高压凝固Al-17Zn-1.5Mg合金组织与显微硬度

利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计对常压及6 GPa高压下凝固的Al-17Zn-1.5Mg合金的组织和显微硬度进行了研究。结果表明,Al-17Zn-1.5Mg合金在常压凝固条件下,由α-Al相和MgZn2相组成,其中α-Al相长成粗大的枝晶,大量针状第二相位于枝晶间位置,相互连接形成网络状。当该合金在6 GPa高压下凝固时,枝晶组织显著细化,第二相尺寸减小、数量减少,形态变成点粒状。合金高压凝固后,显微硬度增加了21%。

Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc合金的等温淬火性能

采用盐浴分级淬火的实验方法,通过测试Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc铝合金的电导率与硬度,绘制了其时间—温度—转换率(TTT)曲线和时间—温度—性能(TTP)曲线,利用差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)等观察分析了合金等温过程中的组织变化,结合Johnson-Mehl-Avrami方程研究了合金等温过程中的相变动力学。研究表明:随着保温时间的延长,淬火态合金的电导率呈上升趋势,时效态硬度呈下降趋势;Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc铝合金的TTT曲线和TTP曲线的鼻尖温度在330℃附近;合金的淬火温度敏感区间为270~390℃。实验铝合金过饱和固溶体在330℃等温处理时快速分解,第二相脱溶析出速率达到最高,较大的相变驱动力和较高的扩散速率是合金第二相快速析出和长大的主要原因。合金固溶后,在淬火敏感区间之外可适当降低冷却速率,这样不仅可以保持合金的力学性能,还可降低合金的内应力。

热处理时间对Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金力学性能和组织的影响

首先对新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金进行了不同时间的530℃固溶处理及不同时间的165℃人工时效处理,随后进行不同时间的自然时效处理。采用电子万能试验机和扫描电镜研究了不同工艺处理后合金的力学性能和微观组织。结果表明:新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金经530℃固溶处理8 h及165℃人工时效3 h后,其抗拉强度可达387.72 MPa,屈服强度达245.54 MPa,断后伸长率为9.8%;经15、75和135天自然时效后,合金的抗拉强度分别为422.97、390.09和387.72 MPa,断后伸长率分别为5.03%、8.4%和9.8%。可以看出随着自然时效时间增加合金的抗拉强度降低、断后伸长率升高,最终趋于稳定;热处理后合金内存在3种第二相组织,其中亮银色θ(Al_(2)Cu)相在晶界处粗大析出会导致合金的抗拉强度下降,暗灰色Al_(3)Ti相易聚集,聚集后的粗大Al_(3)Ti相会导致合金的变形能力下降。

热作用对喷射沉积Mg-7Al-1.5Zn-4.5Ca-1Nd合金坯组织的影响

采用喷射沉积方法制备了Mg-7Al-1.5Zn-4.5Ca-1Nd合金,通过对沉积态合金不同温度加热处理后试样的组织观察,分析了此合金的相变及组织演变特征。结果表明:喷射沉积坯晶粒细小,组织分布均匀,组织中含有α-Mg、Mg17Al12、MgZn2、Al2Ca和Ca2Mg6Zn3等相;当加热温度从350℃升到520℃时,喷射沉积坯组织有明显的变化,Mg17Al12相溶解,Ca2Mg6Zn3分解为Mg2Ca和MgZn2相,高温时析出了新相Mg12Nd;且硬度随着加热温度的升高而持续下降。

Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响

用重力铸造法制备Sb及Sr＋Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金,再进行不同的固溶处理,研究Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响。结果表明：Sb和Sr＋Sb联合变质均可以使初生Mg2Si和Mg2（Si,Sn）颗粒发生不同程度的球化,而Sr＋Sb联合变质比Sb单变质具有更好的细化和球化效果;Sr＋Sb联合变质后,共晶Mg2Si和Mg2（Si,Sn）相由汉字状变为细小近似球形或多边形颗粒状;Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金在较低固溶温度和较短保温时间下即可使大部分Mg17Al12相和部分Mg2Sn相固溶到基体中,而Sr＋Sb联合变质合金组织中,Mg17Al12和Mg2Sn依然清晰可见,未完全溶解的Mg17Al12相发生球化,均匀的分散在基体中;Sr＋Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金固溶温度要比Sb单变质时略高一些,但对固溶时间的影响并不明显。

均匀化处理对航空用Al-8.5Zn-2.3Cu-2.2Mg合金相组织的影响

通过扫描电镜和透射电镜观察,研究了单级和双级均匀化工艺对铸态Al-8.5Zn-2.3Cu-2.2Mg（mass%）合金相组织的影响。结果表明：经465℃×（12~36 h）单级均匀化处理,残留相仍然较多;经430℃×12 h＋470℃×24 h、465℃×24 h＋475℃×12 h双级均匀化处理,残留相的数量显著减少,465℃×24 h＋475℃×12 h处理残留相更少;465℃×24 h单级均匀化处理残留相主要为Al_2CuMg,少量Al7Cu2Fe,经430℃×12 h＋470℃×24 h、465℃×24 h＋475℃×12 h处理除还有少量Al（ZnMgCu）相没溶外,没有发现Al2CuMg;此外,430℃×12 h＋470℃×24 h双级均匀化处理相比于465℃×24 h单级处理,有利于析出弥散、均匀的Al3Zr粒子。

