Si、Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响

本文采用传统铸锭冶金的方法制备不同Si和Er含量的Al-Zr合金,研究Si和Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响。结果表明:Si的添加促进了Al-Zr合金的时效硬化响应,Si大大降低第二相Al3Zr的析出温度。Al-0.25Zr-0.30Si合金在325℃等温时效时获得最佳时效强化增量,最高硬度值达到57.1HV,较其固溶态合金增加25.8 HV。Al-Zr合金获得最佳时效硬化增量的Si含量为0.30%(质量分数)。Er的添加进一步促进Al-Zr合金的时效响应,拓宽了Al-Zr合金时效析出温度范围(325~375℃),析出相变得更加细密。Al0.25Zr-0.30Si-0.25Er合金在350℃等温时效时获得最大时效强化增量,最高硬度值达到60.5 HV,这主要是由于Si、Er复合微合金化比单独添加Si更能提高Al-Zr合金沉淀相的数量密度并细化其尺寸。

Mn添加对Al-Zr合金微观组织和性能的影响

对比研究了Mn含量(0.16%,0.88%)对Al-0.18Zr合金铸态、轧制态和时效态微观组织、力学性能和电学性能的影响。结果表明,Mn抑制了铸态Al-0.18Zr合金中Al_(3)Zr纳米沉淀相的时效析出,其主要原因是Mn溶质原子与空位结合更紧密,通过捕获大部分过饱和空位,显著降低了Al3Zr相的形核析出。Al-0.18Zr合金在轧态下时效与铸态下时效相比,硬度略有降低,但是电导率明显提高。Mn含量为0.88%的Al-0.18Zr合金在轧态下时效,其硬度和电导率均远大于铸态下时效的性能;与轧态Al-0.18Zr合金相比,轧态Al-0.18Zr-0.88Mn合金时效后硬度提高了70%以上,表现出了较好的强化效果,而且热稳定性提升,在350℃下长时间热暴露后仍具有较高的硬度。

Al-Zr二元合金的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,计算了Al-Zr二元合金系金属间化合物的晶格常数、体弹性模量和形成焓,计算结果与已有的实验值和其他理论结果符合得很好.

Al-Zr中间合金热处理过程的微观相场模拟

利用微观相场方法对3种不同成分的Al-Zr合金的时效过程进行计算机模拟。结果显示:Al-3at%Zr、Al-6at%Zr和Al-15at%Zr3种合金时效过程中形成的L12结构的Al3Zr有序相的沉淀机制分别为失稳分解机制、失稳分解加非经典形核混合机制、非经典形核机制;有序相形成经历的过程为过饱和固溶体→G.P.区→非化学计量比有序相→化学计量比有序相,开始阶段形成的G.P.区中,一些尺寸和浓度较小的区域随着演化的进行逐渐溶解消失,一些尺寸和浓度较大的则进一步长大有序化并最终形成化学计量比有序相。

Y对Al-Zr合金微观组织与性能的影响

研究了不同Y含量(0.02%,0.05%,0.10%)对Al-0.16Zr合金铸态、轧制态和时效态的微观组织、硬度和电导率的影响。结果表明,Y含量为0.05%和0.10%时,能显著的细化合金晶粒。随着Y含量增加,晶粒细化效果逐渐增强。铸态Al-0.16Zr合金在350℃时效过程中,Y添加具有显著的时效强化效果,Y含量越高,达到峰值时效所需时间越短。但是由于共格Al3Zr沉淀相的析出,点阵失配畸变场的存在将导致合金电导率降低。而在轧制态合金的时效过程中,位错密度的降低引起退火软化,但是Y的添加仍明显提高了合金的硬度。综合考虑,轧制态Al-0.16Zr-0.10Y合金经350℃×30h时效后具有最优的硬度和电导率。

Zr含量对Al-Zr合金时效析出和性能的影响

对比研究了Zr添加(0.05,0.15和0.25wt%)对Al-Zr合金固溶态和固溶轧制态时效析出行为、硬度和导电率的影响。结果表明,固溶态Al-Zr合金的晶粒尺寸随Zr含量的增加而减小,但是固溶轧制态Al-Zr合金的晶粒尺寸对Zr添加量不敏感。固溶态AlZr合金在350℃时效过程中,由于Al_(3)Zr沉淀相的析出,合金硬度随Zr含量增大而增大,但是更强的点阵畸变场则导致导电率降低。而在固溶轧制态合金的时效中,大量变形位错的存在促进了Al_(3)Zr相的析出,Al-Zr合金在250℃下时效具有比350℃时效更优的硬度和导电率的综合性能。特别是0.25wt%Zr添加的Al-Zr合金,其析出强化可以有效补偿时效过程中位错湮灭引起的硬度降低,保持较高的硬度。综合考虑,固溶轧制态Al-0.25wt%Zr合金经250℃时效25 h后具有最优的硬度(47.5 HV0.5)和导电率(55.6%IACS)组合。

