Al-Mn-Si系合金准晶的研究

本文系统研究了Al-Mn-Si系合金中准晶的形成规律和稳定性。准晶I相在Al20Mn6Si合金附近还为最佳成分区,该区合金成分的准晶I相形成能力最大,稳定性最强。而准晶I相在Al20Mn15Si合金附近,形成能力最小,稳定性最弱。通过对准晶I相晶化温度的分析指出,α(Al)相能降低准晶I相的稳定性。准晶I相存在类似非晶态的驰豫现象,驰豫之后稳定性提高。本文还给出了部分合金准晶I相晶化激活能数据。     

Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系准晶粉末的制备和研究

文中给出了Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系准晶粉末的制取方法,同时对准晶粉末的形貌、成分、衍射特征和热稳定性能进行了研究,并且采用计算机对高温衍射数据进行了处理,绘制了准晶动态相变图。结果表明,在Al-Cr和Al-Cr-Mn合金系列之中,合金成分和冷却速度对二十面体相的形成有很大影响,Al_(82)Cr_(18)和Al_(82)(Mn,Cr)_(18)在10~5～10~6K/s的冷却速度下,能够得到几乎完全的二十面体的准晶粉末。在Al-Cr合金中,随着Cr含量的增加,提高了准晶相的热稳定性,添加第三组元Mn,也能提高准晶相的热稳定性。     

冶金质量对Al-Mn-Mg合金动态再结晶行为的影响

采用TEM和EDS等技术分析经高效铝熔体处理和均匀化退火后的Al-Mn-Mg合金中夹杂物和第二相形态与组成,并通过动态热模拟试验研究夹杂物和第二相对该铝材热变形过程中动态再结晶行为的影响.结果表明,经高效熔体处理后,该合金中Al2O3夹杂物较细小,经均匀化退火后,铸态条件下骨骼状β-Al6(Mn,Fe)相变成短棒状和球状α-Al(Mn,Fe)Si相,并在晶内析出弥散α-Al(Mn,Fe)Si相;在随后的热变形过程中,细小夹杂物和第二相阻碍位错运动,形成位错缠结,可以积蓄足够能量,促进动态再结晶进行,形成以夹杂物和第二相为核心的低位错密度晶粒.     

熔态急冷合金准晶Ⅰ相的形成

TEM和SEM观察表明,熔态Al_(86)Mn_(14)合金急冷时形成的二十面体准晶相,存在大量精细的亚结构;准晶体因形成时的熔体冷却速率的高低,可具有“菊花”状或规则枝晶状的形态,它们都是分形结构且分形维数相近,提出了一种基于熔体中二十面体相小颗粒无规扩散和聚集过程的准晶体形成模型,据此模型进行的计算机模拟计算得到的准晶体生长图形,其形态特征与分形维数都与实验观察结果基本相符。     

Al-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn铝合金薄板在固溶处理过程中的组织转变

通过XRD,OM和TEM组织观察、织构测定等方法研究了冷轧Al-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn铝合金汽车车身板在固溶处理过程中其合金相、晶粒、织构组态的变化.结果表明:Al-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn合金冷轧薄板中存在Al9Fe0.84Mn2.16Si,Al95Fe4Cr和Al6Mn不可溶合金相及Al1.9CuMg4.1Si3.3和Mg2Si可溶合金相;尺寸小于1μm的可溶合金相在540℃盐浴固溶中保温12 min以上即可全部溶入基体;冷轧薄板在540℃固溶保温2 min即可完成再结晶,形成{001}〈310〉和{110}〈113〉再结晶织构,其中以{001...     

合金成分和冷凝速率对Al-Mn合金中准晶相形成能力和热稳定性的影响(英文)

本文通过DTA和X射线衍射分析,研究了合金成分和冷凝速率对Al_(100-x)Mn_x(x=12.5,13.5,15.75,17.7,20.6和22.3at%)合金中准晶相形成能力和热稳定性的影响。结果表明:当Mn<16at%,准晶二十面体相的形成能力随合金锰含量的增加而增强,当Mn>16at%,合金中出现准晶十边形相,从而削弱了二十面体相的形成能力,当Mn>22at%,二十面体相几乎被完全抑制。准晶十边形相的形成能力随合金锰含量增加而不断增强。提高冷凝速率会增强二十面体相的形成能力。准晶二十面体相和十边形相的晶化温度均随合金锰含量增加而升高,但受冷凝速率的影响很小。     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

Al-Cu-Fe-Pd-Mn和Al-Cr-Pd-Mn系准晶态合金的研究

研究了Al-Cu-Fe-Pd-Mn和Al-Cr-Pd-Mn两种多元系合金的准晶形成规律、准晶态合金的成分范围和准晶的热稳定性。研究结果表明,Al-Cu-Fe-Pd-Mn准晶态合金的成分范围基本上可按如下范围选择构成,Al:60～75(at％),Cu:0～20(at％),Fe:0～15(at％),Pd:0～20(at％),Mn:0～10(at％)。这类多元系准晶是一种热稳定性准晶。Al-Cr-Pd-Mn准晶态合金的成分范围可按如下范围选择构成,Al:65～85(at％),Cr:0～15(at％),Pd:0～20(at％),Mn:0～10(at％)。在Al-Cr-Pd-Mn多元系准晶中,当Cr含量较低时为热稳定性准晶;当Cr含量较高时为非热稳定性准晶。     

