微量合金元素对Zn-Cu-Ti合金显微组织与性能的影响

通过在Zn-Cu-Ti合金中同时添加微量Cr、Mg和Cr、Ni元素,获得了Zn-1.0Cu-0.1Ti、Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Mg、Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Ni(质量分数,%)合金,并通过熔铸、热轧和冷轧处理制备了合金板材,对合金的显微组织、力学性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能进行分析。结果表明:Zn-Cu-Ti合金中同时添加Cr、Mg和Cr、Ni元素后,合金力学性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能均明显提高。Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Mg合金抗拉强度达到343 MPa,伸长率达到40%,蠕变速率为1.38×10^(−9)s^(−1),腐蚀电位为−1.076 V,腐蚀电流密度为8.306×10^(−6)A/cm^(2),表现出最优的综合性能。合金的强化机制主要为固溶强化与析出弥散强化,细小弥散第二相有利于提高合金的抗蠕变性能,添加合金元素后,合金表面形成的致密钝化层和无粗大析出相提高了合金耐蚀性。同时,减少单道次冷轧变形率可抑制CuZn5相的形变诱导析出。

Al-Mg-Zn-Cu合金时效过程中的显微组织、力学性能及其强化机制

新型T-Mg_(32)(Al,Zn,Cu)_(49)相强化的Al-Mg-Zn-Cu合金表现出优异的力学性能,本文以Al-4.39Mg-2.78Zn-0.42Cu合金为研究对象,对合金时效过程中的显微组织和力学性能进行研究,并揭示Al-Mg-Zn-Cu合金的强化机制。结果表明:随着第二阶段140℃时效时间的增加,合金的显微组织由尺寸细小的Guinier-Preston(GP)区逐渐析出T相,析出相的尺寸不断增大,数量密度逐渐降低。拉伸测试结果表明:时效过程中合金的强度先升高后降低;在峰时效(90℃,48 h)+(140℃,16 h)状态下,合金的屈服强度为338 MPa。强化机制分析表明:T相析出强化以及Mg溶质原子的固溶强化和细晶强化分别对合金屈服强度贡献了284.8 MPa、55.6 MPa、12.2 MPa,说明了Al-Mg-Zn-Cu合金的主要强化机制为析出强化。

Zn-Cu原电池中有只“食蚁兽”

基于接触电势理论,构建了“金属分子”模型,用以解释Zn-Cu原电池何以引发的问题,同时利用食蚁兽这一动物形象帮助学生强化“电子转移”作为分析Zn-Cu原电池的起点。

Mg-Zn-Cu系合金组织和性能研究现状与展望

综述了Mg-Zn-Cu系合金研究现状;简述了典型Mg-Zn-Cu系合金显微组织和时效析出行为;介绍了稀土元素对Mg-Zn-Cu系合金组织和性能的影响;阐述了Mg-Zn-Cu基复合材料室温力学性能、高温力学性能及阻尼性能等。最后,叙述了Mg-Zn-Cu-Zr系合金的时效行为,并对该合金系的研究前景进行了展望。

挤压Zn-Cu-Ti合金的组织及其力学性能

采用Zn-Ti中间合金等制备了不同铜含量的锌合金,370℃/4h均匀化后在300℃对合金进行了热挤压加工。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和能谱分析以及力学性能测试,研究了合金的微观组织和力学性能之间的关系。结果表明,Zn-Cu-Ti合金主要由锌的固溶体η相,TiZn15相和CuZn4相组成,Ti元素的加入细化了合金的显微组织,提高了合金的力学性能;热挤压过程中,合金发生动态再结晶和局部再结晶晶粒长大现象,TiZn15相和CuZn4相被破碎后沿挤压方向分布于晶界处,有助于阻碍再结晶晶粒的长大;Cu含量在0.5%~3.0%范围内,随着含铜量的增加,Zn-Cu-Ti合金的强度和硬度增大,当Cu含量超过2.0%时伸长率有下降趋势;由于挤压过程中发生了动态再结晶在一定程度上抵消了加工引起的硬化,合金挤压态硬度较铸态硬度提高不大。

