轧制温度对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Zr合金显微组织及性能影响

目的优化加工工艺,改善合金的组织,提高合金的力学性能。方法采用金相(OM)观察、拉伸试验和X射线衍射,分析在大应变轧制下冷轧结合T6态处理后板材的成形性能,引入Williamson-Hall模型和Taylor函数,分析合金内部位错密度的变化规律及其对力学性能的影响。结果随着前期轧制温度从350℃升高到400℃,合金晶粒得到明显细化,再结晶充分,晶粒尺寸细小,晶界处第二相粗大;冷轧后晶粒破碎严重,晶粒的碎化方向与轧制方向垂直;在350℃时,合金内部的位错密度为1.62×10^(15)m^(-2),位错密度对强度的贡献值为219.5MPa,其抗拉强度最大为602MPa、屈服强度为512MPa、伸长率为12.6%。结论Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Zr合金的晶粒组织明显细化,其力学性能得到提升。

合金元素对铸造Al-4.5Cu合金准固态力学行为的影响(英文)

研究了铸造Al-4.5Cu合金的准固态力学行为及几种合金元素对其凝固行为的影响。结果表明:Si,Ce,La,Ti及Zr元素可有效减小Al-4.5Cu合金的结晶范围,从而使其热裂倾向性降低;La元素的加入可提高Al-4.5Cu合金的热裂抗力;并研制了一种新型Al-4.5Cu合金,该合金具有良好的室温与高温综合性能。

Si,La对Al-4.5Cu合金准固态凝固行为的影响

通过对合金的收缩应变和热裂抗力及准固态拉伸行为进行测试,研究了合金元素(Si,La)对Al-4.5Cu合金凝固行为的影响。结果表明,Si,La能使Al-4.5Cu的热裂倾向性降低;加入2%Si使合金的再辉现象非常严重,导致合金不可能有很高的强度而很快断裂;与其它Al-4.5Cu-Si合金相比,Al4.5Cu3Si合金具有很强的补缩能力,断裂应力值最高;La的加入能缩小二次枝晶间距,明显提高合金的抗热裂性能。

Al-4.5Cu和Mullite增强Al-4.5Cu复合材料时效析出行为的DSC研究

用差示扫描量热法(DSC)对Al-4 5Cu合金和莫来石(Mullite)短纤维增强Al-4 5Cu复合材料的时效析出行为进行了研究 ;结果表明Al-4 5Cu合金和Mullite增强Al-4 5Cu复合材料固溶淬火试样的DSC扫描曲线存在较大不同 ,溶质原子富集区(GP)形成和溶解的信息在基体合金的DSC曲线上清晰可见 ,但在复合材料的DSC曲线上则很难确认 ,表明纤维推延或抑制了GP区的形成 ;中间沉淀析出相θ″和θ′的析出过程由于纤维的引入而得到明显加快 ,峰值温度降低 ,活化能减小 ,时效析出过程加快 ;但是 ,扫描参数选择不当时 ,容易对析出相的析出过程产生错误判断 ,应引起重视。

原位增强TiB_2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系 (K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6 Al 4.5Cu )制备原位增强TiB2 /Al 4.5Cu复合材料 ,分析该复合材料的凝固组织 ,测试其力学性能 ,并与基体合金进行对比。结果表明 :K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6在Al 4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2 颗粒 ,从而起到细化和强化基体的作用。当K2 TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的 2 0 %时 ,复合材料的力学性能最优 ,抗拉强度σb 达到 414 .3MPa ,伸长率δ为 4.2 % ,硬度HB为 13 2 ,分别比基体提高 5 4% ,3 5 % ,40 %。

Al-4.5Cu合金半固态坯料制备研究

研究了稀土Ce对铝铜合金微观组织的影响以及Al4.5Cu合金半固态坯料的制备工艺。实验表明:在Al-4.5Cu合金中加入稀土Ce,细化了合金的微观组织,固液两相区间变窄,改善了合金的凝固性能。浇注温度和浇注方式对合金坯料制备也有明显的影响。在700℃采用斜坡振动铜模水冷浇注可制备性能优良的稀土Al-4.5Cu半固态坯料,其组织为细小均匀的等轴球状晶,且制备工艺简单。

