不同Mg/Li比对粉末冶金Al-Mg-Li合金显微组织及力学性能的影响

采用粉末冶金工艺和热挤压方法制备了Al-Mg-Li合金,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸试验机对合金的微观组织、断口形貌和力学性能进行了分析。研究了不同Mg/Li比(1.3、1.8、2.5)对合金在烧结态、挤压态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。结果显示,随着Mg/Li比的增加,烧结态合金的相对密度增加,表明Mg元素对烧结过程具有促进作用。对于挤压态Al-Mg-Li合金,随着Mg/Li比的增加,合金中含Mg的析出相逐渐增多,并聚集在晶界附近,力学性能得到了很大提高,抗拉强度由285 MPa增加至407 MPa。经T6热处理后,Al-Mg-Li合金的第二相主要由δ′相和T相组成,其中δ′相是主要的强化相,均匀分布在铝基体中,而T相在晶界处呈链状分布。研究表明,提高Mg/Li比可以提高Al-Mg-Li合金的抗拉强度和屈服强度,但延伸率可能会有所下降。T6热处理后Al-5Mg-2Li合金可达到抗拉强度532 MPa、屈服强度473 MPa、延伸率4.5%。

中间退火及轧制工艺对Al-Mg-Li合金塑性开裂及晶粒细化的影响

采用机械热处理法制备Al-Mg-Li合金细晶板材,研究预热温度、中间退火温度及转向轧制对板材塑性开裂及晶粒细化的影响。结果表明:板材在低温(≤300℃)轧制时往往开裂,将轧制温度提高到400℃,可获得无开裂的板材,但经再结晶退火后的晶粒组织粗大,约为16μm;降低中间退火温度虽然可以明显提高晶粒细化程度,但退火后采用单向轧制,当形变量较大时,板材会出现开裂问题;中间退火后采用转向轧制,不但大形变量下板材轧制不开裂,而且细化晶粒及减小板材厚度方向层状分布的程度,再结晶后2个表面层的晶粒细小等轴,平均晶粒粒径为9.26μm;中心层晶粒组织相对粗大略成扁平状,平均晶粒粒径为12.73μm,约占板材总厚度的1/5。

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析,研究时效工艺温度(120℃和160℃)对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状,存在一定数量的Al3Li(δ′)和Al2MgLi(S)相;经固溶和时效处理后,再结晶晶粒尺寸变大,主要析出相为δ′相S相;160℃时效处理容易加速时效析出行为,导致析出相粗化,强化效果减弱;经120℃/20h峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532MPa、475MPa和4.4%.

Al-Mg-Li(01420)合金的时效与断裂

本文研究了Al-Mg-Li(01420)超轻型合金的时效微观过程,指出δ’相尺寸与时效时间1/3次方成正比,PFz宽度与时效时间1/2次方成正比;进而分析了时效对合金变形机制及破断特征的影响,指出欠时效时,位错切过δ’相质点;过时效时,位错绕过δ’相质点。峰值时效时,处于位错切过与绕过机制过渡阶段。随时效温度升高和时效时间增长,亚晶界断裂比例增大,合金塑性降低。

Al-Mg-Li-Zr系合金熔铸工艺研究

对Ａｌ－ Ｍｇ－ Ｌｉ－ Ｚｒ 系合金在工业条件下的熔炼与铸造工艺进行了详细和研究，控制氧化是稳定成分、减少夹杂的关键；采用氩气与真空精炼相结合并辅以合理的铸造保护措施可有效地降低合金中的氢含量，控制Ｎ 详细的研究，文章认为控制Ｎａ 含量；选用适当的铸造参数和保证方式可减少铸锭开裂，提高铸锭质量．

