匀化,能够提高合金基体中溶质原子的固溶度,增强时效强化效果,提高综合性能。

均匀化对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、透射电镜以及力学性能测试,研究均匀化制度对7050铝合金板材组织演变的影响。将合金固溶后在不同速率淬火,研究均匀化制度对该合金淬火敏感性的影响。结果表明:固溶后慢速率淬火过程中,平衡相η主要位于再结晶晶粒中Al3Zr粒子的相界、再结晶晶界、亚晶晶界以及亚晶中与位错交互作用的少量Al3Zr粒子上形核析出;均匀化时间较短时(室温,120℃/h升温至465℃,8h),合金中析出少量Al3Zr粒子,固溶后的试样发生完全再结晶,此时合金淬火敏感性最好,但硬度较低;延长保温时间至20h(室温,120℃/h升温至465℃,20h),试样中析出大量Al3Zr粒子,但分布不均匀,从而导致轧制固溶后的试样依然明显再结晶,合金淬火敏感性较差;采用快速升温的双级均匀化制度((室温,120℃/h升温至465℃,20h)+(475℃,8h)),Al3Zr粒子有所长大,淬火敏感性最差;采用慢速随炉升温((室温,18℃/h升温至465℃)+(475℃,8h))的双级均匀化制度,合金中将弥散析出大量细小的Al3Zr粒子,固溶后的再结晶得到有效抑制,较多η相在亚晶界上的非均匀形核析出在一定程度上增加了合金的淬火敏感性,但该制度处理的合金仍优于再结晶程度较高的快速升温双级均匀化制度的。

一种新型超高强铝合金的均匀化工艺研究

针对超高强铝合金的特点 ,从改善合金性能的角度出发 ,研究了几种均匀化制度。研究发现 ,两级均匀化优于单级均匀化 ;40 0℃短时保温有利于提供合金的综合性能 ,其原因是促进了Al3Zr粒子的弥散析出 ,最终细化了亚晶粒所致。研究认为 ,较好的均匀化制度是 40 0℃ / 4h +4 6 3℃ / 2 4h。

均匀化时间对7085铝合金淬火敏感性的影响(英文)

采用末端淬火实验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究均匀化时间对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明,均匀化时间从48 h延长至384 h,淬火敏感性有所增加,端淬试样经人工时效后硬度的最大差值从5.2%增加到6.9%。均匀化时间延长对晶粒组织没有影响,但促使T相的溶解,增加Al3Zr弥散粒子的尺寸,减小其密度。慢速淬火时,在晶内的Al3Zr弥散粒子上能观察到一些尺寸较小的淬火析出η相,这降低了时效后的硬度。Al3Zr粒子特征的变化对淬火敏感性影响很小。

轧制变形量对7A55铝合金淬火敏感性的影响

为了研究轧制变形量与淬火敏感性的关系,测量了变形量为70%,80%和90%的7A55铝合金轧制板材在不同淬火条件下的拉伸力学性能。结果表明,热处理T6态下合金的强度、延伸率随着淬火速率的增加而提高;合金的淬火敏感性随着轧制变形量的增加而增大;固溶发生再结晶的过程中,与基体共格的Al3Zr粒子被大角度晶界扫过转变为非共格粒子;在缓慢淬火过程中,粗大平衡相η(MgZn2)以非共格的Al3Zr粒子作为形核位置析出,显著减弱时效强化效果,造成淬火敏感性现象;再结晶程度随着轧制变形而增大,是导致淬火敏感性提高的主要原因。

7085铝合金的热变形动态再结晶行为（英文）

通过电子背散射衍射(EBSD)、电子探针(EPMA)和透射电子显微镜(TEM)研究7085铝合金在温度573~723 K、变形速率0.01~10 s^(-1)条件热压缩时的动态再结晶行为。结果表明,在高Zener-Hollomon(Z)值时,动态回复是主要的软化机制;随着Z参数值降低,出现动态再结晶。在ln Z=24.01(723 K,0.01 s-1)热压缩时,动态再结晶分数最高,为10.2%。EBSD结果表明,再结晶晶粒出现在初始晶界附近,其取向与变形晶粒接近。应变诱发晶界迁移是最可能的动态再结晶机制。晶界附近的低密度Al_3Zr弥散粒子有利于应变诱发晶界迁移的发生。

单级及双级均匀化处理工艺对AA7150合金Al_3Zr弥散相析出的影响(英文)

用半定量电子探针、扫描电镜、透射电镜方法,分析了单、双级均匀化对AA7150合金中Al3Zr分布的影响。结果表明,在铸态条件下Zr在枝晶心部浓度高,枝晶边缘处浓度低。在均匀化温度460°C下处理20h并不足以改变其浓度梯度。当均匀化温度达到460～480°C时,在枝晶心部可获得大量的Al3Zr弥散相,且Al3Zr弥散相的尺寸随着单双级均匀化处理温度的升高而增大。

Al-K_2ZrF_6反应体系生成Al_3Zr_p/Al复合材料的界面结构

借助于透射电镜 (TEM )研究了Al K2 ZrF6体系熔体反应生成Al3 Zrp/Al复合材料中Al3 Zr颗粒晶体形貌及Al3 Zr/Al界面结构。结果表明 :原位生成的Al3 Zr颗粒以多面体和长方体为主 ,颗粒晶体表面存在生长小面(facet) ,其晶体为四方结构 ,密排面为 (11- 4- ) ;Al3 Zr/Al界面光滑、洁净 ,无界面反应物。电子衍射图及界面原子排列分析表明 ,Al3 Zr颗粒与Al在界面处存在位向关系 :[2 - 2 - 1]Al3 Zr∥ [10 0 ]Al,(0 12 ) Al3 Zr∥ (11- 0 ) Al,其点阵错配度仅为 10 .87%。此外 ,熔体反应法制备的Al3 Zrp/Al复合材料不仅凝固组织均匀 ,而且具有良好的力学性能。

