微量Ag对Al-Cu-Mg-Mn-Zr合金组织与耐热性能的影响

通过力学性能测试、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜观察,研究微量Ag对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.3Mn-0.15Zr合金薄板力学性能和显微组织的影响。结果表明,加入微量Ag后,提高合金的时效硬化能力,缩短峰时效时间。合金的室温抗拉强度和高温耐热性能得到提高,合金力学性能提高的原因在于析出一种更细小弥散的片状Ω相。未添加Ag的合金析出强化相为θ′相和少量S′相;添加Ag后,主要强化相为Ω相和少量θ′相。经固溶时效处理后,两种合金均发生完全再结晶。

Sc、Zr对Al-Mg-Mn合金再结晶行为及内耗性能的影响

为了研究微量Sc、Zr在Al-Mg-Mn合金中的作用,采用铸锭冶金方法制备了Al-6.0Mg-0.5Mn-(Sc、Zr)合金,通过光学显微镜、显微硬度、透射电镜组织观察和低频扭摆法测量内耗方法研究了微量Sc、Zr对Al-6.0Mg-0.5Mn的组织、再结晶行为及内耗性能的影响.研究表明:添加质量分数为0.21%Sc和0.15%Zr可显著细化Al-6.0Mg-0.5Mn合金铸态组织;粒状Al3Sc1-xZrx相对位错、晶界有强烈钉扎作用,抑制合金再结晶;冷变形后的Al-6.0Mg-0.5Mn-0.21Sc-0.15Zr合金的内耗表现出非线性特征,频率越低或温度越高,合金内耗Q-1越大.在频率为1Hz、应变振幅为4.6×10-5下,冷变形Al-6.0Mg-0.5Mn-0.21Sc-0.15Zr合金升温Q-1-T曲线上在326℃时产生内耗峰,该峰可由Al3Sc1-xZrx沉淀粒子与位错脱钉机制解释.微量Sc、Zr可以细化Al-Mg-Mn合金组织,抑制合金的再结晶,导致合金在升温Q-1-T曲线上产生内耗峰.

热处理对含Ag耐热铝合金组织与性能影响

通过铸锭冶金及形变热处理,制备了一种含0.6Ag的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Mn耐热铝合金。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、差热分析及力学性能测试,研究了热处理工艺(包括均匀化处理、固溶及人工时效处理)对合金的组织与性能影响,并推导了其均匀化动力学过程。结果表明,理想的热处理工艺是均匀化制度为500℃×12h,固溶温度为525℃,人工时效制度为185℃×8h。通过优化热处理工艺,合金的室温抗拉强度达570MPa,伸长率在10%以上。

选区激光熔化高强Al-(Mn,Mg)-(Sc,Zr)合金成形性及力学性能

基于选区激光熔化(SLM)技术熔体急冷的特点,通过同时增加(Mn+Mg)和(Sc+Zr)合金化元素的含量,设计了SLM专用Al-(Mn,Mg)-(Sc,Zr)合金,系统研究了时效温度对合金组织和力学性能影响。结果表明,合金表现出良好的SLM成形性,不同激光扫描速率下制备样品的致密度均超过99.0%。样品具有典型的熔池状显微结构,熔池边界为等轴晶,熔池内部包含少量的柱状晶,晶粒的平均尺寸约为4μm。经低温(≤350℃)时效处理后,由于Al_(3)Sc纳米颗粒的大量析出,使得样品的力学性能大幅提升。样品的最大Vickers硬度为(218±5)HV,最大压缩屈服强度和抗压强度分别达到(653±3)和(752±7)MPa,所有样品的压缩延伸率均超过60%。合金的强度超过现有报道的大多数SLM成形铝合金及经T6处理的AA7075铝合金。多种强化机制共同作用使得SLM成形Al-(Mn,Mg)-(Sc,Zr)合金具有高强度。

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的断裂韧性

采用标准三点弯曲试样测试了Al-4.9Mg-0.6Mn-0.2Sc-0.1Zr合金热轧板L-T和T-L取向平面应变断裂韧度K IC,并对试样断口进行SEM和TEM分析。结果表明,Al-4.9Mg-0.6Mn-0.2Sc-0.1Zr合金热轧板L-T和T-L取向K IC值分别为32.66 MPa·m1/2和32.03 MPa·m1/2,两者相差2%,表明试验合金平面应变断裂韧性各向异性差别较小。L-T和T-L取向的断口表面主要由韧窝和撕裂棱组成,属于韧窝型塑性断裂,说明试验合金韧性比较高。T-L取向断面裂纹的扩展方向与轧制方向一致,裂纹沿着第二相粒子形成的断裂通道扩展,断口上韧窝排列具有明显的方向性;而L-T取向的裂纹扩展方向垂直于轧制方向,断口韧窝排列方向性不明显。粗大的Al6Mn相作为裂纹的萌生源对断裂韧性有不利影响,微米级Al6Mn相粒子也可以形成微裂纹,而纳米级Al3Sc相粒子通过钉扎位错和晶界可以稳定材料微观结构,减小亚晶界前沿位错堆积密度,故可以改善试验合金热轧板的断裂韧性。