铸造成型原位自生TiB_2/Al-Mg-Li复合材料热处理过程中的微观组织与力学性能演变

Al-Li合金具有低密度、高比强、高比刚的特点,在航空航天工业领域有着广阔的前景。Al-Mg-Li系合金中的Mg密度低,且可通过热处理进一步提高强度和硬度。为了进一步提高该材料的强度,制备了原位TiB_2/Al-Mg-Li复合材料。相比于Al-Cu-Li体系,针对原位TiB_2/Al-Mg-Li复合材料热处理的系统研究目前仍比较缺乏。通过原位自生混合盐法,制备了原位自生TiB_2/Al-4. 5Mg-2. 4Li复合材料。差示扫描量热(DSC)实验表明,复合材料中第二相开始熔化的温度为510℃;扫描电子显微镜(SEM)观察表明,原位TiB_2颗粒倾向于在晶界处形成团簇,热处理过程中基本不发生变化; SEM和电子能谱仪(EDS)扫描结果表明,该复合材料在500℃下固溶16 h后,合金元素Mg扩散充分,元素Mg偏聚基本消除; 185℃人工时效过程中,材料硬度有显著提升,时效24 h后达到峰时效状态,最大硬度为146. 2 HV10/15。

Al-Mg-Li合金焊接工艺及接头组织和性能研究

采用电子束流对Al-Mg-Li合金进行了焊接处理,研究了焊接工艺参数对Al-Mg-Li合金组织和力学性能的影响。结果表明,Al-Mg-Li合金母材中有沿轧制方向变形而拉长的晶粒,局部可见颗粒状Al3Li相;相同电子束流和焊接速度下,采用圆形扫描获得的焊接接头的室温拉伸性能要优于直线扫描焊接接头。当电子束流为7 mA,焊接速度为800 mm/min,采用圆形扫描方式时,合金焊接接头具有最高的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率,断裂位置处于热影响区,此时焊缝区主要由α-Al,Al Li,Al2Mg Li,Al3Zr和Al3Li相组成,弥散分布的纳米级强化相(Al3Zr和Al3Li相)可以起到良好的析出强化作用。

SLM成形Al-Mg-Li-Cu合金残余应力及组织性能

通过阿基米德排水法以及试验测试综合分析选区激光熔融成形Al-Mg-Li-Cu合金的致密度、微观形貌和硬度等组织性能特征,探究了打印参数对合金残余应力的影响。结果表明,当粉末层厚(T)、激光功率(P)、舱口间距(H)逐渐增加时,残余应力逐渐减小。当T、P、H一定时,残余应力随扫描速率的增加先减小后增大。在最佳打印参数如下:P为240 W、V为140 mm/s、H为100μm、T为50μm时,成形件的残余应力最小,为56.53 MPa,且致密度高,硬度(HV)为114。

Al-Mg-Li三元合金表面张力的估算

运用表面张力计算公式Butler方程,与过剩吉布斯自由能结合,计算了973 K温度下Al-Mg, Al-Li和Mg-Li二元体系的表面张力。结果表明,在铝熔体中分别加入金属镁或锂,合金表面张力随其含量增加而降低;在镁熔体中加入金属锂,合金表面张力随锂含量增加而降低。以此为基础,利用Chou模型计算得Al-Mg-Li三元合金的表面张力为0.326~0.851 N/m,随铝或镁含量增加表面张力增大,随锂含量增加表面张力减小。

Al−Cu−Li−Mg合金纳米相之间溶质配分行为的第一性原理研究

采用一性原理计算考察25种合金化元素在大多数商业牌号Al−Cu−Li−Mg合金中主要纳米相(δʹ-Al3Li、θʹ-Al2Cu、T1-Al6Cu4Li3和S-Al2CuMg)之间的溶质配分能和配分行为。计算结果表明,主合金化元素Li不能直接影响θʹ和S相,Cu不能直接影响δʹ相,Mg不能直接影响θʹ和δʹ相,但可以较弱地固溶于T1相。对于微合金化元素,Si是唯一一种可以固溶于4种纳米相的元素。Au能固溶于δʹ、θʹ和S相,Cd能固溶于δʹ、T1和S相,Zr能固溶于δʹ和T1相,Ni仅有微弱的趋势固溶于θʹ和S相。Ti、V、Zn、Ag和Mo只能固溶于δʹ相,而Cr、Mn、Fe和Co对这4种纳米相均没有直接影响。几乎所有的稀土元素均能强烈固溶于T1、δʹ和S相,但无法固溶于θʹ相。仅Sc略显特殊,对S相没有明显的固溶趋势。计算预测的溶质配分能构成了一个原型数据库,有利于指导和加速Al−Li合金及其他相关Al合金的设计。