A359-Zr(CO_3)_2体系反应合成复合材料的干滑动磨损性能

研究了新型反应体系A359 Zr(CO3)2熔体反应法制备的(Al3Zr+Al2O3)p/A359复合材料干滑动磨损性能。结果表明:复合材料的磨损量随着载荷的增大和时间的延长均远小于基体磨损量,由于颗粒的支撑和减磨作用,使得同一条件下复合材料的磨损量随颗粒体积分数的增加而减少;当载荷为98N时,12%(Al3Zr+Al2O3)P/A359复合材料的磨损量为20.2mg,而基体材料的磨损量为54.5mg,复合材料比基体材料耐磨性提高了2.5倍;由磨损表面SEM观察表明,基体A359合金存在严重粘着和变形,表现为粘着磨损和剥层磨损,复合材料的磨损类型表现为磨粒磨损。

一种新型Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的均匀化工艺研究

采用拉伸性能测试、硬度测试、DSC分析、光学显微镜观察、扫描电镜观察（SEM）和透射电镜观察（TEM）等分析方法，研究了单、双级均匀化工艺对一种新型Al-Zn—Mg—Cu合金组织性能的影响及合金的过烧温度。结果表明，采用常规半连续铸造方法生产的该合金铸坯的过烧温度在480℃左右。随均匀化温度的升高，铸造组织中的非平衡共晶相逐渐溶人基体，均匀化温度达到450℃以上时，枝晶组织基本消失，基体固溶度随均匀化温度的升高而增大。在400℃左右对铸锭进行预处理，可促进第二相Al3Zr均匀弥散析出，抑制随后热加工过程中的再结晶，从而细化晶粒，并改善合金工艺塑性。确定该新型Al—Zn—Mg—Cu合金的均匀化工艺为400～420℃／12h＋470℃／36h。

超声化学原位制备(ZrB_2+Al_3Zr)_p/2124复合材料及其磨损性能研究

在超声场下,以Al-Zr-B为反应体系,采用DMR熔体直接反应法,原位制备二元颗粒ZrB2+Al3Zr增强2124铝基复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段,研究了在超声场下二元增强颗粒ZrB2+Al3Zr的形貌、分布及尺寸情况。实验表明,采用DMR法成功制备二元颗粒增强2124铝基复合材料,增强颗粒分为ZrB2和Al3Zr,随着超声场的引入,颗粒呈现逐渐弥散并细化,尤其在1.8kW超声场下,增强颗粒形貌由原来的长条状、团聚态转变为弥散粒状。此外还研究其磨损性能变化规律。

Al-Zr-O体系反应合成原位复合材料的微结构与磨损特性

运用A359-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备了(Al3Zr+Al2O3)p/A359复合材料,研究了增强颗粒的含量对(Al3Zr+Al2O3)p/A359复合材料干滑动磨损性能的影响。结果表明:Zr(CO3)2与A359熔体反应生成了Al2O3和Al3Zr颗粒;复合材料的磨损量随载荷的增大和时间的延长均远小于基体的,同一条件下复合材料的磨损量随Al3Zr和Al2O3颗粒含量的增加而减少,当载荷为98 N时,12%(Al3Zr+Al2O3)p/A359复合材料(体积分数)的耐磨性比基体的提高了2.5倍。磨损表面及亚表面的SEM分析表明,基体A359磨损表面存在撕裂纹并与亚表面连接,表现为粘着磨损和剥层磨损;(Al3Zr+Al2O3)p/A359复合材料的磨损表面及亚表面平整光滑,主要表现为磨粒磨损。

Al-ZrOCl_2体系原位生成Al_3Zr的孪晶生长

借助于ＸＲＤ和ＴＥＭ研究了Ａｌ－ＺｒＯＣｌ２体系熔体反应生成的原位复合材料，结果表明： 内生增强体为 Ａ１３Ｚｒ和 Ａ１２Ｏ３颗粒，Ａ１３Ｚｒ晶体形貌主要以多面体和长方体形状为主，其平均尺寸约 为１·２６μｍ，最大尺寸为４μｍ；纵横比在１．５～２．０之间．这两种形状的晶体表面均存在生长小面（ｆａｃｅｔ）， 首次发现 Ａｌ_３Ｚｒ晶体以孪晶方式生长，孪晶面为（１，１，４），孪生方向为［２，２，ｌ］．对Ａｌ_３Ｚｒ晶体的结构 分析发现，该晶体存在四个密排面，它们分别是（１，１，４），（１，１，４）；（１，１，４）和（１，１，４）．

Zr对快速凝固Al-Ni合金组织及显微硬度的影响

利用透射电镜研究了 Zr对快速凝固 Al- Ni合金组织及热稳定性的影响。结果表明 :Zr在急冷态时固溶于基体中 ,对合金固溶强化起很大作用 ;在随后热处理 ( 45 0℃× 4h)时以亚稳 L 12 - Al3Zr相析出 ,而这析出相非常细小 ,减缓了合金组织粗化和硬度下降 。