过共晶铝硅合金中Al-Si-Mn-Fe相的形态影响因素

在 Al- 2 2 % Si合金中分别加入 0 .96 % Fe,0 .6 7% Mn和 1% Fe,1.5 0 % Mn;用浇注不同厚度的试样并观察金相组织的方法 ,了解和比较了不同 Mn/ Fe比和不同冷却速度对于合金中 Al- Si- Mn- Fe相形态的影响。研究结果表明 ,随着 Mn含量和冷却速度的提高 ,针状铁相转变为粒状并得到细化。     

Cu质量分数对Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织和性能的影响

利用硬度测试、室温拉伸实验、晶间腐蚀实验、电化学腐蚀实验、SEM和TEM等方法,研究Cu质量分数对Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织与性能的影响。研究结果表明:随着Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金中Cu质量分数由0.01%逐渐增加至1.12%,其达到峰值时效所需时间逐渐减少,且峰值时效(T6态)硬度明显增加;随着Cu质量分数的增加,峰时效状态合金的抗拉强度由357.7 MPa逐渐增加至452.2 MPa,抗拉强度提升94.5 MPa,这是因为随着Cu质量分数增加,晶内析出相数量逐渐增多且尺寸逐渐减小,使得沉淀强化效果逐渐增强;Cu质量分数增加使粗大相AlFeMnSi的数量逐渐增加,腐蚀电流密度显著增大,合金的断后伸长率和抗晶间腐蚀性能呈下降趋势。     

大块准晶材料的制备

给出了一种大块准晶材料的制取方法,并且对所得材料的性能进行了研究。采用快速凝固制取几乎完全为二十面体相的准晶粉末,通过爆炸成形得到大块准晶材料。研究结果表明,在Al-Mn,Al-Cr和Al-Mn-Cr合金系列中,调整合金成分和冷却速度能够制得几乎完全为二十面体相的Al_(77.5)Mn_(22.5),Al_(82)Cr_(18)和Al_(78)Mn_(18)Cr_4准晶粉末,经爆炸成形后,所得的大块准晶材料仍然保持其二十面体相结构。     

Effect of Cr content and cooling rate on the primary phase of Al-2.5Mn alloy

The effect of Cr content and cooling rate on the microstructure of Al-Mn alloy was studied using well resistance furnace melting, and the alloy was analyzed using scanning electron microscopy(SEM) and X-ray diffraction(XRD). The experimental results showed that adding Cr could significantly improve the morphology of the primary phase in the Al-2.5Mn alloy. Without Cr, the primary phase in the alloy was thick, needle-like, and strip-like structure. After adding 0.2 wt%-0.5 wt% Cr, the primary phase in the upper part of the alloy was gradually fined and reached the best effect at 0.35 wt% Cr. When the content of Cr was 0.5 wt%, the microstructure of the primary phase in the upper part began to coarsen. The bottom of the alloy was a large bulk phase, but still much finer than that without adding Cr. XRD and SEM analysis showed that the precipitation phase at the bottom was mainly Al_(85)Mn_7Cr_8, while the fine microstructure at the top was Al_6Mn and Al_3Mn. The results of the cooling rate experiments showed that the primary phase of Al-2.5Mn-0.35Cr was further refined, and the eutectic microstructure was partly achieved, under air-cooling condition. And when the cooling method was iron die-cooling, the microstructure of the Al-2.5Mn-0.35Cr alloy was changed into a eutectic microstructure.     

准晶对AZ91微观组织及摩擦磨损性能的影响

采用普通铸造法制备含高体积分数准晶相的Mg-Zn-Y(MZY)准晶中间合金。经SEM,EDS、XRD检测和摩擦磨损试验,研究MZY准晶颗粒加入量对AZ91基体合金微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:MZY准晶颗粒可以明显细化AZ91合金的铸态组织,且骨骼状连续网状分布的β-Mg17Al12相断裂为弥散的岛状,合金的铸态组织中除α-Mg相、β-Mg17Al12相外还出现弥散分布在晶界处的高温稳定的Mg3Zn6Y准晶相;在不同载荷条件下,添加质量分数为6%的MZY准晶合金试样的摩擦因数由0.68减小至0.26,在100 N载荷下干摩擦30 min,其质量磨损量仅为基体合金质量的46.2%,磨损机理由基体的黏着摩擦转变为磨粒摩擦。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。     

