Mg-Zn-Sn-Er合金时效析出机制的研究

改善镁合金的抗高温性能,增强镁合金的热稳定性一直是镁合金研究中的一个重要领域。本文研究了Mg-5Zn-3Sn-xEr(x=0、0.5、1、2)合金通过335℃保温24h,440℃保温24h,480℃保温18h的三级固溶后150℃中时效的析出机制。发现Mg-Zn-Sn-Er合金中铸态下凝固的相全部固溶于基体中。时效后,MgZn2的沉淀相以'β1平行于α-Mg基体的[0001]方向析出和'β2在(0001)生成。Mg_(2) Sn一般垂直于较长MgZn2针,呈现短条状,易于在MgZn2针的端部生长。MgSnEr以MgZn2作为形核质点进行异质形核。

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。

微量Er,Y对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术研究了在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量稀土元素Er和Y对其均匀化行为的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中复合添加微量Er,Y(质量分数<0.4%)使合金的共晶化合物溶解温度升高,其均匀化温度相应提高。合金经二级均匀化处理后仍残留较多的S(Al2CuMg)相和Al8Cu4Er相,其中S(Al2CuMg)相能在三级均匀化条件下得到有效消除,但Al8Cu4Er相很难消除。经465℃/24h+475℃/4h+485℃/4h三级均匀化处理后,合金中残留的共晶化合物数量已经很少,基体上分布有大量、均匀、细小的第二相质点,对抑制合金再结晶,提高合金性能十分有利。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金型材组织性能研究

采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜分析及拉伸性能实验等测试分析手段,研究了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5%Er合金型材的组织性能。结果表明,合金型材中的元素Er主要以未溶的Al8Cu4Er相形式存在,该粒子可以钉扎位错和晶界的迁移,有效抑制合金回复再结晶和晶粒长大,保持合金的变形态组织。0.5%Er的添加使得合金型材的强度降低,主要是因为合金型材中残留了大量的Al8Cu4Er相,在变形过程中由于位错塞积形成裂纹,降低了合金的强度。但是,合金的电导率有所提高。

Sr+Er复合变质对AlSi10MnMg合金微观组织、导热及力学性能的影响

本工作以AlSi10MnMg为基础合金,通过添加Sr、Er的方法对合金进行复合变质处理,研究不同添加量下Sr、Er对AlSi10MnMg合金微观组织、导热性能、力学性能的影响规律,力图实现AlSi10MnMg合金导热、力学性功能一体化。结果表明:在金属型铸造工艺下,添加Sr能够有效改善合金中共晶Si形貌,在此基础上添加稀土元素Er能够在改善共晶Si形貌的同时进一步细化共晶Si。此外,Sr、Er能够细化AlSi10MnMg合金中α-Al的二次枝晶间距,进而提升合金的导热性能及力学性能。当添加0.05%Sr+0.3%Er时,合金变质效果及性能提升最显著,相比未变质的合金,其二次枝晶间距降幅达到67.3%,共晶Si长宽比降幅达到46.1%。性能方面,合金导热率提升17.4%,达到179.32 W/(m·K);磨损性能提升11.2%;抗拉强度提升34.58%,达到221.96 MPa;伸长率提升104.48%,达到15.97%。

退火时间对Al-Mg-Mn-Zr-Er合金冷轧板组织与性能的影响

制备了Al-4.5Mg-0.7Mn-0.2Zr-0.2Er合金冷轧板材,在板材再结晶温度下退火不同时间获得不同程度再结晶的板材,测试不同程度再结晶的板材的力学性能和腐蚀稳定性,并采用金相显微镜、TEM、EBSD对合金显微形貌进行分析。结果表明:冷轧合金在275℃退火45 min时,得到最优的力学性能和腐蚀性能的匹配。随着再结晶程度的增加,冷轧合金内部原有的连续晶界被破坏,β相由沿晶界连续分布变为断续分布,合金的腐蚀性能增加。合金中复合添加Er和Zr,形成细小弥散的Al3(Er,Zr)质点,可钉扎晶界阻碍晶界的迁移,抑制合金的再结晶,提高再结晶温度。

Al−Mg−Mn−Er合金双面搅拌摩擦焊接头局部显微组织和强化机制

通过研究Al−Mg−Mn−Er合金双面搅拌摩擦焊接头的局部显微组织和强化机制揭示其软化机制。结果显示:焊核区形成细小等轴晶组织(5.61μm),而热机械影响区(45.32μm)和热影响区(100.73μm)仍为纤维状组织。从基体到焊核区,小角度晶界分数从75.6%降低到15.6%。退火效应导致位错密度从母材的1.8×10^(14)m^(−2)减小到焊核区的4.5×10^(12)m^(−2)。焊核区、热机械影响区和热影响区Al_(3)(Er,Zr)析出相的平均尺寸和体积分数与基体的(13.7 nm,0.13%)均接近。焊核区和热机械影响区的屈服强度最低,约为201 MPa;基体的屈服强度最高,约为295 MPa。位错强化和亚结构强化的损失是从基体到焊核区屈服强度降低的主要原因。