铝合金对高氯酸铵反应特性的影响

为了研究推进剂中金属燃料对氧化剂高氯酸铵(AP)反应特性的影响,选取两种铝基金属燃料-铝锂合金和铝镁合金,借助TG-DSC、SEM、XRD以及自制燃烧实验装置等设备,对样品释能过程及反应特性进行了分析,并采用Kissinger法计算了样品的表观活化能。结果表明,铝锂合金对AP低温分解阶段和高温分解阶段皆存在抑制效果,使得其两个阶段的分解放热峰峰温升高;铝镁合金对AP低温分解阶段有较强的促进作用,使得AP低温分解峰峰温降至287.3℃。当加入铝锂合金后,AP低温分解表观活化能为129.7 kJ/mol,高温分解表观活化能约为247.0 kJ/mol;而加入铝镁合金后,AP低温分解表观活化能降为负数(-207.2 kJ/mol);AP/铝镁合金中AP的分解剧烈,样品燃烧时观察到了较大的气相火焰,其燃烧过程中铝、镁基本能完全反应,而AP/铝锂合金的燃烧产物检测到了铝单质。

Al-Zn-Mg-Cu-Li合金均匀化与固溶热处理工艺优化

本文研究了Al-7-4Zn-1-5Mg-1-7Cu-1-1Li(wt-%)合金在不同均匀化和固溶处理条件下的显微组织和力学性能。结果表明,该铝合金的铸态组织主要由α-Al基体、Li_(3)CuAl_(5)相和Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相构成。为充分溶解第二相,提高过饱和固溶度,需要改善该含Li合金的热处理工艺。优化后的热处理工艺为510℃/24 h均匀化处理加510℃/1 h固溶处理。对比发现,使用优化后的热处理工艺可明显减少该合金中第二相颗粒的含量,且不发生过烧。相比传统均匀化和固溶热处理制度(460℃/24 h+475℃/1 h),采用新的均匀化和固溶工艺后,合金120℃时效峰值硬度提升了34-3 HV,提升幅度约22%。

镁基层状复合板材微观组织与性能研究

实验采用轧制的方法制备了镁基层状复合板材。轧制、退火后,得到尺寸为0.87 mm/200 mm×630 mm的镁/铝(LA103Z/6013-T4)复合板。复合板材边部存在边裂,约10~15 mm,其余区域结合良好,无裂纹、分层、鼓包等缺陷。采用金相显微镜、SEM对LA103Z/6013-T4的界面进行微观检验,并通过拉伸实验和剪切实验检测复合板的强度和结合情况。实验结果表明,LA103Z与6013-T4的界面均匀一致,无分层、裂纹、熔化块等缺陷。Al、Mg元素的线扫描谱线呈现“X”形状,说明界面元素发生了扩散。拉伸实验结果显示复合材料的屈服强度为243 MPa,抗拉强度为273 MPa,伸长率为5%,说明该材料具有较高强度。剪切实验结果显示复合板的结合强度≥59 MPa。上述研究结果表明,LA103Z/6013-T4轧制复合板具有优良的强度和结合质量,可以进行工程应用。

基于PLC控制的1420铝合金电子束焊接接头的组织性能研究

采用光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等手段,研究了基于PLC控制的电子束焊接工艺参数下及固溶时效处理后1420铝合金焊接接头的显微组织、物相组成和力学性能。结果表明,热处理后焊接接头焊缝组织由热处理前的等轴树枝晶转变为等轴晶,而枝晶间和晶界附近的共晶组织转变为强化相的数量明显增多。圆形扫描条件下,电子束流为10mA,焊接速度为800mm/min为1420铝合金的最佳焊接工艺;在该工艺条件下,热处理后的焊接接头焊缝区存在细小的纳米级Al_3Li相、球形Al_2Zr相及短棒状A1_2MgLi相;热处理后其焊接接头的抗拉强度有所上升,屈服强度和断后伸长率都有所降低。

