Modeling and Simulation of ΔH in Solid State Synthesis of Nanocomposites Al-Cu-Zr

Amorphous structure generated by high-energy ball miller(BM)is often used as a precursor for generating nanocomposites through controlled devitrification.The amorphous forming composition range of ternary Al-Cu-Zr system was calculated using the extended Miedema’s semiempirical model.Eleven compositions of Al-Cu-Zr system showed a wide range of negative enthalpy of mixing(-ΔH^(mix))and amorphization(-ΔH^(amor))among the constituent elements was selected for synthesis by BM.They yielded either nanocomposites of partial amorphous and crystalline structure or no amorphous phase at all in the as-milled condition.The Al_(88)Cu_(6)Zr_(6) alloy with relatively small negativeΔH^(mix)(-0.4 kJ/mol)andΔH^(amor)(-14.8 kJ/mol)became completely amorphous after 120 h of milling.

旋转磁场对Al-Cu-Mn-Zr-V合金组织和性能的影响

以Al-Cu-Mn-Zr-V合金为研究对象,在合金凝固过程中进行旋转磁场处理,研究不同强度的磁场电流对Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着磁场电流的增加,合金的凝固组织呈现先细化后粗化的趋势,力学性能呈现先增大后减小的趋势,但均优于未处理的合金。旋转磁场处理后的合金晶界处的第二相分布更加密集,综合性能显著提升。当磁场电流为160 A时,Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的改善效果最为显著,其平均晶粒尺寸为90.5μm,抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为243.16 MPa和11%。

双阶段均匀化对铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金Al_(3)Zr析出的影响

研究了均匀化制度对双辊铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金Al_(3)Zr相析出行为及再结晶的影响,以及Al_(3)Zr析出和再结晶程度对合金力学性能和耐晶间腐蚀性能的影响.结果表明,相比于传统的单阶段均匀化,双阶段均匀化的第一阶段为Al_(3)Zr的析出提供了更大的形核驱动力和更多的非均匀形核质点,促进了Al_(3)Zr的析出.此外,不同的升温速率对Al_(3)Zr的析出也有影响,缓慢的升温速率有利于细化Al_(3)Zr尺寸,增加Al_(3)Zr的数量密度和体积分数.固溶处理时,Al_(3)Zr相f/r值的变化导致了不同的再结晶抗力,因此在T6处理后双阶段均匀化的试样再结晶组织比例降低,大角度晶界数量减少.Al_(3)Zr相f/r值以及显微组织的变化对合金力学性能的影响较小,显著提高了合金的抗晶间腐蚀性能.

Zr对铸造Al-Si-Cu-Mg合金时效硬化行为的影响

利用硬度测试、拉伸测试、DSC、TEM等手段研究了不同Zr含量对铸造Al-Si-Cu-Mg合金的强化相时效析出的影响。结果表明:Zr在不同时效期间的作用不同,前期推迟GP1区的形成,峰值时效期间促进富Cu相的析出,时效后期抑制富Cu相向平衡相转变;Zr的加入提高了合金的力学性能。

均匀化退火工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr高强合金第二相的影响

研究了不同工艺均匀化退火过程中Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中组织、低熔点结晶相和弥散相的演变规律。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金中主要结晶相为AlMgZnCu四元相,均匀化退火后该相部分消除。均匀化退火过程中,随着温度的提高及时间的延长,合金中的非平衡结晶相逐渐溶解,未溶结晶相的体积分数降低。弥散相Al3Zr的尺寸及分布取决于均匀化退火过程中的升温速度,在缓慢升温条件下,弥散相Al3Zr的尺寸细小,分布比较弥散,密度高,合金的电导率最低;随着升温速度提高,Al3Zr相的析出数量减少,尺寸增加,析出相的密度降低,合金的电导率升高。二段均匀化退火后,弥散相Al3Zr的尺寸更加细小,密度更高,平均直径为15 nm,密度为1.27×10^(15)/cm^(3)。

预处理对喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al_(3)Zr粒子析出及再结晶行为的影响

本文为探究如何调控喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al_(3)Zr粒子的析出以及其析出机制,通过扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射研究了预处理对喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al_(3)Zr粒子的析出行为及其对再结晶的影响。研究结果表明,喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al_(3)Zr粒子存在分布不均匀,其粒子数量密度在Zr原子过饱和度高的晶内更高,在过饱和度低的晶界附近更低;晶界附近和晶内均存在局部无沉淀析出带,且晶界附近存在少量粒子线性团簇。在均匀化过程中Zr原子与位错攀移之间发生交互作用使得Al3Zr粒子析出。在均匀化前热变形预处理增加了基体中位错数量进而促进了Al_(3)Zr粒子析出,改善了粒子分布,抑制了局部无沉淀析出带。相比于(573 K/12 h)退火预处理和673 K下压缩10%预处理,673 K下压缩30%预处理试样中Al3Zr粒子密度更高,分布更均匀,尺寸更小。经过热压缩和固溶处理后,3种热压缩试样大角度晶界占比分别为30.3%、21.6%和17.3%。本研究将为喷射沉积Al-Cu-Li合金的研发提供依据。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金局部腐蚀过程:从点蚀到晶间腐蚀的转变