含Sc的超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为

研究了含钪Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为。结果表明:合金在过时效状态下具有最低的晶间腐蚀与剥落腐蚀敏感性;随着时效时间的延长,其晶间腐蚀与剥落腐蚀敏感性逐渐降低;在EXCO溶液中进行的极化曲线测试也表现出相同的趋势。合金发生晶间腐蚀与η′和S′相的析出与分布紧密相关。随着时效时间的延长,η′和S′相不断析出并向平衡相η和S转变,进一步聚集长大,一方面减少了晶间腐蚀的阳极通道,另一方面减小了沉淀相与基体之间的开路电位,从而使晶间腐蚀和剥落腐蚀的速率降到最低。

低烧超高磁导率Ni-Zn-Cu铁氧体研究

采用凝胶自燃法制备超细高活性Ｎｉ─Ｚｎ─Ｃｕ铁氧体粉。利用 ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＸＲＤ与 ＨＰ４１９４Ａ研究了粉末及烧结铁氧体的显微结构、形貌、晶粒尺寸、组成相与性能的关系。所获得不加助熔剂的 Ｎｉ—Ｚｎ—Ｃｕ烧结铁氧体具有低烧（≤９００℃）、高性能的特点，主要磁性能指标如下：μｉ８７０℃＝５００，μ９００℃＝９００，品质因数大于５，截止频率约１０ＭＨｚ。材料的磁化主要源于畴壁位移。

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金均匀化过程中的组织演变(英文)

用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射技术(XRD)分析了不同均匀化条件下Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr铝合金的组织演变与成分分布。结果表明:Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr铝合金铸锭中存在严重的枝晶偏析,晶界有许多共晶相,主要元素在枝晶内部区域呈周期性分布;晶界的主要共晶相为Al7Cu2Fe相和T(Al2Mg3Zn3)相;在合金均匀化过程中,随着温度的升高和时间的延长,残留相逐渐溶入基体,这个过程可以用一指数方程来描述;合金的过烧温度为473.9°C;最佳的均匀化处理制度为470°C,24h,这一结果与均匀化动力学方程测算的结果相符。

Al-Zn-Cu系中的T'化合物与低Cu侧室温相关系

按热力学计算得到的Al5Cu4Zn的化学计量比成分,可以获得由室温至400℃均为稳态单相的三元化合物T＇相合金.利用扫描电镜、电子探针和X射线衍射实验确定了Al-Zn-Cu系在室温下存在稳态Al+Zn+T＇三相区,而不存在稳态的Al+Zn+CuZn4三相区.明确了CuZn4是一种亚稳化合物,最终将转变为T＇相.确定了Al-Zn-Cu系室温下存在稳态的T＇+CuZn4两相区.

稀土La对Zn-Cu-Ti合金显微组织和力学性能的影响

研究稀土La对Zn-Cu-Ti合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:适量添加La有利于固液界面前沿成分过冷区的形成,促进形核,细化晶粒,阻滞枝晶的进一步生长;大部分La与Cu生成高熔点、高稳定的La Cu6和La Cu4;随着La添加量的增加,硬脆、粗大的初晶相εp转变为更加细小弥撒的εⅡ相,且共晶组织Ti Zn16相层片间距更加细小,推迟裂纹的萌生和发展,提高合金的塑性,合金的断裂机制由脆性向韧性过渡;当添加0.1%La及0.5%La(质量分数)后,合金的平均晶粒尺寸分别降低70%和72.3%,而塑性则分别增加7%和33.33%;Zn-Cu-Ti合金中第二相的强化效果远大于细晶的强化效果,这也是合金强度先降低而后升高的原因。

微量元素Cr、Mg对Zn-Cu-Ti合金力学和蠕变性能的影响

采用熔铸、挤压的方法制备了添加Cr、Mg等微量元素的Zn-Cu-Ti系合金,通过蠕变试验测定了合金的拉伸蠕变性能,借助SEM、EDS等手段对合金蠕变前后显微组织进行了观察和分析。结果表明:添加微量元素可降低Zn-Cu-Ti合金常温蠕变速率,提高合金蠕变抗力。其中添加了Cr元素的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度、蠕变性能都有一定的提高;添加了微量元素Mg的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度有一定提高,其蠕变抗力有大幅度提高。Zn-Cu-Ti系合金的常温蠕变机制为位错在晶内的滑移机制,固溶强化和晶界处的第二相颗粒能提高合金的抗蠕变性能。

