热处理对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金耐蚀性能的影响

对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金进行了不同方式的热处理。利用电化学测试研究了不同热处理状态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,并通过扫描电镜、能谱以及X射线衍射分析了合金腐蚀形貌及腐蚀产物的成分。结果表明:经固溶处理和时效处理后,合金的耐蚀性能有所提高,并且固溶态的Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金有着最佳的耐蚀性能;合金的腐蚀特征为丝状腐蚀,腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)。

锡添加量对铸态Mg-3Al-0.5SiO_(2)合金显微组织和力学性能的影响

以纯镁锭、纯铝锭、纯锡锭、纳米SiO_(2)粉末为原料熔炼铸造Mg-3Al-0.5SiO_(2)-xSn(x=0,1,3,5,7,10,质量分数/%)合金,研究了锡添加量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着锡添加量的增加,粗大的Mg_(2)Si初生相逐渐转变为块状或针状相,Mg_(2)Sn相含量增加,当锡质量分数为5%时,Mg_(2)Sn相分布最均匀,尺寸最小;合金的强度和断后伸长率均随着锡添加量的增加呈先升高后降低的趋势,断裂方式先由脆性断裂向韧性断裂转变,再向脆性断裂转变;当锡质量分数为5%时,合金具有最佳的室温拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别为145.6 MPa,98.7 MPa,7.12%,断裂方式为韧性断裂。

时效工艺对Al-0.55Mg-0.76Si铝合金断裂行为的影响

【目的】了解时效制度对Al-0.55Mg-0.76Si铝合金挤压型材焊接结构件断裂行为的影响,该文为提高焊接结构件断裂行为提供理论依据。【方法】以Al-0.55Mg-0.76Si铝合金挤压型材焊接结构件为研究对象,经不同时效制度处理,采用金相组织、SEM,EDS,室温拉伸、折弯等检测手段对其断裂行为进行分析。【结果】结果表明,双级时效处理后,第二相明显增多;随着时效时间的延长,第二相出现粗化现象;经微区表面成分分析可知,第二相为Mg,Si相;双级时效制度下的Al-0.55Mg-0.76Si铝合金焊接结构件强度和断后伸长率较单级时效高;断口形貌由塑性-脆性断裂转变为塑性断裂;双级时效制度下的Al-0.55Mg-0.76Si铝合金焊接结构件折弯角度较单级时效高,裂纹由沿晶断裂逐渐转变为穿晶断裂。时效制度为150℃×1 h+180℃×5 h时,强度最高,屈服强度为191.2 MPa,抗拉强度为218.4 MPa;塑性较好,断口形貌为塑性断裂,折弯件外表面裂纹长度变短,为109μm,内表面裂纹为穿晶断裂。【结论】综合分析可知,时效制度为150℃×1 h+180℃×5 h时,Al-0.55Mg-0.76Si铝合金挤压型材焊接结构件强度和塑性最好,为最佳的工艺制度。

Y/Al-5Ti-1B复合变质对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响

在传统铸造Al-Si合金中存在的粗大树枝晶α-Al相以及针状共晶Si严重割裂基体,显著降低合金的力学性能。为细化Al-Si合金的组织,提升其力学性能,本文使用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)以及万能材料试验机,研究了不同添加量Y/Al-5Ti-1B变质剂(Al-5Ti-1B均为2%,稀土Y分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,质量分数)对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响,并探究了其对Al-7Si合金的变质机理。实验结果表明,当Al-5Ti-1B含量为2%、稀土Y含量为0.4%时,变质效果最佳,共晶Si由粗大针状变为细小颗粒状,长和宽分别减小至2.7和0.8μm,相较于未经变质处理的Al-7Si合金,减小了90.6%和4.7%。合金抗拉强度由原来的168.1 MPa提升至209.1 MPa,增加了24.4%。同时伸长率从6.23%提升至9.62%,增长了54.4%。此外,合金的断裂方式也从脆性断裂转变为韧-脆混合断裂。

铒/钪-锆微量添加对Al-5Mg-3Zn合金热轧态组织和性能的影响

向Al-5Mg-3Zn合金中分别复合添加了锆(0.1%,质量分数,下同)和铒(0.2%)、锆(0.1%)和钪(0.2%),并进行热轧,研究了铒-锆、钪-锆微量添加对合金显微组织、拉伸性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:复合添加锆-铒或锆-钪元素能使合金热轧后保留更多变形组织,抑制合金的动态再结晶,且锆-钪元素的抑制作用强于锆-铒;热轧态Al-5Mg-3Zn合金晶内出现少量尺寸较大的T相,热轧态Al-5Mg-3Zn-0.2Er-0.1Zr、Al-5Mg-3Zn-0.2Sc-0.1Zr合金晶内除了T相,还分别存在Al3(Er,Zr)相和Al3(Sc,Zr)相,3种试验合金晶界处均无析出相和沉淀析出带;相比热轧态Al-5Mg-3Zn合金,热轧态Al-5Mg-3Zn-0.2Er-0.1Zr合金抗拉强度、屈服强度分别提升了9.3%,34.3%,热轧态Al-5Mg-3Zn-0.2Sc-0.1Zr合金分别提升了24.8%,35.6%;3种热轧态试验合金均保持良好的耐腐蚀性,热轧态Al-5Mg-3Zn合金的耐腐蚀性能更优。