Al-1B变质处理对Zn-6Al-3Mg合金凝固组织与性能的影响

采用扫描电镜、万能电子试验机和HVS-5Z/LCD维氏硬度计分析测试了Al-1B变质处理前后Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织与力学性能。研究表明:变质剂加入量和变质温度对Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织中Al-fcc相、Mg Zn2相和Zn-hcp相以及二元Zn/Al和三元Zn/Al/Mg Zn2共晶体的形态和体积分数有明显影响。当Al-1B加入量为0.3 mass%时,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度、硬度和伸长率都达到最大值。当变质剂加入量相同时,随着变质温度的升高,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度和伸长率提高;在450℃变质处理时,Zn-6Al-3Mg合金的硬度最高,550℃变质处理后该合金的硬度最低。

双级时效工艺对Al-5.7Zn-2.2Mg-1.5Cu-0.20Cr合金锻件组织与性能的影响

借助拉伸试验机、涡流电导仪、透射电镜等研究了双级时效工艺对Al-5.7Zn-2.2Mg-1.5Cu-0.20Cr合金锻件组织性能的影响。结果表明:第一级时效温度对合金锻件的性能影响不大;随第二级时效温度和时间的增加,锻件抗拉强度和屈服强度先增大后减小,电导率明显升高;对锻件进行121℃5 h+163℃20 h双级时效处理后,其力学性能、电导率达到指标要求。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

微量Er、Zr对Al-1.5Mg合金微观组织和性能的影响

借助OM、XRD和SEM等手段研究了微量Er、Zr元素对Al-1.5Mg合金微观组织和性能的影响。结果表明:合金中除了含有少量的β相(Mg2Al3)和Mg2Si外,绝大部分为铁基相(Al3Fe和Al12Fe3Si);复合添加Er、Zr能促进铁基相析出,实现针状相转化为相对无害的骨骼状相,提高了合金的宏观硬度和加工性能;大部分Er溶解在Al基体中,其余分布在晶界处的Er易吸附固/液界面前沿处的铁等原子,造成成分过冷,从而增加形核率,细化晶粒;Zr几乎都固溶于Al基体中,但有少量Al3Zr粒子形成。

Al-4.6Zn-2.58Mg合金热变形工艺研究

在工业化生产条件下,采用半连续铸造、自由锻造、固溶和时效处理技术制备Al-4.6Zn-2.58Mg合金锻件。采用热加工模拟方法优化该合金的热加工工艺。试验结果表明：该合金高温压缩变形时的流变应力随变形温度的升高而减小,随变形速率的提高而增大。合金在420℃以下热变形,热变形组织主要为动态回复组织;在420℃以上热变形,热变形组织有动态再结晶发生。在400℃-420℃之间热压缩变形,变形抗力比较小;380℃-420℃时铸态塑性最好。该合金较适宜的热加工温度范围为400℃-420℃。

Al-4.19Zn-1.25Mg合金铸态组织及均匀化退火工艺研究

通过金相显微镜和带有能谱仪的扫描电镜,对一种新型的Al-4.19Zn-1.25Mg合金的铸态组织进行了分析,确定了合金中的相组成;并利用DSC分析确定合金铸锭的过烧温度,对不同均匀化保温时间处理后的性能和组织进行了研究,确定铸锭合适的均匀化退火温度为470±5℃,保温时间为24h。

Sb含量对铸态Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织和性能的影响。结果表明:加入0.25wt%Sb时,合金中形成了Mg3Sb2相,原来大量聚集于晶界的粗大汉字状Mg2Si相颗粒转变为相对细小的汉字状Mg2Si相颗粒,呈弥散分布于晶界及晶内,同时出现了少量多边形块状Mg2Si相颗粒,此时合金的力学性能有所提高;当Sb为0.5%时,Mg2Si相颗粒尺寸迅速减小,转变为球状或短棒状,此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最大值;当Sb含量为0.75%时,Mg2Si相颗粒尺寸未见明显变化,但又发生聚集现象;当Sb含量为1.0%时,Mg2Si相颗粒又转变为尺寸较大的汉字状颗粒,此时合金的力学性能发生下降。

热浸镀Zn-6Al-3Mg合金镀层组织结构与性能研究

对Zn-6Al-3Mg镀层的物相组成、组织结构及耐腐蚀性能进行研究。Zn-6Al-3Mg合金镀层组织为Zn/Mg Zn2二元共晶组织、块状富Al相和近似六边形单相Mg Zn2组织。Na Cl中性盐雾腐蚀试验结果表明,镀层的耐蚀性优于Zn-5Al和纯Zn镀层。主要原因是由于Mg的加入促进Zn(OH)2向结构更为致密、粘连性更好、导电性更低的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·2H2O和Zn6Al(OH)16CO3·H2O转变,并且生成的腐蚀产物牢牢附着在镀层表面,从而形成了结构致密的保护膜,有效隔断镀层和外部环境物质的传输,降低腐蚀反应向镀层内部进行的速率。