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金的热压缩变形流变应力

采用Gleeblel500热模拟机在应变速率为0．001～10／s、温度为380-470℃、真应变为0-0．7的条件下，研究了实验合金的流变应力行为。结果表明：该合金热压缩变形时存在较明显的稳态流变特征，当ε〈1／s时，流变应力开始随应变增加而增加，达到峰值后趋于平稳，呈动态回复特征；当ε≥1／s时，流变应力均出现了明显的峰值应力，为连续动态再结晶特征。带Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数可描述合金高温变形时的流变应力，σ解析表达式中A、α和n值分别为5．952×10^8／s、0．021MPa^-1和5．397；热变形激活能Q为157．9kJ／mol。

微量钪对超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了5种不同Sc含量的超高强Al-8.1Zn-2.3Cu-2.05Mg-0.12Zr合金,利用光学显微镜和透射电镜以及扫描电镜分别观察了合金的显微组织与断口形貌,测试分析了合金的拉伸力学性能。结果表明:采用Sc微合金化,凝固过程中形成的初生Al3(Sc,Zr)粒子可显著细化合金铸态晶粒组织,消除枝晶偏析,均匀化过程中形成的次生Al3(Sc,Zr)粒子可抑制合金的再结晶,并强烈钉扎位错及亚结构;微量Sc的添加使合金强度提高26～94MPa,同时保持较高的伸长率,合金拉伸断口表现为层状和韧窝混合型形貌特征,合金中适宜的Sc添加量为0.21%。

热处理对变形Zn-Cu-Ti合金组织和性能的影响

采用真空熔炼—热挤—冷轧的工艺制备了Zn-Cu-Ti合金,分析了合金的显微组织及演变过程,研究了不同热处理工艺对Zn-Cu-Ti合金中的第二相和力学性能的影响。随着退火温度的升高,第二相的长大程度和溶解程度均增大,合金的硬度升高至77HV,抗拉强度升高至312 MPa;随着退火时间的延长,第二相不断增大,合金的硬度也不断提高;随着退火温度升高,在第二相的溶解程度和第二相的长大程度的交互作用下,合金的塑性先降低后升高。

含钪Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的腐蚀行为和电化学阻抗谱特征

通过晶间腐蚀、剥落腐蚀和极化曲线试验,结合电化学阻抗谱(EIS)测量,研究不同时效处理对含钪超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性的影响。研究结果表明:在自然时效状态下,合金腐蚀敏感性最大;人工时效处理的合金,其腐蚀敏感性随时效时间的延长而降低,相应时效态合金在EXCO溶液中恒电位极化曲线分析,也得出相同的结论。晶界析出相和晶界无沉淀析出带(PFZ)是影响合金腐蚀性能的主要因素。随着时效时间的延长,η′和S′相逐渐向平衡的η和S相转变,晶界析出相粗化并呈链状分布,PFZ变宽等均有助于降低合金的腐蚀敏感性。合金的电化学阻抗谱(EIS)演变对腐蚀类型的转变具有规律的反映,可以用来对合金的腐蚀性能进行快速、无损的检测。

Zn-Cu-Ti合金研究现状及发展方向

综述了国内外Zn-Cu-Ti合金研究和应用的现状及发展趋势。指出优化工艺参数、提高轧制效率、探讨合金元素对材料性能的影响及改善合金的耐腐蚀能力是提高我国Zn-Cu-Ti合金加工水平及应用规模的重要突破口。

应变速率及环境介质对Zn-Cu-Ti合金应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)等方法研究了挤压态Zn-1.0Cu-0.2Ti(wt%)合金在空气、自来水及3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为及应变速率对合金SCC行为的影响。结果表明,应变速率为1×10-6s-1时,合金的SCC敏感性最大;在1×10-6s-1的应变速率下,合金在自来水与3.5%NaCl溶液中的SCC敏感性比空气中弱。