时效对Al-7.82Zn-1.99Mg-2.41Cu-0.12Zr合金局部腐蚀模式及过程有重要影响。合金在欠时效状态下,晶界析出相尺寸小,分布连续性高,L_(GBPs/GB)为0.75,主要的腐蚀形式是晶间腐蚀。而在双级时效和回归再时效状态下,晶界析出相尺寸大,分布连续性低,L_(GBPs/GB)小于0.5,晶间腐蚀被抑制,合金主要的腐蚀形式是点蚀。随着浸泡时间的延长,峰时效状态合金的腐蚀模式由点蚀向晶间腐蚀转变。点蚀起始于Al_(7)Cu_(2)Fe粒子,其尺寸越大,与基体的电位差越大,表明较大的Al_(7)Cu_(2)Fe粒子更容易引起点蚀。在腐蚀初期,合金表面发生点蚀,Al和Mg元素在Al_(7)Cu_(2)Fe粒子周围优先溶解。随着浸泡时间的延长,合金表面发生晶间腐蚀。

Zr和V对铝铜合金力学性能的影响

为寻找一种低热裂倾向的高强韧铸造铝合金材料 ,研究了锆和钒对铝铜系HA合金力学性能的影响规律。试验结果表明 ,添加适量的钒可以显著提高材料的抗拉强度和伸长率 ;

Cu-Zn-Al-Zr甲醇合成催化剂的UVDR、TPD和TPR表征

在 Cu- Zn- Al甲醇合成催化剂中添加适量的氧化锆助剂 ,制得 Cu- Zn- Al- Zr催化剂及表征其特性 .实验结果表明 ,Cu- Zn- Al- Zr催化剂最佳反应温度为 2 30℃ ,比 Cu- Zn- Al低约 10℃ ;热处理前后甲醇得率分别比 Cu- Zn- Al高 16%和 38% .UVDR表征显示 ,反应后催化剂在 5 98nm处观测到在 Zn O晶格介面上的 Cu+;CO- TPD表征显示 ,经 4 5 0℃热处理后的催化剂只在 182℃～ 197℃处出现一个由 Cu0 位贡献的吸附峰 ,热处理前在 2 61℃～ 2 74℃处由 Cu+位贡献的吸附峰消失 .Cu-Zn- Al- Zr催化剂对 CO的吸附量和 Cu+含量均大于 Cu- Zn- Al催化剂 。

微量Sc对Al-Cu-Li-Zr合金的微观组织和拉伸性能的影响

研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Zr合金微观组织和拉伸性能的影响。结果表明:添加0.1%Sc(质量分数,下同)能消除铸态合金的枝晶组织,细化合金的晶粒。合金铸锭在随后的均匀化和热加工加热过程中,析出细小、弥散的次生Al3Sc质点,这种质点强烈地钉扎合金中的位错和亚晶界,从而有效地抑制合金的再结晶,具有亚结构强化和直接析出强化作用。加入微量Sc后,Al-Cu-Li-Zr合金的强度大大提高,并且合金的塑性也得到明显改善。

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。

Al-Cu-Li-Mn-Zr-Ti合金在均匀化过程中的组织演变(英文)

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)和差示扫描热分析法(DSC)研究Al Cu Li Mn Zr Ti合金在均匀化过程中的组织转变。结果表明,实验合金的铸态组织中存在严重的枝晶偏析,晶界处存在大量的共晶相,主要合金元素沿枝晶区域呈周期性分布。合金中的主要未溶相为Al2Cu相,过烧温度为520°C;均匀化过程中,随着温度的升高和时间的延长,晶界处的第二相逐渐溶入基体中,晶界逐渐变得稀疏;合金的均匀化过程可以用一指数方程描述;实验合金适宜的均匀化制度为(510°C,18 h),这与采用均匀化动力学方程计算的结果基本吻合。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金在铸态和均匀化条件下的组织(英文)

采用普通半连续铸造技术(DCC)制备了Al-Zn-Mg-Cu-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金,研究了微量元素Er对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态和均匀化态组织的影响。结果表明:添加0.5%Er后,合金的晶粒尺寸增大且为粗大的树枝晶。在合金凝固过程中,大部分元素Er在晶界处形成三元合金相Al8Cu4Er。经过均匀化处理后,两种合金晶界处的MgZn2相几乎全部回溶。但是在含Er合金中,由于Al8Cu4Er相的回溶温度约为575℃,所以均匀化处理不能有效地消除Al8Cu4Er相。