基于DSC分析的Al-7Si-1.5Cu-0.5Mg合金热处理工艺研究

示差热(DSC)分析通常用于合金相变温度点的确定。针对Al-7Si-1.5Cu-0.5Mg合金,将DSC吸收峰面积与θ相(Al_(2)Cu)的数量相联系,并辅之以SEM+EDS对DSC分析结果进行检测。结果表明,500℃下固溶4 h后DSC吸收峰面积从铸态的0.6 J/g降低至0.1 J/g,且随着固溶时间的增加,吸收峰面积无明显变化,与扫描电镜下对θ相溶解检测结果一致。均说明了在500℃下保温4 h后Al_(2)Cu基本溶入基体中,达到了良好的固溶效果。证明了示差热(DSC)可用于检测相的固溶程度,亦证明其具有进一步应用于热处理工艺制定的可行性。

固溶处理对Al-4.2Zn-1.3Mg合金耐腐蚀性能的影响

目前关于固溶处理对Al-Zn-Mg系合金耐腐蚀性能的研究较少涉及电化学性能。采用开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱及腐蚀失重等方法,研究了经不同固溶处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:5种固溶处理制度处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中浸泡1 h后的电化学阻抗谱均为较大半径的容抗弧;浸泡168 h后,容抗弧的半径均逐渐减小,低频均出现Warburg阻抗,腐蚀反应均受溶液扩散控制;合金经DST4(460℃×1 h+480℃×1 h)固溶处理后,腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,耐蚀性较好;经DST4固溶处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中腐蚀速率随时间的增加而下降,最终维持一个稳定值;在试验时间内,采用D(t)=0.155 43t0.502 45拟合后,腐蚀速率理论值和实测值吻合良好。

Al-7.0Zn-2.9Mg合金高温变形行为和加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为400℃~500℃,应变速率为0.01 s^(-1)~10 s^(-1)条件下对Al-7.0Zn-2.9Mg合金进行热压缩试验,研究该合金的热变形行为及热加工特征,建立了应力-应变本构方程和加工图。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金在热压缩变形过程中,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金流变应力逐渐增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征;合金在试验条件下的平均变形激活能为157.8 k J/mol。真应变为0.5的加工图表明,该合金在400℃~500℃高温变形时安全区域主要存在于低应变速率的条件下,较合适的加工温度为450℃~475℃,应变速率为0.1 s^(-1)~0.01 s^(-1)。

医用Zn-1.5Mg合金的组织与性能研究

研究了医用Zn-1.5Mg合金的微观组织变化,探讨了其对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-1.5Mg合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成.选取变形量为49%和73%的轧制态Zn-1.5Mg合金,在模拟体液中分别浸泡1、2、4、8、14、22、32天,统计了腐蚀速率的变化.结果表明:铸态Zn-1.5Mg合金的相组成主要为η-Zn相、Mg_2Zn_(11)相和MgZn_2相,均匀化处理后MgZn_2相消失.铸态Zn-1.5Mg合金均匀化后共晶组织的片层状形貌消失,显微组织变得更加均匀.经总压下量73%轧制变形后,枝晶细化.轧制后的浸泡实验显示,样品浸泡4天后腐蚀速率基本保持在0.2 mm/a左右,电化学实验显示两种轧态试样腐蚀电压在-0.9 V左右.

Al-2Ti变质处理对Zn-6Al-3Mg合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜、万能电子试验机和HVS-5Z/LCD维氏硬度计观察与测试变质处理Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织与力学性能,研究Al-2Ti变质剂加入量和变质温度对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当变质温度为500℃,Al-2Ti变质剂加入量为0.5%(质量分数)时,Zn-6Al-3Mg合金组织中初晶Al-fcc相呈细小颗粒状,其体积分数最小,初晶MgZn_2相消失,Zn/Al二元和Zn/Al/MgZn_2三元共晶体的体积分数最多;当变质剂加入量为0.5%,变质温度为500℃时,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度和伸长率最高,合金的综合力学性能最好。

Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中的显微组织及力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)等分析手段研究了Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中及不同时效热处理工艺下的显微组织及力学性能。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金铸态组织主要由α(Al)+Mg_(32)(Al,Zn)_(49)(T)相共晶组织、Al(Fe,Mn)Si相和少量过剩T相组成。经均匀化处理后,共晶相基本溶入基体中,基体中又重新析出MgZn_2粒子及少量Al_3Zr相。热轧后的晶粒组织沿轧制方向呈纤维状分布。试验了一种低温时效+常规时效的LTA工艺,结果显示,LTA态的合金强度和伸长率均略高于峰值时效(T6)和回归再时效(RRA)态。同时,析出相尺寸明显大于T6、RRA和双极时效(T73)态,且晶界析出相呈粗大不连续分布,具有较好的抗应力腐蚀开裂(SCC)潜力。