间断直流磁场对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金凝固组织和性能的影响

对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金的凝固过程施加不同直流电压(0~300 V)和放电频率(0~20 Hz)以及占空比为30%的间断直流磁场,研究了间断直流磁场对其凝固组织及力学性能的影响。结果表明:间断直流磁场有效细化了合金的凝固组织,初生α-Al相由无磁场时的粗大枝晶变为细小的蔷薇状晶粒,第二相由粗大而连续的网格状结构变为细小而断续分布结构。随着直流电压的增加,合金的晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均减小,抗压强度和断裂应变均先升后降;随着放电频率的增加,晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均先减小后增大,抗压强度和断裂应变均先升后降。施加间断直流磁场后,合金的拉伸性能提高,断口中的准解理面减少,撕裂棱增多。当直流电压为200 V、放电频率为5 Hz时,合金的抗压强度和断裂应变最大,与无磁场时相比分别提高了31.6%和43%,抗拉强度和断后伸长率则分别提高了79.71%和83.3%。

稀土铈变质处理Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金的组织与力学性能

采用稀土Ce对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金进行了变质处理,采用OM、SEM、硬度测试、拉伸试验研究了Ce添加量对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:稀土Ce对Mg-5Al-4Ca-0.8Mn合金有较好的变质效果。Ce添加量为0.8%时,合金晶界清晰,组织均匀性最佳,细化效果最好。Ce添加量增加到1.2%时,合金组织细化效果减弱。随着Ce添加量的增加,合金的硬度、抗拉强度和伸长率均先升高后降低,Ce添加量0.8%的合金的硬度、抗拉强度和伸长率均达到最大值,综合力学性能最好。

回归升温速率对Al-6.02Zn-2.24Mg-2.30Cu合金组织和性能的影响

采用室温拉伸、慢应变速率拉伸应力腐蚀和透射电镜等检测手段,研究了回归升温速率对Al-6.02Zn-2.24 Mg-2.30Cu合金组织和性能的影响。结果表明,随着回归升温速率的降低,合金处于高温区时间增加,合金强度不断降低。回归升温速率由5.6℃/min下降到0.25℃/min,抗拉强度由663.1 MPa下降到631.7 MPa,而合金导电率和抗腐蚀性能逐渐增加,应力腐蚀敏感指数由4.7%下降到2.7%。回归升温速率减慢,晶内相长大程度增加,降低了合金强度。但同时晶界析出相尺寸及其分布间距增加,晶界析出相中的Cu含量随之增加,提高了合金的抗腐蚀性能。

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

555℃均匀化时间对Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金显微组织和性能的影响

本文以Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金为研究对象,研究了555℃均匀化工艺中不同保温时间下合金显微组织和性能的变化规律。研究表明,对合金在555℃条件下进行均匀化热处理,随着均匀化保温时间的延长,合金中的Q-AlCuMgSi相及Mg 2Si相逐渐回溶至基体中,AlFeMnSi相逐渐断续化,电导率减小、硬度增加;当保温时间超过16 h后,电导率和硬度数值变化较小,说明Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金适宜的均匀化工艺为555℃×16 h,此时合金的电导率为25.1 MS/m,实验合金的硬度为69 HV0.1,该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。

Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag铝合金板的高温超塑性研究

研究了Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金板在温度400℃～520℃以及应变速率1×10^-4s^-1～1×10^-1s^-1下的超塑性变形能力及其变形机制。结果显示,轧制态的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金在500℃及应变速率5×10^-4s^-1时的最大延伸率为320%,应变速率敏感系数达到0.58。高应变速率下超塑性变形过程中主要机制为晶界滑动,协调机制则是空洞的形核长大与断裂。

不同晶粒细化剂对Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu合金组织性能的影响

为了优化Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu合金的熔铸工艺,分别采用AlTi5B0.2和AlTi5B1两种晶粒细化剂开展试验,对比分别添加两种晶粒细化剂的铸锭的化学成分、低倍晶粒度、显微组织和轧制板材的拉伸力学性能、抗剥落腐蚀性能、疲劳性能。结果表明,Al-6.5Zn-2.4Mg-2.2Cu铝合金宜选择AlTi5B0.2晶粒细化剂。

添加微量Sb对Mg-9Al-0.8Zn合金蠕变抗力及微观组织的影响

对 Ｍｇ－９Ａｌ－０．８Ｚｎ－（０．１， ０．４， ０．７）Ｓｂ合金的高温蠕变性能及其微观组织进行了研究结果表明，添加微量Ｓｂ可以显著提高 Ｍｇ－９Ａｌ－０．８Ｚｎ（ＡＺ９１）合金在１５０－２００℃区间的蠕变寿命，大幅度降低其稳态蠕变速率使用扫描电镜和透射电镜观察分析了高温形变前后试样的显微组织及其变化，在此基础上探讨了ＡＺ９１合金高温蠕变机制及添加Ｓｂ对其抗蠕变性能的改善机理．