Er含量对Mg-5Zn-3Sn系合金铸态组织和性能的影响

研究了不同含量的稀土Er(0%~5%,质量分数)对Mg-5Zn-3Sn-xEr系合金铸态组织和性能的影响。结果表明,稀土Er能有效细化该合金的铸态组织。随着Er含量的增加,溶质生长抑制因子GRF值从31.22增大到33.58,而二次枝晶臂间距从不含Er合金的23.8μm减小至Mg-5Zn-3Sn-5Er的9.7μm,减小了约59.24%,说明Er对该合金具有很好的细化晶粒的效果。Er含量为1.5%时,合金的极限抗拉强度(UTS)为208.36MPa,从断口形貌来看合金的断裂方式从准解理断裂向韧窝断裂转变。

主元素改变对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与腐蚀性能的影响

以自制的Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr铝合金为基础,通过调整主元素Zn、Mg、Cu的含量研究了三者与外加微量Er元素交互作用下的合金组织演变过程及其对合金腐蚀性能的影响。研究结果表明:Cu的加入可与Er在晶界形成大量的颗粒状AlCuEr相,而Zn、Mg含量的增加可使颗粒状AlCuEr相转变为粗大块状相。颗粒状AlCuEr相具有更高的耐腐蚀性能,其点蚀坑深度明显低于无Cu合金的残余相,且无晶间腐蚀发生。Cu元素的加入将大量Er元素固定于晶界,影响了合金在不同状态下的抗剥落腐蚀性能。

稀土Er对过共晶Al-40Cu合金铸态组织的影响

制备了添加不同含量稀土元素Er的Al-40Cu合金样品,采用OM、SEM、EDS、XRD、DSC研究Er元素对过共晶Al-40Cu合金铸态组织的影响。结果表明,通过在Al-40Cu合金中添加Er能有效细化初生Al_(2)Cu相。在Al-40Cu合金中加入0.7wt%的Er元素,初生Al_(2)Cu相的体积分数显著减少,形貌由粗大的针片状细化为不规则粒状。但在Al-40Cu合金中加入1.5%的Er元素时,与不添加Er元素的Al-40Cu相比,初生Al_(2)Cu相尺寸未产生明显变化,形貌由针片状转变为块状,同时生成大量的Al_(8)Cu_(4)Er相。该相的析出温度约730℃,在初生相Al_(2)Cu析出之前形成,并在后续凝固过程中发生包共晶转变,依托Al_(8)Cu_(4)Er相形成了更多共晶组织,使得共晶组织的体积分数增加。

Er和Ce对铸造ZL101A铝合金组织与力学性能的作用对比研究

在ZL101A铝合金中分别加入稀土元素Er和Ce,比较加入两种稀土后合金的组织和力学性能方面的差异。结果表明:在α-Al和共晶Si方面,Er的细化作用明显优于Ce,加入Er可在ZL101A铝合金中形成更加细小和弥散分布的稀土化合物相,使合金的力学性能有较大程度的提高,其ZL101A(Er)合金的抗拉强度达到188 MPa,伸长率是6.7%,高于ZL101A(Ce)合金。

ER70S-6合金焊丝钢拉拔质量改善

2023年4月,国内某钢厂生产的ER70S-6热轧盘条有少部份在拉拔Ф1.2 mm合金焊丝时出现拉拔困难现象,制约了产品的进一步使用。针对上述情况,对拉拔困难盘条取样进行了力学性能、外形尺寸、成分及金相显微组织分析。结果表明:盘条母材C含量偏高(C≥0.09 wt%),抗拉强度Rm高(>540 MPa)及粒状贝氏体较多(>1%)是影响盘条拉拔Ф1.2 mm合金焊丝顺畅的主要诱因。针对上述诱因,对ER70S-6盘条化学成分控制进行了优化,控制轧钢开轧温度≤1040℃,吐丝温度≤920℃,辊道速度≤0.3 m/s。工艺改进后,ER70S-6热轧盘条抗拉强度Rm<520 MPa,显微组织粒状贝氏体<1%,盘条拉拔Ф1.2 mm合金焊丝拉拔过程顺畅,断丝率大幅降低,产品质量得到显著改善。

铒含量对6061铝合金铸轧板材组织性能的影响

文章研究了微量Er元素对双辊铸轧6061铝合金板材微观组织演变的影响。采用NF6-300立式双辊铸轧机制备不同Er含量的6061铸轧板材,采用金相组织观察、扫描电镜和透射电镜等组织分析技术,分析了合金中Er的主要存在形式和作用机制。结果表明,添加微量的Er可以在铸轧板中形成初生Al_(3)Er相,该相组织中可以成为α-Al优良的异质形核核心,可大幅细化6061铝合金铸轧板材晶粒。而且,Er与Fe之间产生交互作用,组织中针条状和骨骼状的富Fe相转变为较小的短棒状和块状。但铸轧板中的Er含量过多时,Er元素聚集,含Er稀土化合物和杂质相尺寸明显增大。