Zn-Cu-Al层状水滑石基复合氧化物的合成及光催化性能

采用球磨-水热法合成不同投料摩尔比的Zn-Cu-Al层状水滑石(LDHs),LDHs前驱体经焙烧后转变为Zn-Cu-Al复合金属氧化物。用XRD、SEM、TG、DTA和BET等方法对样品前驱体及焙烧产物进行表征。在模拟太阳光照下,以甲基橙(MO)溶液为目标降解物,研究金属离子摩尔比、焙烧温度等对样品的结构、组成形貌及光催化活性的影响。结果表明:当n(Zn):n(Cu):n(Al)投料比为1:2:1时,获得的前驱体具有典型的水滑石片层状结构。最佳前驱体经500℃焙烧后样品中出现Zn O、Cu O和Zn Al2O4 3种氧化物的特征衍射峰,具有较好的结晶度,其比表面积为70.1 m2/g,孔体积为0.26 cm3/g。在模拟太阳光照射下60 min后,0.5 g/L催化剂对25 mg/L甲基橙溶液的脱色率达93.1%。

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的热变形行为和微观组织

采用热模拟实验对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金在应变速率为0.001～10s-1、变形温度为380～470℃的条件下进行了热压缩实验.研究了实验合金的流变应力行为和微观组织演变.结果表明:流变应力随变形温度升高而下降;随应变速率增加峰值应力也相应增加.随变形温度升高和应变速率降低,合金动态再结晶的程度加深,亚晶尺寸变大.含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金,形成了Al3Sc弥散相,该相可强烈抑制再结晶.合金主要软化机制为动态回复伴随动态再结晶.

Zn-Cu-Ti合金的力学性能及腐蚀性能研究进展

Zn-Cu-Ti合金是一种应用前景十分广阔的锌基合金。将Cu、Ti元素加入锌基体中,不但能使材料硬化,而且可有效提高材料的抗蠕变性能,其良好的综合力学性能可与铜合金相当,且密度更低。Zn-Cu-Ti合金继承了金属锌极佳的耐蚀性,用其板材替代传统的镀锌板,在大气环境中作为屋顶覆盖材料可使使用年限延长几十倍。我国的锌矿资源储量和产量均居世界前列,但Zn-Cu-Ti合金在锌的应用中占比极低。首先,目前Zn-Cu-Ti合金的应用领域较单一,作为建筑墙板和屋顶用材,国内加工成卷板的处理工艺存在较多不足,高质量的卷板还需要进口。其次,Zn-Cu-Ti合金在自然大气环境中具有极佳的耐蚀性,但在特殊腐蚀环境下的腐蚀机理研究极不清晰。最后,Zn-Cu-Ti合金在高温和低温环境中的力学性能仍较差,对其力学性能的研究还没有统一的结论。这些均限制了该合金在其他领域的应用。近年来,国内外学者积极探索锌合金改性技术,新开发的锌合金压铸件形状精密且复杂,常用来制作轴承、模具、耐磨和减震部件等。研究已证实,选择合理的工艺将可大幅提升Zn-Cu-Ti合金的力学性能和耐蚀性能,如机械加工及热处理可以改变化合物相的尺寸、分布和金属离子的固溶度等。适当增加Cu含量可提高合金的硬度及抗拉强度;Ti对锌合金韧性有一定的改善作用;加入Gr、Mg和稀土等元素会改变合金相组成、晶粒尺寸以及腐蚀层结构等,进而改善合金的力学性能及腐蚀性能。在实验中,实验设计包括改变合金成分比例,添加微量金属元素,改进制备、加工和热处理工艺等。力学性能测试主要包括硬度、抗拉强度、塑性和韧性等。腐蚀性能测试包括合金自腐蚀速率、电化学腐蚀和应力腐蚀开裂等。分析方法除微观结构、相组成测试外,还包括利用腐蚀层致密度分析合金耐蚀性能及建立数学模型等。从长期来看,Zn-Cu-Ti合金在锌的消费结构中的比例将会逐渐增长。在应用中,Zn-Cu-Ti合金也将成为电器用材、五金用材、汽车部件和涂层材料等的优质替代材料。本文结合Zn-Cu-Ti合金的特点,阐述国内外Zn-Cu-Ti合金在力学性能和耐腐蚀性能上的研究进展,总结Zn-Cu-Ti合金制备工艺、成型工艺以及腐蚀方面的基础理论研究成果。同时,结合Zn-Cu-Ti合金的应用前景,展望Zn-Cu-Ti合金更广泛的应用,以期为Zn-Cu-Ti合金的开发和应用提供必要的参考。