锂及其含锂合金的研究与应用现状

对锂、含锂及锂合金的研究情况进行总结,综述金属锂的制备工艺,Al-Li合金、Mg-Li合金的特性、性能改善途径及制备工艺,锂合金热电池阳极材料的研究概况。还阐述了含锂及锂合金的应用现状。

Mg-Li-Al合金阻尼性能的研究

研究了 Mg L i4Al和 Mg L i8Al合金的阻尼性能。结果表明 ,Mg- L i- Al合金的阻尼性能随锂含量的增多和温度的提高而明显增高。其中 Mg L i8Al合金的室温阻尼性能达到 Q- 1 =0 .0 1的高阻尼值。Mg L i8Al合金的阻尼明显大于Mg L i4Al合金的阻尼是由于 Mg L

退火温度对 Mg-Li／Al 复合板界面组织与结合强度的影响

通过温轧制备5083Al/Mg-9.5Li-2Al/5083Al复合板,经200℃～400℃退火1h处理,利用扫描电子显微镜(SEM)和EDS对所制备的复合板进行显微组织结构观察,采用粘连法测试退火复合板的结合强度。结果表明,200℃温轧可以制备出界面结合良好的5083Al/Mg-9.5Li-2Al/5083Al复合板;复合板在350℃以上退火可形成连续的扩散层,扩散层由靠近镁锂合金一侧的Mg17Al12相和靠近铝合金一侧的Al3Mg2相组成,Li原子固溶于Al3Mg2相中;结合强度测试结果表明,当退火温度为350℃时,界面结合强度最高,达到了20MPa。

Mg-Li-Al合金的力学性能和阻尼性能

研究了不同锂含量的Mg Li Al合金的力学性能和阻尼性能。结果表明 ,随锂含量的增加 ,Mg Li Al合金的密度和抗拉强度降低、塑性明显提高 ;而Mg Li Al合金的阻尼性能随锂含量的增多和温度的提高而明显增高 ,其中Mg 8Li 1Al合金的室温延伸率为 35% ,室温阻尼性能高达 0 .0 1。Mg 8Li 1Al合金的阻尼明显大于Mg 4Li 1Al合金的阻尼 ,是由于Mg 8Li 1Al合金具有α +β双相共晶混合组织 ,α和β相的相界面在循环载荷下产生微滑移 ,而形成相界阻尼 ;而Mg 4Li 1Al合金中只存在α单相组织。

Ca对超轻Mg-Li-Al合金显微组织和力学性能的影响

本试验熔制了Mg-5,9,16%Li-2%Al合金,研究了添加不同Ca含量对合金组织和性能的影响。通过显微观察可知,元素Ca对显微组织中的α相(hcp)和β相(bcc)有细化作用。通过EPMA分析可知,Ca主要富集在晶界处,合金中的晶界网格为Ca和Al的富集物,为Al2Ca化合物。显微组织细化机理可以认为,由于Ca在晶界处的吸附作用极大的抑制了晶粒的长大而使其细化。室温下进行拉伸测试,结果表明,添加1%Ca可以提高合金的强度,却降低合金的塑性,分别是因为元素Ca的细化作用和晶界处Al2Ca具有脆性的原因。

钙与电磁搅拌对Mg-Li-Al合金微观组织和力学性能的影响

以Mg-8%Li-3%Al合金为基体,研究合金化元素Ca以及Ca与电磁搅拌复合作用对其凝固组织和力学性能的影响,并探讨其化学成分、组织结构和力学性能间的关系。结果表明:合金化元素Ca以及Ca与电磁搅拌复合作用都能改善Mg-8%Li-3%Al合金的凝固组织和力学性能;当铸态合金中Ca含量为0.5%(质量分数)时,合金中β相细小均匀,室温抗拉强度和伸长率分别达到188.93MPa和11.35%;施加80V电磁场电压以及加入0.5%Ca后,晶粒组织均匀有序,布氏硬度、抗拉强度和伸长率分别为67.5HB、203.8MPa和7.7%。