电解Al-Zr母合金的热力学

简要介绍了Zr在铝及铝基合金中的作用,提出利用氧化锆、氧化铝直接在电解槽中电解Al-Zr母合金的工艺方案;从热力学角度对该方案进行了分析,并利用Miedema模型对锆在铝中的活度系数进行了计算·结果表明:在活性阳极电解条件下(1223K),锆与铝可以共同析出,锆在铝中的活度系数接近1;氧化锆在电解液中的溶解度约0·55%;可以在电解槽中直接生产锆的质量分数为2%左右的Al-Zr母合金·

Cu-Sc中间合金在液态Al-Zr合金中的溶解

研究了质量分数Cu-20%Sc中间合金在液态Al-0.12%Zr合金中的溶解行为。发现随着保温温度提高和保温时间延长,含Sc质点的尺寸减小,面积分数降低,Al_(3)Zr相质点尺寸也减小,面积分数也降低。凝固后在α-Al基体中的Sc、Cu和Zr的固溶量随保温时间延长和保温温度提高都增加。保温一定时间后,部分溶解到熔体中的Sc原子被吸附到Al_(3)Zr相表面,形成中间为Al_(3)Zr相表面富Sc的结构。Sc和Zr联合加入后,合金凝固组织细小,随着保温温度提高和保温时间延长,合金凝固组织的晶粒尺寸略有增大。大量表面富Sc的Al_(3)Zr质点为合金凝固提供了大量的异质形核核心,细化了合金组织。添加Cu-Sc中间合金的Al-Zr合金,均匀化退火后,同添加Al-Sc-Zr中间合金一样,也析出大量“芯壳”结构的Al_(3)(Sc,Zr)相。

K_2ZrF_6加入量对Al-Zr中间合金凝固组织的影响

针对Al-K_2ZrF_6体系,采用熔盐反应法制备了Al-Zr中间合金。研究了K_2ZrF_6加入量(分别占体系质量分数的12%、14%、16%和18%)对中间合金凝固组织的影响。结果表明:熔盐反应生成的Al_3Zr相呈现为颗粒状,平均尺寸3～10μm。随着K_2ZrF_6含量的增加,Al_3Zr颗粒的尺寸更细小,体积分数逐渐增大,分布更均匀。

工艺参数对Al-Zr中间合金中初生Al_3Zr相的影响

以Al-K2ZrF6为反应体系,采用Al热还原法,研究了不同工艺参数对Al-Zr中间合金凝固过程中初生Al3Zr相的形貌、尺寸、数量及分布状态的影响.结果表明:随着熔体反应温度的增加,Al3Zr晶体的形貌由小块状逐渐长成长条状,尺寸增加,数量减少;当温度低于1 000℃,晶体呈现小块状;温度高于1 000℃时,晶体呈现长条状;温度为1 000℃时,晶体呈现块状和长条状的混合态.与使用铁模相比,采用耐火材料模时,Al3Zr相尺寸增大,数量减小.随着K2ZrF6加入量的增加,Al3Zr相的体积分数增多,尺寸更细小,分布更均匀.

粉末冶金Mg-6Al-xZr合金的组织与力学性能

采用机械合金化和粉末冶金技术制备了Mg-6Al-xZr(x=0、3、6、9)(质量分数)合金,研究了Zr含量对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明:550℃烧结态合金的组织由Mg基体、Zr以及Mg17Al12相组成,同时存在大量微孔;随着Zr含量的升高,Mg基体晶粒尺寸以及孔隙均变小,合金显微组织细化;合金的硬度和抗弯强度随Zr含量的增加而提高;650℃复烧后Al元素向Zr颗粒内部扩散并生成中间相Al3Zr,合金的力学性能进一步提高。

Al-0.5%Zr合金的析出强化

用电镜观察了急冷铸造的Al-Zr合金各时效时期的变形位错组织。Al-Zr合金的析出强化相为β′-Al_3Zr,Al-Li合金的强化相是δ′-Al_3Li,二者均具有Ll_2型有序结构。但Al-Zr合金与Al-Li合金不同,在时效的各个时期位错均以单一形式运动,并绕过β′质点。Al-Zr合金中位错的这种行为,是由于β′相的反相畴界能高和析出相的体积百分比低所致。

Er在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中的存在形式与析出特征

利用扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了Er在Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金铸态、均匀化态以及冷轧板中的存在形式及析出特征。结果表明,Er在非平衡凝固条件下部分固溶到基体α-Al中,大部分形成初生Al3Er相断续或连续分布在晶界上,Er容易与Mn、Fe元素发生偏聚,但是很难形成Er-Mn金属间化合物;固溶的Er在均匀化退火过程中以次生Al3Er相形式析出;而沿晶界分布的Al3Er相在随后的热处理过程中并不发生分解回溶,它们在热轧、冷轧过程中破碎;冷轧板中的次生Al3Er相与基体保持良好的共格、半共格关系,可以成为合金中有效的强化相。

