直接时效对激光增材制造Al-Cu-Mg-Li-Sc-Zr合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和和万能材料试验机等研究了直接时效对激光选区熔化制备的Al-Cu-Mg-Li-Sc-Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:经直接时效热处理后,Al-Cu-Mg-Li-Sc-Zr合金中析出了大量针状和球形颗粒析出相,其中粗针状析出相为Al_(2)CuMg相,细针状析出相为Al_(2)CuLi相,球形颗粒为Al_(3)(Sc,Zr)相;随着时效时间延长,合金强度呈现先升高后降低的变化趋势,伸长率呈下降趋势;合金的最佳直接时效工艺为320℃×6 h,此时,合金的抗拉强度和屈服强度分别为(628±5)MPa和(611±7)MPa,伸长率为(1.44±0.06)%,硬度为(168±1)HV;拉伸试样断口形貌表明直接时效后合金的断裂机制为脆性断裂。

添加微量Sc对Mg-3Li合金高应变率变形行为的影响

利用Hopkinson压杆对Mg-3Li和Mg-3Li-1Sc合金进行了高应变率冲击实验,分析了添加少量Sc对Mg-3Li合金冲击变形行为及其应变率效应的影响。结果表明,在1350s^3000s-1应变率范围内,两种合金的动态应力-应变行为均表现出显著的应变率强化效应。但随应变率继续升高,合金的动态变形行为转为应变率弱化效应。在1350~3500s-1应变率下,Mg-3Li-1Sc合金比Mg-3Li合金的动态屈服强度显著提高。在高应变率冲击条件下,晶内滑移和孪生产生的加工硬化及微裂纹的产生、扩展致使二种合金的动态变形行为先呈现应变率强化效应而后呈现为应变率弱化效应。添加少量Sc后Mg-3Li合金显微组织的细化和细小弥散MgSc相的形成,是显著提高Mg-3Li-1Sc合金冲击变形抗力的主要原因。

Al-Cu-Li-Mg-Sc-Zr合金焊接工艺研究

本文研究了采用钨极氩弧焊焊接Al-Cu-Li-Mg-Sc-Zr合金的焊接工艺问题,对采用不同填充材料焊接该铝合金获得的接头进行测试,结果表明:采用母材本身作为填充材料获得的接头金属强度高于采用Al-Si焊丝施焊获得的接头强度。

Mg-3.04Li-0.77Sc合金的高应变率变形局部化行为

利用Hopkinson压杆对固溶及固溶+时效处理状态的Mg-3.04Li-0.77Sc合金进行高应变率冲击压缩实验,研究了固溶和时效处理后该合金的高应变率变形行为。结果表明,随着应变率提高,固溶及固溶+时效态Mg 3.04Li-0.77Sc合金的动态变形表现为应变率弱化效应。固溶处理可增大合金的最大应变,而时效处理可显著提高该合金的动态屈服强度。组织分析表明,在高应变率冲击载荷下,固溶及固溶+时效态Mg-3.04Li-0.77Sc合金产生了明显的剪切变形局部化现象。热软化及其促使的变形局部化和微裂纹沿变形带产生并扩展是该合金动态变形表现为应变率弱化效应的主要原因。

添加微量Sc对Mg-3%Li合金组织与性能的影响

用真空感应熔炼炉制备了Mg-3%Li和Mg-3%Li-1%Sc两种不同成分的合金。对Mg-3%Li-1%Sc合金进行了固溶和时效热处理。分析了添加Sc对合金组织及性能的影响。结果表明,添加1%Sc后,Mg-3%Li合金的晶粒细化,组织更加均匀,经200℃×9h时效热处理后,Mg-3%Li-1%Sc合金的硬度更高,综合力学性能得到提高。MgSc点状相在基体上均匀地弥散析出和晶粒细化是合金强化的主要原因。

热轧及退火处理对Mg-3%Li-1%Sc合金冲击变形行为的影响

对Mg-3%Li-1%Sc合金进行热轧及退火处理,采用Hopkinson压杆对合金进行冲击压缩试验,分析了轧制及退火处理对合金冲击行为的影响。结果表明,在应变率1350-2400 s^-1范围内,热轧及退火处理后合金的动态屈服强度随应变率增加而明显提高,且合金的动态变形行为呈现为应变率强化效应。当应变率进一步提高至2800 s^-1时,合金的动态变形行为又表现为应变率弱化效应。裂纹的出现是合金产生应变率弱化效应的主要原因。

Effects of Sc Addition and Annealing Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of the As-rolled Mg-3Li alloy

The microstructures and mechanical properties of the as-rolled Mg-3Li and Mg-3Li-1Sc （wt%） alloys before and after annealing treatment have been investigated. Results show that the grains are refined evidently and the recrystallization temperature is improved for more than 100℃by adding 1 wt% Sc into the Mg-3Li alloy. After complete recrystallization, both the strength and ductility of the Mg-3Li alloy are improved evidently with the addition of minor Sc. The brittle fracture tendency of Mg-3Li-ISc alloy also reduces obviously.

铸造方法对Al-Li-Cu-Mg-Sc-Zr合金组织和性能影响

采用砂型铸造、金属型铸造和砂型低压铸造制备了Al-2Li-2Cu-0.5Mg-0.2Sc-0.2Zr合金,研究了不同铸造方法对其组织和力学性能的影响。结果表明,不同铸造方法制备合金的组织主要由α-Al相、δ′-Al_(3)Li、θ-Al_(2)Cu、T_(1)-Al_(2)CuLi等相构成。冷却速率和压力改变了析出相密度,主要为含Sc相和富Cu析出相。随着冷却速度和压力增加,其组织得到细化,金属型铸造晶粒尺寸约为34.85μm,砂型低压铸造的晶粒尺寸约为42.42μm。金属型铸造的抗拉强度为277MPa,低压铸造的伸长率可达到1.5%。通过对断口分析,发现金属型铸造和砂型低压铸造合金均含有大量的韧窝,而砂型铸造合金中韧窝含量较少,这主要与合金的晶粒尺寸、第二相尺寸与密度、内部缺陷等有关。