焊丝成分对5454-H32铝合金焊缝组织与性能的影响

以使用脉冲弧熔化极气体保护焊焊接的3.2 mm厚5454-H32铝合金对接接头为研究对象,使用光学显微镜、SEM、EDS和显微硬度计,分析2种接头的显微组织、析出相形态、分布和成分及显微硬度,测试接头的力学性能。分析结果表明,使用ER5356焊丝焊接的接头各项性能均优于使用ER4043焊丝焊接的接头性能。

微量稀土Er对Al-5Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法,制备含不同量稀土元素Er的Al-5Mg合金。利用拉伸力学性能测试、OM、XRD、SEM、TEM及EDS分析等分析测试手段,研究微量Er对Al-5Mg合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:Er可以明显提高Al-5Mg合金的强度,添加0.4%Er(质量分数)的Al-5Mg合金的冷轧态屈服强度(σ0.2)提高了81MPa,而延伸率变化不大;Er的加入还能减少Al-5Mg合金的枝晶偏析,并可显著细化合金的晶粒组织;Er对晶粒的细化机理与其添加量有关,当Er含量较低时,符合传统的稀土细化机理;当Er含量较高时,由于在熔体中形成了初生Al3Er质点,在结晶形核时可以作为非均质形核核心,从而可显著细化晶粒组织;Er对合金的强化效应主要来自于晶粒细化及在晶内形成的细小二次Al3Er质点。根据实验结果可知,添加0.4%Er可使合金具有较为优异的综合性能。

微量Er对高强铝合金组织与性能的影响

借助力学性能测试和光学金相(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)与能谱(EDS)的观察和分析,研究了微量Er对高强铝合金Al-6Zn-2Mg的力学性能、微观组织结构、时效硬化特性及再结晶行为的影响。结果表明:Er能非常显著地细化合金的晶粒组织,这是因为初生Al3Er作为非均质形核核心,能提高形核率,从而有效地细化晶粒;Er能够较大幅度地提高合金的拉伸力学性能,细晶强化与析出强化是合金的主要强化机制;Er可加快合金的时效进程,提高时效强化效果;同时,Er可以抑制合金再结晶,提高再结晶温度,这是由于细小的二次Al3Er质点钉扎位错和亚晶界而引起的。

Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析、集气法及动电位极化曲线研究了微量Er对铸态AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响。结果表明:微量Er可细化AZ91镁合金的铸态组织,当AZ91镁合金中加入Er的含量不高于0.7%(质量分数)时,随着Er含量的增加,镁合金中的γ-Mg17Al12相由粗大、连续块状分布逐渐转变为细小、岛状均匀分布,并且有Al3Er相生成;同时,微量Er也可显著提高铸态AZ91的耐腐蚀性能,当Er含量为0.7%时,合金耐蚀性能大幅度提高,在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为0.54606mg/(cm2·d),仅为常规AZ91镁合金的1/15;微量Er使得AZ91镁合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,从而提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能。

Er对Al-Zn-Mg-Cu合金抗腐蚀性能的影响

采用晶间腐蚀和应力腐蚀的试验方法,研究了Al-Zn-Mg-Cu合金中添加Er后的抗晶间腐蚀和应力腐蚀性能,利用金相显微镜和扫描电镜观察了合金的显微组织。结果表明,微量的Er可以明显改善合金的抗晶间腐蚀和应力腐蚀性能,但是,当Er含量达到0.4%时,耐蚀性能反而会有所下降。

Al-Er合金铸锭中铒的存在形式及作用研究

通过金相观察、扫描电镜、X射线衍射以及透射电镜对Er在Al-Er合金中的存在形式进行分析,研究了Er对合金铸态组织的影响。结果发现微量的Er既可以溶于Al中形成过饱和固溶体,而且可以以颗粒状Al3Er化合物的形式断续或连续分布在晶界上。固溶的Er在随后的加工过程中会以细小弥散的第二相形式析出,成为铝合金中有效的强化相,而沿晶界分布的粒状Al3Er可以起到阻碍晶粒长大的作用,并且可能对铝合金的高温力学性能有利。

Er对Al-Mg-Mn-Zn-Sc-Zr-(Ti)填充合金凝固组织与力学性能的影响

通过OM,SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc,Zr,Er和Ti复合微合金化焊丝合金的凝固组织及铸态力学性能,在实现合金组织有效细化的基础上,重点研究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响.结果表明,对于Sc和Zr复合细化的Al-Mg焊丝合金,Er元素的存在加强了合金的细品强化效应,合金的强度与塑性均得到提高,并在合金晶界处富集不连续分布的Al_3Er共晶相;当Er和Ti共存于合金中时,5-10μm的方块状(Al,Mg)_(20)Ti_2Er金属间化合物相存在于晶界,该相的生成会使合金的强度进一步提高,但塑性有所降低;(Al,Mg)_(20)Ti_2Er相和Al_3Er相共存时,两相对晶界连续性的破坏会完全抵消Er的细化效应对合金塑性的提高,合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂。