Effects of Si addition on microstructure, mechanical and thermal fatigue properties of Zn-38Al-2.5Cu alloys

The influence of Si addition on microstructure, mechanical properties and thermal fatigue behavior of Zn-38Al-2.5Cu alloys was investigated. The results show that constitutional supercooling of ZA38 alloys is formed because of the Si addition. Zn-38Al-2.5Cu-0.55Si alloy shows the dramatically refined microstructure and the best mechanical properties. When the Si addition exceeds 0.55%,αdendrites develop and Si phases become larger and aggregate along the dendrites boundaries, decreasing the mechanical properties. Oxides and pits formed by the plastic deformation are the main factors of cracks initiation. During the early stage of crack propagation, the cracks grow at a high speed well described by Paris law because of the porous and loose oxide, and mainly propagate along the dendrites boundaries. During the slow-growth stage, secondary cracks share the energy of crack growth, delaying the propagation of cracks, and the cracks propagate and fracture by the mixture of intergranular and transgranular modes.

AlTi3BC细化剂对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金组织性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和万能试验机等手段,研究添加不同比例的晶粒细化剂AlTi3BC对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金的力学性能及微观组织的影响。结果显示,适量的晶粒细化剂AlTi3BC对高强压铸铝合金细化效果显著,明显改善α-Al与共晶Si的形貌,使组织更加均匀。对直径为6.4 mm的试样,添加质量分数为5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其抗拉强度提升16 MPa,断后伸长率由3.23%提升到3.95%;对厚度约2 mm的手机中板添加质量分数为0.5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其断裂力提升42 N,断裂位移由4.10 mm提升到6.5 mm。

锰对铸造Zn-38Al-2.2Cu合金组织和热疲劳性能的影响

在Zn-38Al-2.2Cu合金中加入不同量的锰后,研究锰对合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,合金中添加0.6%的锰后,部分锰元素溶入基体α′相,使α′相产生固溶强化,导致合金的耐热性及热疲劳性能提高。剩余的锰在基体上析出弥散度和热稳定性都很高的富锰相,提高了合金的热强性,弥补了高温环境下合金晶界薄弱的缺点。富锰相大小适中、分布均匀,对裂纹的传播和扩展有抑制作用,而当富锰相粗大、呈连续状分布时,有利于裂纹的扩展。

TiN/Ti细化剂加入量对Al-7.0Zn-2.5Mg-2.5Cu合金铸态组织和性能的影响

采用高能球磨的方法制备了一种纳米TiN/Ti复合晶粒细化剂,研究了该细化剂的加入量对Al-7.0Zn-2.5Mg-2.5Cu合金铸态组织和性能的影响。结果表明,纳米TiN/Ti复合晶粒细化剂对合金具有良好的细化效果。当细化剂的加入量为0.3%时,合金的平均晶粒尺寸由未添加细化剂的297.5μm细化至178μm,初生α相细化同时,组织中的共晶体被细化分散。加入量为0.5%时,晶粒尺寸又呈增大趋势。细化剂添加量小于0.3%时,合金的抗拉强度及显微硬度随着细化剂加入量的增大而增加。当细化剂的加入量为0.3%时,抗拉强度与显微硬度均达到最大值,抗拉强度为243.9 MPa,较未添加细化剂试样提高了近10%;显微硬度为HV143.5,较未添加细化剂试样提高了20%。其拉伸断口为脆性解理断口和撕裂棱组成的复合断口。

新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu合金的均匀化工艺

采用差热分析仪(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜观察(TEM)、布氏硬度测试等方法研究了一种新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金在单、双级均匀化过程的组织性能演变。结果表明:Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金铸锭组织中存在着严重的枝晶偏析,由ɑ(Al)和T(Al-Mg-Zn-Cu)四元相组成的非平衡共晶相沿晶界呈连续链状分布;合金经470℃×24 h均匀化处理过后,铸锭晶界得到了明显的净化,晶界上原本大量存在的非平衡共晶相回溶入基体中;铸锭先在250℃×4C h下进行均匀化预处理有利于获得尺寸细小、均匀分布的含Mn、Cr析出相,提高合金的布氏硬度值,确定该新型合金铸锭的最优均匀化工艺为250℃×4 h+470℃×24 h。

热挤压及固溶对Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu高强铝合金组织与性能的影响

对Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu合金进行了热挤压试验,并对挤压态合金进行了不同温度固溶处理,采用OM、SEM、EDS、万能试验机研究了热挤压及不同温度固溶对合金组织与强度的影响。结果表明:铸态Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu合金组织为粗大的树枝晶,经热挤压后合金晶粒明显细化,挤压态合金强度比铸态提高了104.5%。随着固溶温度的升高,试验合金晶粒逐渐增大,抗拉强度先升高后降低。475℃×1 h固溶的合金中Mg Zn2第二相粒子充分溶入Al基体中,抗拉强度达到最大值,合金的最佳固溶温度为475℃。

Zr对Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu合金板材组织与性能的影响

针对T6态Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu铝合金板材,研究了添加质量分数分别为0,0.046%,0.098%,0.151%,0.185%的Zr,铝板中合金相粒子和晶粒的组态以及板材的力学性能.结果表明,Zr含量增加对铝板中微米级T相和Al_(7)Cu_(2)Fe相粒子无明显影响,合金中未形成含Zr的结晶相,但纳米级Al_(3)Zr弥散相粒子数量逐渐增多.添加质量分数为0.046%Zr可细化T6态铝板等轴状Cube取向晶粒;Zr质量分数超过0.098%能抑制铝板再结晶形核,板材晶粒为纤维状,取向以Brass,S,R和Copper为主,且其体积分数随Zr含量增加而逐渐增大.Zr含量增加,T6态铝板的强度逐渐增大,而延伸率先增大后略有减小.Zr质量分数为0.151%的T6态Al-10Zn-2.5Mg-1.6Cu铝合金板材性能最佳,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为706,645 MPa和10.3%.

RE对铸造Al-6Zn-2.5Mg-1.8Cu合金热裂倾向性的影响

在铸造Al-6Zn-2.5Mg-1.8Cu合金中分别加入0、0.05%、0.1%和0.15%的RE,研究了RE对合金的热裂倾向、微观组织和力学性能的影响。结果表明,RE的加入可细化晶粒尺寸,提高合金的力学性能,降低合金的热裂倾向。在加入范围内,RE含量为0.1%时,热裂倾向性最低,晶粒尺寸最小,力学性能最佳,合金的抗拉强度和伸长率分别为180MPa和3%。