热电磁流体动力学对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

在定向凝固条件下 ,施加横向磁场。当磁感应强度 <1T时 ,有磁场存在时的显微组织较无磁场时枝晶间距增大 ,且随磁感应强度的增大 ,枝晶间距增大 ,二次枝晶间臂变粗 ,这是热电磁流体动力学影响的结果。

稀土元素和浇注温度对Al-4.5Cu合金初生相形貌的影响

研究了不同稀土(RE)加入量和浇注温度对Al-4.5Cu合金初生相形貌的影响。结果表明:添加微量的RE并降低合金的浇注温度,可获得非枝晶组织的半固态Al-4.5Cu合金坯料;添加了0.5%RE的合金,随浇注温度的降低,其初生相由树枝晶转变成细小的球状晶粒;当浇注温度为660℃,随RE加入量的增加,合金的初生相由等轴枝晶转变成细小的蔷薇状晶体,最后转化为球状晶粒;未添加RE的合金,随浇注温度的下降,其初生相由发达的树枝晶转变成等轴枝晶。

Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Mn合金固溶时效工艺试验研究

对Al-4.5Cu-l.5Mg-O.5Mn合金铸锭进行均匀化退火、热轧、退火、冷轧,制备成2 mm厚的板材,研究不同的固溶和时效工艺对该合金板材组织和性能的影响。用电子万能试验机测试力学性能,金相显微镜分析显微组织,扫描电镜分析断口形貌,维氏硬度计测试硬度值并分析时效硬化现象。研究结果表明:固溶工艺为500℃1h时,合金板材的固溶效果最好;人工时效最佳工艺为185℃2 h。

Mullite/Al-4.5Cu复合材料的时效析出行为

选用挤压铸造法制备mullite/Al - 4.5Cu复合材料 ,采用硬度测试 (HB)、差示扫描量热DSC、透射电镜(TEM)等手段研究了mullite/Al- 4.5Cu复合材料的时效特性。结果表明 :莫来石纤维的引入明显提高了基体合金的时效硬度 ,加速了基体合金的时效硬化速度 ,对GP区的形成有抑制作用 ,但没有改变基体合金的时效析出序列。复合材料具有和基体合金相似的时效硬化曲线。

原位增强铸造Al-4.5Cu复合材料的固溶与时效工艺

通过正交试验的方法,研究了固溶温度对时间、时效温度和时间对原位增强铸造Al 4.5Cu复合材料力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明,各因子对复合材料力学性能的影响由大到小依次为:固溶温度>时效温度>时效时间>固溶时间。固溶温度对复合材料的抗拉强度有显著影响;固溶温度、时效温度和时效时间对复合材料的伸长率和硬度都有显著影响。较优的固溶与时效工艺为:复合材料在533℃固溶12～16h,165℃时效7h。

均匀化处理对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金组织及性能的影响

采用光学显微镜（OM）、差热分析（DSC）、X射线衍射、拉伸试验机、SEM断口分析等研究均匀化处理工艺对铸态Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明：Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,沿晶界分布着大量块状析出相,主要为Al2Cu及Al2CuMg相,还有少量Al7Cu2Fe相;合金经485℃×10 h均匀化处理后,组织中的非平衡低熔点组织基本溶入基体,晶粒得到明显的细化,晶间组织分布均匀,断口为韧窝和准解理型的混合断裂特征,合金表现出较好的力学性能,硬度、抗拉强度、伸长率分别为146 HV、317.7 MPa、8.67%。

TiC原位增强Al-4.5Cu合金的强韧化机理

对自蔓延反应制备的TiC／Al—4．5Cu复合材料进行拉伸性能测试，并通过光学显微镜、X射线衍射、透射电镜等手段，对TiC颗粒的增强机理进行分析。结果表明，原位生成的增强相TiC粒子随着温度的升高（800-1000℃）不断增多，复合材料的拉伸性能也随之提高；由于熔融Al阻碍了TiC颗粒的聚集长大，细小的TiC颗粒弥散分布于熔体中，并作为十Al凝固时的异质形核核心，有效地强化了基体。

