热处理对挤压铸造2024铝合金组织与性能的影响

采用挤压铸造技术制备了2024铝合金管件,研究了固溶处理对析出相溶解过程的影响.结果表明:固溶处理初期,组织中θ和S相的数量逐渐减少,但在晶界的共晶相中还有一定的Cu含量;随固溶时间增加,合金基体中Cu和Mg的含量逐渐增多,晶界处的共晶相大部分固溶进入基体,合金的固溶强化作用主要来源于富Cu,Mg相的溶解.合金经过495℃固溶处理16 h+190℃时效12 h后,抗拉强度达到435 MPa,延伸率6.9%.     

均匀化处理温度对6082铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相显微镜、X线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术,研究均匀化温度对合金组织和性能的影响.研究结果表明:铸态合金由α-Al固溶体和非平衡共晶相组成;490～510℃均匀化,Mg2Si相从过饱和固溶体中析出,在510℃以上均匀化,随着温度的升高,Mg2Si又逐步回溶到基体中,560℃均匀化,Mg2Si相和过剩单质Si完全溶解;随着均匀化温度的升高,非平衡析出物鱼骨状共晶形态逐渐消失,针状β-AlMnFeSi溶解、断裂,转变为具有更高(Mn+Fe)/Si比值颗粒状α-Al(MnFe)Si相,析出相在高温均匀化过程中聚集、球化;560℃均匀化,析出物的连续网状结构转变成链状结构,析出物演化为等轴粒状α-Al(MnFe)Si相.均匀化过程中合金中析出弥散α-Al(MnFe)Si相;在490～560℃保温6h均匀化处理,温度升高,合金的硬度和电导率分别升高和降低.     

Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu合金铸锭及其均匀化的微结构研究

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等技术研究Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu(7085型)合金铸锭及其均匀化的微结构。研究结果表明:该铝合金铸锭中主要结晶相为分布在晶界的网状Mg(Zn,Al,Cu)2相,晶内有少量微米量级球状和纳米量级条状的Al2Cu结晶相,此外,还有纳米量级Al2Cu和Fe-rich析出相;在均匀化过程中,Al3Zr粒子析出,Mg(Zn,Al,Cu)2相溶解消失,且部分转化成Al2CuMg相;当均匀化温度升高到470℃时,除Fe-rich相和Al3Zr粒子外,其他第二相都溶入基体;于400℃/12h+470℃/12h双级均匀化比于470℃/12h单级均匀化更有利于提高Al3Zr粒子析出的数量和改善其分布均匀性。     

5383铝合金铸锭偏析行为及均匀化制度的研究

采用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）,研究了铸态5383铝合金的元素偏析行为及均匀化制度对其微观组织演变的影响.研究结果表明：铸态5383铝合金组织中Mg、Cu和Mn等元素偏析严重,晶界处有大量网状分布的难溶金属间相;均匀化处理后,非平衡共晶相和难溶金属间相发生回溶,晶粒长大并球化,Mg、Cu和Mn等元素偏析程度减小,同时在位错和晶界附近有大量细小析出相;结合试验及均匀化动力学方程计算结果,得到试验合金的最佳均匀化工艺为480~490℃退火24 h,过烧温度为506℃.     

Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu铝合金半连续铸锭的均匀化处理

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析等方法,研究了Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu超高强铝合金半连续铸锭的结晶相及其在470℃均匀化处理过程中的变化规律.结果表明:在均匀化处理过程中,铸锭中含有Al,Zn,Mg,Cu元素的非平衡凝固共晶体在向合金基体溶解的同时还转变形成S相(Al2CuMg),形成的S相在该合金中的熔化温度为490℃;均匀化处理初期,含有Al,Zn,Mg,Cu的非平衡凝固共晶体转变成S相的速度大于S相向合金基体溶解的速度,导致S相数量随均匀化处理时间的延长,先增加随后减少到平衡值,但不能全部溶入合金基体.     

超声铸造2219铝合金均匀化工艺及第二相演变

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析等方法,研究超声铸造2219铝合金均匀化工艺及合金铸锭中的第二相在不同均匀化制度处理过程中的演变规律。研究结果表明:超声铸造2219铝合金铸锭中存在大量非平衡凝固共晶体,其中的低熔点非平衡共晶相为Al_2Cu相,其过烧温度为560.79℃;在均匀化热处理过程中,该非平衡凝固共晶体不断向合金基体溶解,其数量、形态和分布均发生很大变化;铸锭中还存在少量长条状含铁相,该相在某些均匀化制度处理下变得粗大;该合金较合理的均匀化制度为550℃,24 h。     