一种理想准晶格的数学模型

本文提出了一种理想准晶格的数学模型,它的平面投影图中,平行的水平直线上结点服从Fibonacci排列;而每个分离的呈环状结点的中心都是局部5次对称中心;两个相叠(相分离)的环状结点外层均布着14(16)个结点,很圆满地描述了Hiraga等人的锰—铝准晶体高分辨图。     

Al-La合金不连续枝晶组织形成机理

在Al-La合金的自由凝固试样中,发现Al-35%La合金组织形貌的特殊性,其先结晶相Al11La3枝晶沿主干方向成分是不连续的. 为验证这种组织存在的真实性,采用定向凝固方法制备了不同冷却速度下的Al-35%La合金试样,结果显示出定向凝固Al-35%La合金中Al11La3枝晶沿主干方向成分是不连续的. 在此基础上,分析了化学成分与凝固速度对Al-La合金组织的影响,并初步探讨了这种不连续枝晶的形成机理.     

Improvement of tensile behaviours of a γ'-Co3(Al,W) strengthened polycrystalline Co-9Al-4.5W-4.5Mo-2Ta-0.02B alloy at room-and high-temperatures by doping Ce

The microstructures and tensile behaviours of cerium (Ce) doped polycrystalline Co-9Al-4.5W-4.5Mo-2Ta-0.02B alloys (doped 0.05 and 0.2 at.% Ce) at room temperature (RT) and 600–800 °C were investigated. In-suit tensile test under SEM was conducted to understand the deformation and damage mechanisms at RT. Aged at 800 °C for 50 h, the 0.05Ce alloy consisted of a Co solid-solution matrix (γ-Co_SS) and nano-scale cuboidal γ′-Co₃(Al, W) precipitates, while for the 0.2Ce alloy, κ-Co₃(W, Mo) precipitates and γ′-depleted zone were present at the grain boundaries in addition to the γ/γ′ microstructure. The 0.05Ce alloy exhibited flow stress anomalies at 700 °C. With higher Σ1∼3 boundary fraction and cleaned-up grain boundary, the 0.05Ce alloy always showed greater strength and elongation than the 0.2 Ce alloy with the grain boundary precipitates at temperatures up to 800 °C. Doped 0.05 at.% Ce made the Co-9Al-4.5W-4.5Mo-2Ta-0.02B alloy have an excellent elongation of 6.1% at 700 °C, owing to a mixed transgranular dimple plus intergranular cleavage fracture. The slip bands transferring through the low-angle grain boundary and slipping of the γ′-Co₃(Al, W) in the 0.5Ce alloy resulted in excellent ductility of 20.4% at RT.     

旋转磁场对激光焊缝金属显微组织的影响

研究了旋转磁场对激光焊304不锈钢、Al-12Si合金焊缝金属显微组织,以及304不锈钢与Al-12Si合金连接缺陷的影响．研究结果表明：旋转磁场能有效地对激光焊熔池中液态304不锈钢、A1：12Si合金进行搅拌,抑制柱状晶的产生,细化焊缝金属晶粒．磁场的旋转速率越高,对液态的电磁搅拌作用越强,焊缝金属的晶粒越细小、Al-12Si合金共晶组织越均匀．旋转磁场能消除304不锈钢与Al-12Si合金激光焊焊缝金属中的缺陷,提高304不锈钢与Al-12Si合金焊接接头的性能．     

Nb 对氢在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用

采用电化学氢渗透方法研究氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 和 Fe-13Cr-6Al-2Mo-0.5Nb 合金中的扩散行为, 分析了 0.5%Nb(质量分数, 下同)对氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用. 研究结果表明: 当在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中添加 0.5%Nb 后, 合金的晶粒得到细化, 同时合金中析出大量弥散分布的细小 Fe$_{2}$Nb 相. 0.5%Nb 的添加大幅度降低了氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中的表观扩散系数, 使氢原子在合金中的扩散激活能提高了 50.3%. Nb 原子通过提高合金中的氢陷阱浓度, 有效降低了氢原子在 FeCrAlMo 基合金中的扩散速率.     

Al-2.15％Mn合金的组织及摩擦学特性

采用搅拌法制备了Al-2.15 ％Mn合金,对其显微组织、强化机制及摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明:Al-2.15％Mn合金的组织为含Alu Mn4和Al6 Mn的α-Al固溶体;合金中Al6Mn的沉淀强化作用使其硬度较纯Al提高了60％;纯Al的冲击断口形貌为塑性断裂,Al-2.15％Mn合金的冲击断口形貌为准解理断裂;纯Al与Al-2.15％Mn合金在湿摩擦下的磨损量均大于干摩擦的磨损量;湿摩擦的腐蚀一机械磨损作用使磨痕为犁沟和蚀坑,干摩擦中磨屑的成片脱落由机械磨损中的黏着磨损引起;在干摩擦与湿摩擦中,纯Al的摩擦因数均大于Al-2.15％Mn合金的摩擦因数,Al-2.15％Mn合金较纯Al表现出更加优良的耐磨性.