时效态Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金的组织与力学性能

通过硬度和拉伸性能测试以及扫描电镜和透射电镜观察,研究了Al-4.5Cu-0.6Mg和Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si合金在180℃下进行不同保温时间(6、10、14和18 h)的时效处理及元素Si对力学性能的影响。结果表明:随时效时间的延长,Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金的硬度和强度先增大后减小,断裂伸长率明显降低;Si元素的添加使Al-4.5Cu-0.6Mg合金的硬度、强度、断裂伸长率均有明显提高,但延迟了Al-4.5Cu-0.6Mg合金达到峰时效的时间。利用SEM对Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金拉伸断口形貌进行的观察表明:加入0.3%的Si元素后,Al-4.5Cu-0.6Mg合金的断裂特征由韧脆混合断裂变为韧性断裂。

轧制温度对大应变轧制Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc合金组织与性能的影响

在不同温度下对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc进行大应变轧制,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸试验等研究轧制温度对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,热轧温度400℃时,Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc铝合金再结晶充分,晶粒尺寸细小均匀,结合热处理可有效改善基体中第二相分布不均现象;400℃热轧并T6态处理后合金综合力学性能较好,抗拉强度为455 MPa,伸长率为21.8%;合金断裂形式为韧性断裂,断口上分布着大量细小的韧窝。

TiC/Al-4.5Cu原位复合材料的相结构特征

采用熔体接触反应法制备了TiC/Al-4.5Cu复合材料,通过光学显微镜、透射电镜等,对TiC颗粒增强Al-4.5Cu原位复合材料的相结构进行分析。结果表明,5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料的主要增强相为TiC;TiC弥散分布在α-Al基体中,与基体结合良好且界面光滑。在5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料中TiC呈球形或近球形,颗粒细小,其尺寸约为0.1～0.5μm;而在5%TiC/Al-4.5Cu-ХMg原位复合材料中TiC呈规则六边形,颗粒较大,其尺寸约为0.5～0.8μm。

Al_2O_3/Al-4.5Cu-Ce合金复合材料的界面现象

本研究采用座滴法和电子探针探讨了Al-4.5Cu-Ce合金的表面张力及其与Al_2O_3的界面润湿性、界面结构、界面结合方式和强度。得出:饰降低Al—4.5Cu合金的表面张力,提高Al_2O_3/Al-4.5Cu合金的润湿性和界面剪断应力;铈改善润湿性的机制是在界面上的吸附与富集,未发现铈与Al_2O_3的界面反应产物,界面仍属于直接结合界面。

原位增强TiB_2/Al-4.5Cu复合材料热裂倾向的研究

通过混合盐反应制备了原位增强TiB2/A l-4.5Cu复合材料。利用ZXD-3型合金铸造性能多功能测试仪等,对材料的收缩应变和热裂抗力进行了测试,同时还利用液淬法测试了复合材料的凝固行为。结果表明:随着混合盐含量的提高,复合材料的热裂抗力增加明显,至混合盐含量到达10%时材料中已没有发现热裂纹;另外混合盐的加入,改变了原A l-4.5Cu的凝固方式,它使复合材料的凝固相对于A l-4.5Cu提前并且均匀化,也细化了晶粒。

Ti和脉冲磁场对Al-4.5Cu合金凝固组织的影响

对比研究了未处理、Ti处理、脉冲磁场处理、Ti-脉冲磁场复合处理对Al-4.5Cu合金凝固组织的影响,同时对比了复合处理条件下不同的脉冲电压对合金凝固组织的影响。研究表明:Ti处理、脉冲磁场处理和复合处理均可以细化合金凝固组织,且复合处理的细化效果最为显著。复合处理条件下,在0~270 V范围内,随着脉冲电压的增加,合金凝固组织逐渐细化,合金的第二相分布情况基本与晶粒大小对应,即晶粒越小,第二相分布越均匀。

原位增强Al-4.5Cu合金的高温干摩擦磨损行为研究

采用混合盐反应法制备了（TiB2＋Al3Ti）／Al-4．5Cu原位复合材料，研究了高温下载荷和温度对该复合材料同球磨铸铁对磨时干摩擦磨损行为的影响。结果表明，高温下（100—250℃）（TiB2＋Al3Ti）／Al-4．5Ca复合材料的耐磨性优于基体合金；200℃、载荷低于30N时，复合材料的磨损量增长缓慢，但随载荷增大至60N，其磨损量增长迅速；载荷为30N、试验温度超过200℃时，复合材料的磨损量大幅度上升。复合材料在于摩擦条件下较适宜在低于200℃下工作。