罐体用3104大铸锭均匀化过程中的组织性能演变

采用金相、扫描电镜、透射电镜、显微硬度测试等方法对3104合金大尺寸铸锭的均匀化制度进行研究.研究结果表明:在均匀化过程中,晶粒内部析出大量Al(Mn,Si)相和Al(Mn,Fe,Si)相;铸锭表面区域的析出相分布较均匀,而铸锭中部经过580℃/(4～12 h)均匀化后的析出相分布不均匀,晶界和晶粒中心存在无析出带,析出相细小;随着温度升高,析出相分布更加均匀,密度降低,粒度长大;铸锭晶粒内部的初始显微硬度不均匀,经过均匀化处理,晶粒边界硬度下降,而晶粒中心硬度上升,显微硬度差别减少;经过600℃/(8～12 h)均匀化,显微硬度最低,且最均匀;铸锭均匀化处理对后续的再结晶退火有显著影响,铸锭经过600℃/12 h均匀化,与经过450℃/12h相比,后续冷轧产品经过再结晶退火后具有更高的延伸率,晶粒更细小均匀;合适的均匀化处理制度为600℃/(8～12 h).     

2099铝锂合金微观组织及性能的演变

对2099铝锂合金微观组织及性能在热机加工过程中的演变进行研究。研究结果表明:枝晶粗大,晶界偏析严重的铸态合金经双级均匀化(510℃/12 h+530℃/36 h)处理后,树枝晶消失,晶界偏析基本消除,晶界上残余有少量的Al Cu Fe Mn/Al Cu Mn颗粒。均匀化后的铸锭在450℃进行热挤压,获得直径为16 mm的合金棒。合金经固溶处理后,平行于挤压方向上,中心区域形成强的{111}?112?织构和次强的{111}?110?织构,表层区域形成{112}?110?织构。中心区域的织构强度较表层的强。合金心部和表层硬度(HV)分别为95和120。在峰时效条件下,大量的T1和δ′相以及少量的θ′相在基体中析出。合金相应的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为613 MPa,597 MPa和7.9%。随着时效时间的延长,合金应力腐蚀敏感性降低。在过时效条件下,合金获得理想的抗应力腐蚀性能,强度损失率为5.5%。     

Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中的存在形式及其均匀化工艺

采用扫描电镜观察、X射线衍射物相定性分析,研究元素Er在Al-Cu-Mg-Ag合金中的存在形式及其均匀化工艺。研究结果表明:Er元素主要以Al8Cu4Er相形式存在于铸态合金晶界,少量固溶于-αAl中;Al8Cu4Er相作为Al2Cu相的形核质点,与Al2Cu相共生于晶界,形成典型的枝晶偏析;与Al2Cu相相比,Al8Cu4Er相为难溶相,使得合金均匀化温度升高,成为均匀化过程中工艺的制约因素;采用420℃×6 h+510℃×24 h+520℃×6 h均匀化制度处理后,Al8Cu4Er相回溶至基体,合金晶界变薄,均匀化效果明显。     

面向生物医用的镁合金成分及凝固组织研究

通过对镁合金铸锭后显微组织的观察,结合SEM能谱分析,研究了Ca,Mn元素对镁合金组织的影响.研究发现,Mg-2.0Mn的显微组织是由基体组织(α-Mg)和点状析出的组织(α-Mn)组成;Mg-0.5Ca的显微组织是由(α-Mg)基体组织和非平衡结晶形成的Mg2Ca相组成.Ca,Mn对镁合金的组织均有细化作用,当同时加入Ca,Mn合金元素时,镁合金的显微组织会更加细小,晶粒趋于均匀圆整,同时第二相颗粒减少.其原因是:Ca提高了Mn与镁合金的润湿性,提高了Mn的溶解与扩散能力,温度降低Mn原子从合金中析出,为合金凝固提供了大量的晶核.     

铸锭均匀化处理对铝型材表面的影响

铸锭经均匀化处理后可将粗大的Mg2Si铸造组织相溶解到固溶体中，随后再冷却使Mg2Si以细小质点均匀析出，改变了铸锭内部的组织状态，减少了偏析，从而提高了铝型材的表面质量。     

Al-Cu-Mn合金铸锭均匀化工艺及组织性能分析

采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、电导率等检测手段,对铸态和均匀化态的2219合金微观组织、第二相分布及电导率进行研究分析。结果表明,2219合金铸态组织存在着枝晶偏析,在晶界上聚集大量的Al₂Cu相,并有长条状的脆性相Al₇Cu₂（Fe、Mn）穿插在晶界上。经525 ℃均匀化处理22 h后,晶界上Al₂Cu相回溶到基体中,枝晶网络被破坏,枝晶偏析消除,Cu元素从晶界到晶内的分布趋于平稳;处于亚稳态的溶质原子从过饱和固溶体中析出,在晶内呈细小、弥散地分布,基体溶质原子固溶度降低,电子散射作用减弱,电导率提高10 %IACS。     

稀土钇强化Al-Zn-Mg-Cu铝合金的组织特征

在熔炼过程中以铝钇中间合金形式加入Y元素,研究0～0.30%范围内不同Y加入量对铝合金铸态和均匀化处理后凝固组织的影响.金相显微和扫描电镜检测结果显示:当Y的加入量在0.25%时,铸态组织中晶粒细化效果明显,晶粒度由基体的60～70μm下降到40～50μm,二次枝晶间距减小,晶界处的主要平衡相是T(AlZnMgCu)相和含Y相.经过450℃,12h的均匀化处理后,晶界不再粗大、连续,析出物呈点链状或长条状.对于0.25%Y-7055合金,晶界中析出相不再明显,晶界、晶内可见2～3μm的含Y相Al3Y和Al2Y,加Y后的合金组织材料性能得到改善.     

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.     

超声外场对7085铝合金基体组织及第二相的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等技术研究超声外场对7085铝合金基体组织以及第二相组织的影响规律。研究结果表明:与未施加超声外场的铸锭相比,经过超声外场处理的铸锭中呈现出大量尺寸细小、分布均匀的等轴晶组织,平均晶粒粒径减小到176μm,Zn和Mg在基体中的固溶度分别提高22%和54%;超声外场下,第二相组织的形貌和尺寸也得到很大的改善,失去长条状和针状的特征,呈现出细小弥散的第二相组织,θ+T共晶组织平均长度减少20%,Al3Fe相平均长度减少32%,Mg2Si相平均长度减少45%,Al3Fe相和Mg2Si相中的合金元素部分被固溶到基体组织中。     

升温速率对1933铝合金铸锭均匀化组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、透射电镜和X线衍射分析等试验手段,研究升温速率对1933铝合金铸锭均匀化显微组织的影响.研究结果表明;合金铸态中主要存在α(Al)+η(MgZn2)非平衡共晶组织、AlZnCu相和AlCuFe相;均匀化处理后共晶组织被消除,η相溶解,合金中残留有AlZnCu相和AlcuFe相;合金经465℃/24 h、升温速率为200℃/h均匀化处理后,晶界附近存在一个明显的无A13Zr粒子析出带(DFZ),宽度为3～5 μm,晶粒中心Al3Zr粒子的密度较小,约为120个/μm3,粒子尺寸较大,半径约为15 nm;均匀化慢速升温(20℃/h)将无弥散析出区(DFZ)的宽度减小到0.5μm,晶内Al3Zr粒子分布更弥散细小,粒子半径为10 nm,粒子密度约为400个/μm3.     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金板材制备过程中组织性能的演变

采用拉伸力学性能、硬度、电导率测试以及X线衍射(XRD)物相分析和电子显微分析技术研究Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金板材在制备过程中的组织性能演变.研究结果表明:铸态合金在350℃/8 h单级均匀化处理过程中析出细小弥散的Al3(Sc,Zr)粒子,但同时也析出大量粗大T相,合金过饱和度降低,强度下降;在350℃/8h+470℃/24 h双级均匀化第二级过程中,T相回溶入基体,而Al3(Sc,Zr)粒子特性基本上没有发生变化;由于Al3(Sc,Zr)粒子的抑制再结晶作用,合金热轧、退火以及冷轧后固溶状态下为纤维状变形组织;时效后合金析出大量细小弥散分布的η’相,具有很强的强化效果.     

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。     

镍基高温合金K4169的高温相变研究

利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了镍基高温合金K4169的相变过程.结果表明:850℃保温120s后,γ′相发生溶解,γ″相在晶体内部析出,Laves相开始往基体中溶解;加热到950℃保温120s时,γ″相继续析出,Laves相已经大部分溶解到基体中,晶界显露;1 150℃保温200s后,γ″相开始溶解,Laves相已经完全溶解,晶界更加明显;1 286℃时,晶界发生粗化;1 300℃保温200s后晶界粗化加剧.     

均匀化处理对7A52铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测量、金相和高温原位X射线衍射分析技术研究不同均匀化处理条件下7A52铝合金组织与性能的变化规律，着重讨论不同均匀化处理条件下合金的物相组成及其演变、基体固溶体固溶度的变化与合金硬度和电导率的关系。研究结果表明：铸态合金由α-Al过饱和固溶体及少量平衡相MgZn2组成；在均匀化处理过程中，铸态合金显微组织结构发生了2个方面的变化：一方面，在300℃以下均匀化，过饱和固溶体分解，析出MgZn2平衡相；在400℃以上均匀化，上述平衡相又逐步回溶到基体固溶体中；另一方面，在400℃以上均匀化，铸态合金枝晶组织和枝晶间粗大的平衡相随均匀化温度的升高而逐步消失，与此同时，铸态合金的硬度先降低然后升高，电导率则先升高然后降低。这种性能的变化与铸态合金的组织结构变化一一对应。7A52合金铸锭适宜的均匀化处理工艺为470℃／24h。