高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金均匀化退火制度研究

研究了不同单级均匀化退火制度对高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织的影响。通过对第二相及共晶组织的演化规律分析获得了合金较为理想的单级均匀化退火制度。组织分析发现,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金中第二相主要为片层状的T(AlZnMgCu)相,以及片层间与T(AlZnMgCu)相共生的Al_(2)CuMg相,过烧温度为476℃。在465、470、475℃三种温度下开展的单级均匀化退火处理研究结果表明,在过烧温度下进行单级均匀化退火处理很难将共晶组织完全消除。本研究确定的较为理想的均匀化退火制度为475℃96 h,在此制度下的第二相残留数量最少、形貌圆滑,且共晶组织体积分数最低为0.5%。

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%。

超声处理对Mg-9Al-1Si合金第二相形貌及力学性能的影响

利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金,通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM、XRD、SEM、拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明:未经超声处理时,α-Mg基体呈粗大的树枝晶,粗大汉字状Mg_(2)Si相有明显的团聚现象,β-Mg_(17)Al_(12)相以断续网状沿枝晶界分布;超声处理能显著细化合金微观组织,α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状,汉字状Mg_(2)Si相被细化,变为长条状或细线状,分布变得均匀;β-Mg_(17)Al_(12)相网状趋势弱化,边界处出现大量层片状β-Mg_(17)Al_(12)相。随着超声时间增加,超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善,但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此,超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善,且随超声作用时间先增后降,其中超声处理20 min时提升最大,相较于未超声处理合金分别提高了72、74 MPa和2.31%。

Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金组织及性能的影响

本文研究了不同Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金的强化机理,采用金相实验、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对显微组织进行观察,并通过EBSD分析了Sm含量对合金显微组织的影响。本文主要是对不同Sm含量的Mg-6Al-2Sr铸态合金进行挤压实验。结果表明:随着Sm含量的增加,生成的Al_(2)Sm相在挤压的作用下破碎,并且沿挤压方向在晶界处均匀弥散,阻碍晶粒长大;继续不断增加Sm,使得在晶界处Al_(2)Sm相增多聚集,反而对合金力学性能产生不利影响;当Sm含量为1.5 wt%时,合金的平均晶粒尺寸最细小,其抗拉强度、屈服强度和伸长率达到297.9 MPa、257.8 MPa和21.3%,硬度达到HV78.9,较Sm含量为0 wt%的合金,抗拉强度提升了15.6%,屈服强度提升了34.6%,伸长率提升了34.8%。

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。

Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金固溶时效处理工艺研究

采用显微组织观察、硬度测试等手段研究了不同固溶、时效处理对Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金组织和硬度的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金经过430℃×2 h+565℃×4 h固溶后,合金中β-Mg_(17)Al_(12)相完全溶入基体,稀土相呈短棒状在Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金基体中弥散分布,合金晶粒没有明显长大。再对其进行230℃不同时间的时效处理,随着时效时间的增加,Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金中析出第二相数量逐渐增加,最终细小的第二相在局部富集,合金的硬度先增加后降低。Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金的最佳固溶时效工艺为430℃×2 h+565℃×4 h固溶+230℃×16 h时效。

高性能Al-5Mg-2Si-xCe合金的制备及其力学性能研究

以Al-5Mg-2Si合金为基体合金,通过掺杂稀土Ce元素对合金进行改性,制备了不同Ce掺量的Al-5Mg-2Si-xCe(x=0,0.2,0.4和0.6)合金。采用XRD、SEM、EDS和力学性能分析等方式,研究了合金的结构、微观形貌和力学性能。结果表明,Al-5Mg-2Si-xCe(x=0,0.2,0.4和0.6)合金主要由α相组合而成,掺杂Ce元素后出现了Al_(8)CeFe_(4)三元含铁相的化合物,说明Ce具有促进β-Fe相转化成α-Fe相Al_(8)CeFe_(4)的作用;不掺杂Ce元素的Al-5Mg-2Si合金的枝晶排列紊乱且尺寸较为粗大,掺入稀土Ce元素后,枝晶的排列得到了明显改善,并且随着Ce掺量的增加,晶粒逐渐细化,分布更为均匀,α-Al的尺寸也逐渐缩小;当Ce掺量为0.4%(质量分数)时,合金的抗拉强度和延伸率均达到最佳,分别为133.70 MPa和1.64%,相比Ce掺量为0时,分别增长了26.49%和115.79%;未掺杂Ce的合金主要为解离断裂,掺入Ce后,合金的断裂方式主要为延晶断裂,且断口处晶粒均较为完整未被拉裂。

