退火工艺对Al6MgSc合金力学性能与剥落腐蚀性能的影响

采用力学性能测试、目视剥落腐蚀试验、极化曲线和交流阻抗测试等试验方法,研究了Al6MgSc合金在不同中间退火和稳定化退火后的力学性能和剥落腐蚀性能。结果表明:中间退火对该合金的力学性能基本没有影响,在340℃中间退火时的抗剥落腐蚀性能最好;而稳定化退火温度升高使合金强度下降,在250℃退火时的抗剥落腐蚀能力最强,极化曲线和交流阻抗的测试结果与剥落腐蚀的测试结果相符合。

退火温度对Al6MgSc合金和2101合金剥落腐蚀性能的影响

为获得高强度和良好抗剥落腐蚀性能的铝合金,制备了含钪Al-Mg合金。采用目视剥落腐蚀试验、极化曲线和交流阻抗测试试验方法,研究了Al6MgSc合金和2101合金在不同稳定化退火后的剥落腐蚀性能。结果表明,Al6MgSc合金的抗剥落腐蚀性能优于2101合金,Al6MgSc在250℃稳定化退火时的抗剥落腐蚀能力最好,极化曲线和交流阻抗的测试结果与目视剥落腐蚀的测试结果一致。

立方相MgSc合金力学性质的计算研究

采用严格糕模轨道方法结合相干势近似计算,研究Mg_(1-x)Sc_(x)(0.10<x<0.25)合金立方晶格β相和γ相结构的力学性质。结果表明:Mg_(1-x)Sc_(x)(0.10<x<0.25)合金两种立方相的晶格常数、体积模量和弹性常数随着Sc组分的增加而增加。γ相的四方剪切模量C'>0,即此相在力学上是稳定的。γ相的弹性系数和体模量小于β相,但呈现的韧性优于β相。电子结构计算表明,基于正则能带理论的力定理不能解释γ相和β相单晶弹性常数的大小关系,而Sc合金化和电荷转移引入的马德隆相互作用对合金相稳定性和力学性质起关键作用。

长程有序性对β-MgSc相合金力学性质的影响

运用从头计算方法研究了MgSc合金中长程有序化对力学性质的影响。计算得到的晶格常数与实验结果吻合较好,Sc有序化对合金晶格常数的影响较小。合金的长程有序化对弹性系数的影响显著,在15-25 at.%Sc范围内无序相的力学稳定性好,但韧性较差。Sc有序化导致合金四方剪切模量变得很小(~4 GPa),因此Sc有序化可能使得MgSc合金出现剪切失稳。电子结构分析表明,合金在费米面附近有较多态密度峰,使得合金相稳定性和力学性质对组分的变化敏感,因此可通过细调合金组分改变合金相和力学性质。

Mg_(80)Sc_(20)合金非线性形变的计算研究

基于密度泛函理论的从头计算方法,研究体心立方(bcc)Mg_(80)Sc_(20)合金沿[001]晶向的拉伸性质。结果表明,随着沿[001]晶向的拉伸,bcc结构的MgSc合金首先转变为体心正交结构,但是晶格常数a和b的差别很小,接近体心四方结构,达到一定的应变阈值后,发生正交转变。继续拉伸至应变达到41.4%时,又回到最初的bcc结构,此时原本的[001]晶轴变为[-110],晶格常数仍满足关系a=c=√2 b,bcc Mg_(80)Sc_(20)合金沿[001]晶向拉伸至应变为41.4%时,结构经过一系列转变最终会转回bcc结构,电子结构分析也证实了bcc-fcc-fco-bcc转变。

Mg_(1-x)Sc_(x)合金理想强度的第一性原理计算

采用第一性原理计算方法研究了Mg_(1-x)Sc_(x)(0.10<x<0.25)合金bcc和hcp两相分别在[001]和[0001]晶向上的理想拉伸强度。结果表明:MgSc合金bcc[001]和hcp[0001]理想强度随Sc组分的增加显著增加;合金bcc[001]理想强度在Sc组分从15at.%增加至25at.%时增加了25%,而hcp[0001]理想拉伸强度增加8.6%,说明Sc合金化对Mg的bcc相稳定化效果显著。MgSc合金hcp[0001]的理想强度约为bcc[001]的10倍,对应hcp[0001]理想强度的应变约为bcc[001]的3倍,说明hcp相结构稳定性显著强于bcc相。Mg和Sc基态均为hcp结构,Sc合金化对hcp合金理想强度的影响略小。