时效制度对挤压Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金电化学腐蚀性能的影响

采用开路电位、循环极化曲线、电化学阻抗谱及腐蚀形貌表征等研究不同时效制度下Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金分别在3.5%Na Cl(质量分数)以及10 mmol/L Na Cl+0.1mol/L Na2SO4溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:4种时效制度处理后,挤压铝合金耐局部腐蚀能力由大到小的顺序依次为T76+T6、T76、T77、T6。试样在10 mmol/L Na Cl+0.1mol/L Na2SO4溶液中主要发生点蚀,从循环阳极极化曲线上可以观察到明显的点蚀电位和点蚀转换电位;在3.5%Na Cl溶液中发生点蚀和晶间腐蚀。利用点蚀电位φb以及点蚀电位与自腐蚀电位的差值(φb-φcorr)表征局部腐蚀发生的难易程度,自腐蚀电位和再钝化电位的差值(φcorr-φrep)表征局部腐蚀的发展程度。另外,表征了试样的硬度和导电率等性能,发现与峰时效相比,三级时效处理后的合金的硬度并无显著降低,且T76+T6态的硬度稍大于T77态的。可见扩大三级时效的回归时间窗口、降低回归温度,可使合金同时获得更优异的强度和耐蚀性能。

Al-6Zn-2Mg-2Cu合金热处理后的拉伸与晶间腐蚀性能

为了研究不同时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金性能的影响,研究了强化固溶后T6和T76时效处理对Al-6Zn-2M g-2Cu合金硬度、拉伸性能与晶间腐蚀性能的影响.结果表明,强化固溶后与经过T6时效处理的合金相比,T76时效处理后合金的硬度并无明显变化,但合金的抗拉强度下降了4.39%,伸长率则明显上升.经T6和T76时效处理后,合金的晶间腐蚀等级均为4级.两种时效状态下合金腐蚀速率均在0~1.5 h范围内急剧增大,之后开始下降.经过强化固溶与T76时效处理后,合金的抗晶间腐蚀性能得到明显改善.

Al-8.4Zn-2.2Mg-2.4Cu合金高温压缩变形的流变应力

在Gleeble 1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,研究了Al 8.4Zn 2.2Mg 2 4Cu铝合金在250～450℃温度范围及1.0～0.001s-1应变速率范围内压缩变形的流变应力变化规律。结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响着合金的流变应力,流变应力随变形速率的提高而增大;随变形温度的提高而降低;其流变应力值可用Zener Hollomon参数来描述。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温变形的四个特征常数。

TiN/Ti细化剂加入量对Al-7.0Zn-2.5Mg-2.5Cu合金铸态组织和性能的影响

采用高能球磨的方法制备了一种纳米TiN/Ti复合晶粒细化剂,研究了该细化剂的加入量对Al-7.0Zn-2.5Mg-2.5Cu合金铸态组织和性能的影响。结果表明,纳米TiN/Ti复合晶粒细化剂对合金具有良好的细化效果。当细化剂的加入量为0.3%时,合金的平均晶粒尺寸由未添加细化剂的297.5μm细化至178μm,初生α相细化同时,组织中的共晶体被细化分散。加入量为0.5%时,晶粒尺寸又呈增大趋势。细化剂添加量小于0.3%时,合金的抗拉强度及显微硬度随着细化剂加入量的增大而增加。当细化剂的加入量为0.3%时,抗拉强度与显微硬度均达到最大值,抗拉强度为243.9 MPa,较未添加细化剂试样提高了近10%;显微硬度为HV143.5,较未添加细化剂试样提高了20%。其拉伸断口为脆性解理断口和撕裂棱组成的复合断口。

固溶时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu合金板材组织和性能的影响

通过室温力学性能试验、电化学极化测试、光学显微镜和扫描电镜分析等,研究480℃固溶不同时间对Al-6.8Zn-2.2Mg-1.8Cu铝合金板材组织与性能影响。结果表明,随着固溶时间的延长,合金中残余结晶相数量减少,再结晶的体积分数增加,抗拉强度、屈服强度和抗应力腐蚀性能均先升高后降低。在480℃固溶30 min时,合金的力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为639.6 N/mm2、624.3 N/mm2和13.6%,同时合金的抗腐蚀性能较好。

Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金铸锭均匀化退火工艺研究

对Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu合金在均匀化退火加热炉开展了带料测温实验,获得了实际升温速率。在实验室模拟现场加热炉升温速率进行不同均匀化退火时间的工艺研究,并通过DSC分析和扫描电镜分析评价了铸锭的均匀化效果,确定了合金的有效保温时间下限,优化后的有效保温时间比优化前的缩短了13h。工业化生产验证表明,铸锭采用优化后的双级均匀化退火工艺470℃32h+480℃19h进行退火,轧制的成品板材性能满足标准要求。

等温热处理对Mg-20Al-0.8Zn镁合金组织和力学性能的影响

研究了Mg-20Al-0.8Zn镁合金在半固态等温热处理过程中,等温温度和等温时间对其组织和力学性能的影响。结果表明:在本实验条件下,当等温热处理温度为485℃、等温90 min时,Mg-20Al-0.8Zn镁合金具有良好的组织形态和力学性能。

Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu合金均匀化退火工艺研究

7×××系铝合金是商业化航空航天铝合金中用量最大的品种,是全世界航空航天制造业中最为重要的轻质结构材料之一。采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,对工业化半连续铸造的Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu合金铸锭进行单级、双级均匀化退火工艺试验研究。结果表明:双级均匀化退火更有利于第二相回溶,且双级均匀化处理后基体中析出大量尺寸细小、弥散分布的Al_(3)Zr粒子,对于抑制再结晶、细化晶粒非常有利。该合金适宜的均匀化退火工艺为466℃48h+480℃12h。

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。

Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu超高强铝合金厚板固溶过程的组织演变

采用金相显微分析、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了80 mm厚超高强Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu铝合金热轧板经第一级470℃以及第二级480℃固溶处理前后的相和组织的演变。结果表明,该合金热轧板中主要存在粗大块状的Al2Cu Mg相、长棒状Al7Cu2Fe相及含Zn Mg Cu的细小析出相等,经470℃固溶处理5 min后,Zn Mg Cu析出相基本溶入基体,90 min后完全溶入基体。经470℃1.5 h+480℃5 h双级固溶处理后存在极少量未溶Al2Cu Mg相,板材组织仍为部分再结晶组织,晶粒总体轮廓与热轧态的相似;随第一级470℃及第二级480℃固溶时间的延长,该合金厚板晶粒形态变化较小,沿轧制方向伸长且部分晶粒中存在细小亚晶组织,亚晶尺寸随固溶时间延长而缓慢长大。

脉冲电压对水管用Al-2.5Mg-0.5Cu合金组织和耐腐蚀性能的影响

为了提高水管用Al-2.5Mg-0.5Cu合金的耐腐蚀性能,通过在其凝固过程中施加脉冲磁场处理的方式来改变内部组织性能,并通过实验测试的方法研究了脉冲电压对其微观组织和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:Al-2.5Mg-0.5Cu合金包含α-Al与Al2Cu两种组织成分。提高脉冲电压后,生成的第二相也随之变少。提高脉冲电压后,Al-2.5Mg-0.5Cu合金各项力学性能都获得提升。以150 V脉冲电压制得的合金拉伸强度为168.4 MPa,屈服强度为126.3 MPa,伸长率达到7.84%。设置脉冲磁场后,观察不到解理台阶,发生了准解理断裂。采用150 V脉冲磁场合金试样呈现准解理断裂的特点。逐渐提高脉冲电压后合金表现更强耐蚀性能。提高脉冲电压后,形成更小腐蚀坑,深度也明显减小,合金获得更强耐腐性。采用150V脉冲电压处理时得到了耐蚀性最强的合金。

高温预析出对Al-5.8Zn-2.7Mg-1.6Cu铝合金应力腐蚀的影响

对Al-Zn-Mg-Cu铝合金进行固溶(预析出)处理、室温水淬及人工时效。通过室温力学性能测试、慢应变速率拉伸试验、硬度测试、电导率测量及应力腐蚀试验,结合光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了高温预析出对Al-5.8Zn-2.7Mg-1.6Cu铝合金的组织和应力腐蚀的影响。结果表明:高温预析出可以改变合金晶内和晶界的析出相大小和分布,能抑制阳极溶解和氢脆,从而提高合金的力学性能和抗应力腐蚀性能。经420℃预析出处理的合金的应力腐蚀敏感性最低,抗应力腐蚀性能增强,但强度和硬度有所降低。Al-5.8Zn-2.7Mg-1.6Cu铝合金获得较佳抗应力腐蚀性能的高温预析出工艺为470℃×1h+420℃×0.5h。