Zr含量对汽车车身用Al-0.36Mg-1.23Si合金板材组织及性能的影响

借助OM,TEM观察,拉伸和杯突试验研究w(Zr)≤0.29%对T4P态Al-0.36Mg-1.23Si合金板材显微组织、成形性和烤漆硬化性的影响.结果表明,当w(Zr)≤0.15%时,Zr以40~50 nm的(AlSi)3(Zr_(x)Ti_(1-x))弥散相粒子存在于铝基体中,粒子数量随Zr含量增加而增多,Zr质量分数超过0.22%,板材中出现3~23μm的(AlSi)3(Zr_(x)Ti_(1-x))初生相.添加0.15%Zr使板材的再结晶晶粒从无Zr板材的55μm细化至20μm,Zr含量继续增加,晶粒无明显变化.Zr含量增加,T4P态板材的强度略有增大,延伸率先保持不变后逐渐减小,n_(10-20),r_(10)和I_(E)值基本不变.含Zr合金板材经模拟烤漆后的屈服强度增量均超过86 MPa,但Zr含量增加对合金板材的烤漆硬化性无明显影响.

均匀化处理对Al-5.6Mg2Si合金耐静态腐蚀性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜等测试手段研究了均匀化处理对Al-5.6Mg_(2)Si合金耐静态腐蚀性能的影响。结果表明:均匀化处理提高了Al-5.6Mg_(2)Si合金凝固组织的均匀化程度,降低了易于发生原电池现象的点敏感度,使该合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能提高。对比未经均匀化处理的Al-5.6Mg_(2)Si合金,其平均晶粒尺寸由42.5μm变成16.4μm,约为未均匀化处理的38.6%;Mg_(2)Si相体积份数由61.72%降低到57.20%,为未均匀化处理的92.7%,其平均腐蚀速率由0.38180g/m^(2)·h减小到0.00807g/m^(2)·h,约为未均匀化处理时的2.11%。

Sc含量对含Zr的Al-0.36Mg-1.23Si合金板材组织和性能的影响

利用OM、TEM,拉伸试验机和杯突试验机研究了添加质量分数(下同)0.15%的Zr及同时添加不超过0.09%Sc的T4P态Al-0.36Mg-1.23Si合金板材显微组织、成形性和烤漆硬化性。结果表明:Al-0.36Mg-1.23Si、Al-0.36Mg-1.23Si-0.15Zr、Al-0.36Mg-1.23Si-0.15Zr-(0.03~0.09)Sc合金板材基体中弥散相粒子分别为(Al, Si)_(3)Ti相、(Al, Si)_(3)(Zr, Ti)相以及(Al, Si)_(3)(Zr, Sc, Ti)相。添加0.15%Zr将T4P态Al-0.36Mg-1.23Si合金板材的等轴状再结晶晶粒尺寸由53μm细化至23μm,再添加0.03%~0.09%Sc后,板材的再结晶晶粒略微细化至20μm左右。Sc含量增加,T4P态Al-0.36Mg-1.23Si-0.15Zr合金板材的屈服强度和抗拉强度均略有降低,断裂伸长率、n_(10~20)值、r_(10)值和杯突值I_(E)均无明显变化,板材再经2%的预拉伸和170℃30 min模拟烤漆处理后的烤漆硬化性逐渐降低。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

挤压变形Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金的显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼炉熔铸了Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金,对该合金进行了挤压变形,采用OM、SEM、XRD、EDS等检测了挤压态合金的显微组织,室温拉伸试验测试了挤压态合金的力学性能,并观察了断口形貌。结果表明,挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金由基体α-Mg和少量的AlLi相组成,晶粒尺寸细小。挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金具有较高的力学性能,抗拉强度达到260 MPa,伸长率为20.7%,断口主要由韧窝组成,合金具有较好的韧性。

Bi对Al-5Mg-2Si-0.6Mn合金的组织及力学性能的影响

研究了Bi含量对Al-5Mg-2Si-0.6Mn合金铸态组织、相结构和成分、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,当Bi含量为0.3%时,具有最明显的变质效果。Bi富集在共晶Mg2Si生长界面前端产生成分过冷,减小了液相的实际过冷度,使共晶Mg2Si的生长速度被限制,共晶Mg2Si相从变质前的粗纤维状转变成细小的点状纤维。合金的力学性能显著提高,抗拉强度、伸长率分别由未变质的205 MPa、2.8%增加至240 MPa、5.3%,分别增加了17.1%、89.3%。

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入少量的Sb（0．25％～0．75％）能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α（Mg）基体组织，并在合金中形成Mg1Sb2相，提高合金的力学性能：当Sb含量为0．25％时，Mg2Si颗粒显著细化；当Sb含量为0．75％时，α（Mg）基体组织的细化效果最佳，形成了细小、均匀的α（Mg）等轴晶组织，此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值；当Sb含量大于0．75％时，Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化，导致材料力学性能迅速下降。

Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中Mg_2Si相颗粒的球状化

实验研究了Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中汉字状Mg2Si相颗粒的球化现象及其工艺参数对球化的影响。结果发现:Si沿Mg/Mg2Si界面扩散,使粗大的汉字状Mg2Si颗粒发生部分溶断,并依靠自发球化的趋势通过向未溶的粒状Mg2Si扩散聚集完成球化;最佳球化工艺为420℃保温16h。