热处理对含钪Al-Cu-Li-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸实验,研究了固溶热处理制度和时效前预变形对Al-Cu-Li-Sc-Zr合金拉伸力学性能和显微组织的影响。结果表明,适当提高固溶温度或延长固溶时间可以促进过剩相的溶解,提高合金的强度和塑性;时效前适量的预变形促进T1相的大量、弥散、细小析出,显著提高合金强度。过大的预变形量使T1相变得粗大且分布不均匀,合金强度降低。合金适宜的固溶制度为530℃保温60 min,冷水淬火,适宜的预变形量为3.5%。

含钪Al-Cu-Li-Zr合金的组织与性能

为了研究微量Sc对Al-3．5Cu-1．5Li-0．12Zr合金组织与性能的影响，采用铸锭冶金法，制备了4种不同Se含量的Al-3．5Cu-1．5Li-0．12Zr合金．采用室温拉伸力学性能实验、金相显微镜和透射电镜研究了微量Sc对Al-3．5Cu-1．5Li-0．12Zr合金微观组织和拉伸性能的影响．结果表明：添加0．1％Sc能消除铸态合金的枝晶组织，有效地抑制了再结晶的发生，具有一定的强化作用和明显的增塑效应；添加0．15％Sc和0．25％Sc能显著细化合金铸态的晶粒组织，但添加0．15％Sc不能抑制合金固溶过程中再结晶；添加0．25％Sc会促进合金固溶过程中的再结晶，从而降低合金的强度．合金中较适宜的Sc加入量为0．10％～0．15％，此时合金既具有较高的强度，又兼具较好的塑性．

添加Cr和Yb对Al-Zn-Mg-xCu-Zr超强铝合金组织与性能的影响

通过力学拉伸、晶间腐蚀、剥落腐蚀与应力腐蚀测试,结合金相、扫描电镜以及透射电镜等分析手段,对比研究不同Cu质量分数（0.8%~2.2%）的Al-Zn-Mg-Cu-Zr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb合金组织和性能的影响规律。研究结果表明：与Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金相比,复合添加Cr和Yb的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb合金,可显著抑制再结晶和晶粒长大,充分保持基体的形变亚结构,提高合金的力学性能和抗腐蚀能力。降低Cu质量分数,2种合金的残余结晶相数量减少,力学性能提高,但Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金抗腐蚀性能逐渐降低,Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb合金抗腐蚀性能先升高后降低。在铜质量分数（0.8%Cu）较低时,与Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金相比,复合添加Cr和Yb的合金,保持了超高强度性能,且抗腐蚀性能大幅度提高。

非晶合金Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5在3.5%NaCl溶液中的电化学行为

利用电化学极化曲线方法和电化学阻抗（EIS）技术研究了非晶合金Zr55Al10Cu30Ni5在3.5％NaCl溶液中的电化学行为.极化曲线测试结果表明,非晶合金Zr55Al10Cu30Ni5在3.5％NaCl溶液中具有很好的耐蚀性能,阳极过程表现出钝化的特征,当极化电位很高时,非晶合金出现了点腐蚀.电化学交流阻抗测试表明,在阴极极化、开路电位和钝化电位下,非晶合金的Nyquist图由单容抗弧构成,具有很高的电荷转移电阻,表现出优良的耐蚀性,在点蚀电位附近和点蚀电位区EIS分别有两个时间常数和三个时间常数.非晶合金在3.5％NaCl溶液中浸泡12h后,耐蚀性能有所下降.

电磁铸造对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金微观组织及晶内固溶度的影响

分别采用电磁铸造和普通连铸技术制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金,研究电磁场对合金显微组织、合金元素晶内固溶度的影响。结果表明:采用电磁铸造技术制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金具有良好的表面质量和内部组织;电磁场显著提高合金元素在晶内的固溶度,减小了微观偏析程度。相对于普通连铸,电磁铸造法制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的晶粒平均尺寸从68μm减小到53μm,Zn、Mg和Cu元素的晶内相对溶质固溶度分别由56%、62%和25%提高到79%、74%和44%。

含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的回归再时效处理制度

采用透射电镜分析、力学拉伸性能测试和电导率测试,研究不同回归再时效(RRA)处理制度对含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能的影响。结果表明:采用120℃,24h预时效+180℃,30min回归处理+120℃,24h终时效的RRA处理工艺,可以使合金获得理想的力学性能和抗应力腐蚀性能;与T6态相比,该工艺获得的合金强度仅略微下降,而电导率则大大提高;含Sc超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金经RRA处理后,晶内含大量均匀细小的η′相和少量的η平衡相,合金晶界处的平衡相粗化明显,呈现断续、孤立分布;与T6态处理的合金相比,无沉淀析出带变宽;其晶内析出相与T6峰值时效态的类似,晶界组织与双级过时效态的组织类似。

微量钪对Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了2种合金不同处理态的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能和电导率。结果表明:添加微量Sc可以明显细化合金的铸态晶粒,显著提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的力学性能和电导率,其作用机理主要为Al3(Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。