冷却速率对Al-5Zr中间合金凝固组织的影响

研究冷却速率对Al-5Zr中间合金中Al_3Zr相尺寸形貌的影响,并分析冷却速率对Al_3Zr相形核与长大速率的影响。结果表明:随冷却速率由耐火模的2.0℃/s提高到铜模的45.6℃/s,初生Al_3Zr相由粗大板条状转变成细小的片层状。当冷却速率分别为2.0、29.3和45.6℃/s时,试样中初生Al_3Zr相长轴平均长度分别为215、175和45μm,对应最大尺寸Al_3Zr相的长轴长大速率分别为5.4、53.2和38.4μm/s,试样中形核数量分别为23、54和309 mm^(-2)。

耐热铝合金导线的研究进展

耐热铝合金导线是一种性能良好的特种导线,在现有输电走廊增容改造、大容量线路建设等领域具有技术优势与广阔应用前景。综述了耐热铝合金导体材料的技术水平及发展趋势,介绍应用了高性能加强芯的新型耐热铝合金导线的种类及性能特点,并提出了未来耐热铝合金导线的研究方向。

工业纯铝及Al-Zr耐热铝合金硼化处理技术研究

研究了B化处理对工业纯铝的杂质元素含量与电导率的影响及其对Al-Zr耐热铝合金Zr、Ti、V含量的影响。结果发现,B可以和铝熔体中的过渡族元素发生反应,且Zr比Ti、V优先与B发生反应,反应后减少铝熔体中过渡族元素含量,从而提高纯铝电导率;B添加量为Ti、V元素含量总和的1~1.5倍时B化处理效果最佳。在制备Al-Zr耐热铝合金时,为防止Zr和B发生反应,流程上应在硼化处理结束后将熔体转移到其他容器中添加Zr。

ZrO_2对nNaF·AlF_3-Al_2O_3-CaF_2熔盐体系密度的影响

根据阿基米德定律,测定了nNaF·AlF3-Al2O3-CaF2-ZrO2熔盐体系的密度,并研究了温度、ZrO2质量分数和NaF与AlF3物质的量比对体系密度的影响.结果表明,密度随着温度的升高和NaF与AlF3物质的量比的降低明显减小.在温度为980℃时,2.4NaF·AlF3-3%Al2O3-3%CaF2（质量分数,下同）电解质密度和ZrO2（0~5%）质量分数之间存在线性关系,即随着ZrO2质量分数的升高,电解质密度增加,线性方程为ρt（g·cm-3）=0.028 44.w（ZrO2）＋2.045（r=0.9992）.在所研究范围内,当电解质中加入ZrO2时,每增加1%ZrO2,密度相应提高约0.02 g·cm-3.

NaF·AlF_3-Al_2O_3-CaF_2-ZrO_2熔盐体系的电导率(英文)

采用改进的固定电导池常数法研究 NaF-AlF3-CaF2-Al2O3-ZrO2熔盐体系的电导率。结果表明， NaF-AlF3-3%Al2O3-3%CaF2-ZrO2熔盐体系的电导率随着ZrO2含量（0~5%）的增加呈降低趋势。每增加1%氧化锆，电导率相应地降低约0.02 S/cm。温度每增加1°C时电导率相应降低约0.004 S/cm。随着NaF与AlF3摩尔比的增加，体系的电导率随之增加。最后采用二次回归正交设计方法，建立分子比相同时电解质的电导率与温度和氧化锆浓度关系的回归方程。

Zr添加量和退火温度对热轧Al板电导率和硬度的影响（英文）

研究退火温度高达650°C的循环退火对Zr含量高达0.5%(质量分数)的热轧Al合金板的比电导率和硬度的影响。相图成分计算和扫描电镜、透射电镜、电子显微探针分析结果表明,Al板的电导率取决于Al固溶体中的Zr含量,在450°C退火3 h时,Al固溶体中的Zr含量最低。另一方面,合金板的硬度主要取决于L12(Al3Zr)相纳米颗粒的数量。在450°C退火一定的时间可得到最好的电导率和硬度值。

Al-4Zr合金中初生Al_3Zr相生长机制的研究

以Al-4Zr中间合金为原料,通过熔炼得到不同冷却速率的合金试样。利用X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)确定了初生Al_3Zr相的微观结构,通过扫描电镜(SEM)观察了初生Al_3Zr相的数量、尺寸和二维形貌,使用强碱腐蚀并通过SEM观察到了初生Al_3Zr相的三维形貌,进而研究分析了冷却速率对Al-4Zr合金中的初生Al_3Zr相的影响以及不同冷却速率下初生Al_3Zr相的生长机制。结果表明:随着冷却速率的加快,初生Al_3Zr相的二维形貌由粗大的板条状向细针状转变,数量增加,尺寸减小。由于Al_3Zr相的{001}面为光滑界面,生长速率缓慢,冷却速率低时呈粗大板条状的Al_3Zr粒子三维形貌为厚板状,生长机制为二维晶核生长;冷却速率快时呈细针状的Al_3Zr粒子的三维形貌为薄片流星镖状,生长机制为小平面枝晶生长。