微量添加元素对Al-Zn-Mg合金时效动力学的影响

利用电阻法研究了单独或同时添加微量元素Mn、Cu和Zr等对Al-Zn-Mg合金时效动力学的影响,结果表明:Mn、Cu和Zr都不同程度地推迟了GP区的形成过程,即延迟GP区的形成速度。并且判定:Cu参加GP区的形核过程;Mn可能参加GP区的形核过程;而Zr不参加GP区的形核过程,但固溶处理时形成的含Zr微细析出物在时效时可能起GP区的核心作用。     

预时效对T9I6工艺的2519A铝合金力学性能和组织演变的影响

研究T9I6工艺中不同预时效时间对2519A铝合金的组织及力学性能的影响。通过硬度测试、室温拉伸试验检测合金的力学性能,通过透射电子显微镜(TEM)分析合金微观组织的演变,最后通过差示扫描量热法(DSC)分析合金的析出动力学。研究结果表明:预时效时间为80 min时,合金在峰时效状态的屈服强度和抗拉强度最高,分别为491.9 MPa和513.8 MPa,继续延长预时效时间会导致合金力学性能降低。合金的力学性能受预时效阶段生成的GP区影响,GP区可以阻碍由于位错运动造成的回复,并且在后续的时效过程中为θ′相提供形核点。预时效时间为40 min时,合金内没有足够数量的GP区阻碍位错运动。而预时效时间延长导致的合金力学性能下降,可能是由于过长的预时效时间消耗了大量基体内的过饱和溶质原子,导致断续时效过程中后续生成的GP区减少。同时,θ′相的粗化也是合金力学性能下降的原因。     

Al-Mg-Si合金GP区及β相界面电子结构分析

运用EET理论对A l-M g-S i合金GP区(L10型,下同)、β相(M g2S i)与基体的界面电子结构进行计算,着重从界面电子角度反映时效过程中GP区、β相与基体的界面结合性质、界面原子状态变化及界面对合金有关力学性能的影响,并分析原子状态变化的原因。结果表明:A l-M g-S i合金GP区与基体界面电子密度在一级近似下连续,GP区粒子易于长大,而β相不连续,抑制了β相再结晶晶粒的长大,但它在高应力下呈现连续,从而提高合金变形抗力。当界面最稳定时,GP区与基体界面的结合强于β相与基体界面的结合,当界面处于非稳定的临界状态时,与最稳定状态相比,GP区与基体界面结合能力下降,而β相升高。最稳定状态下的界面与体内各原子杂阶相比,GP区界面各类原子杂化能级总体上升,β相界面各类原子状态没有变化;当基体界面电子密度由最小值过渡到最大值时,GP区与β相中S i原子的杂阶均降低;GP区界面处基体A l原子的杂阶不变,但β相界面处基体A l原子的杂阶上升。     

高锌超高强铝合金强韧化工艺研究

采用硬度测试、拉伸性能、紧凑型拉伸、透射电子显微镜等方法,研究了单级时效和双峰时效对高锌Al-Zn-Mg-Cu合金强度、断裂韧性的影响。以及时效过程中合金显微组织变化规律。研究结果表明:合金最佳单级时效工艺为120℃/24 h,此时合金晶内析出细小弥散的GP区和η’相,晶界析出相连续分布。此时合金强度最高,断裂韧性较差。最佳的双峰时效工艺为120℃/24 h+190℃/10 min,双峰时效处理后合金晶内分布着细小的η’相和少量GP区,晶界析出相断续分布。此时合金的强度相比于T6状态略有降低,断裂韧性大大提高。     

含少量Ag的7055铝合金组织与性能

研究了含0.2%Ag(质量分数)的7055铝合金铸造和445℃/24 h 470℃/24 h二级均匀化后基体中的组织特征及120℃时效特性.EDS能谱分析结果表明:加入0.2%Ag在铸造组织中形成了含Ag的AlZnMgCuAg型化合物;445℃/24 h 470℃/24 h二级均匀化并不能完全消除晶界非平衡共晶相,晶内的AlFeCuZn型化合物未溶解,且在均匀化冷却过程中溶入Zn,Mg和Ag原子;120℃时效时合金出现时效硬化响应快和强度稳定性高等特点.加入Ag元素促进GP区的形成及提高GP区溶解温度可以解释其时效硬化响应快和强度稳定性高的原因,同时合金元素含量的提高也对时效硬化响应加快起作用.     

热暴露过程中7050铝合金的微观组织与性能的研究

采用透射电子显微镜和拉伸实验研究了不同热暴露条件下7050-T7651铝合金微观组织和拉伸力学性能.结果表明：未经热暴露的7050-T7651铝合金中主要析出相为Guinierprestonzone（GP区）和η′相,其中η′相与基体的取向关系为[0001]η′//[11]Al,（100）η′//（110）Al.随后7050-T7651铝合金在不同温度下分别热暴露500h,随着热暴露温度的提高,合金中析出相长大越明显,晶界附近无沉淀析出带（PFZ）宽化也越明显 热暴露温度提高,合金强度下降越多.7050-T7651铝合金经过长时间热暴露后强度下降、塑性提高的主要原因是晶内主要强化相GP区和η′相的长大粗化以及晶界附近无沉淀析出带（PFZ）宽化.     

2A66铝锂合金时效行为的研究

通过DSC分析、硬度测试、拉伸测试、SEM和TEM检测等手段,研究了2A66铝锂合金时效组织和性能的变化.研究结果表明:对于同一时效温度,随着时效时间的延长,强度出现峰值;时效温度越高,出现峰值的时间越短.2A66铝锂合金最佳的峰值时效制度为165℃保温64h,此时合金获得了良好的强塑性结合,硬度为146 HB,抗拉强度为526.5MPa,屈服强度为448.9 MPa,延伸率为10.1%.165℃时效过程中合金的主要强化相为δ',θ'和T_1相,时效初期合金的主要强化来源为GP区、δ'和θ'相,峰值时效时合金的主要强化相为θ'和T_1相.     

自然时效对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火试验、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法研究自然时效对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。研究结果表明:随自然时效时间的延长,合金硬度不断增加,淬火敏感性均先增加后降低;在自然时效4 320 h时,淬火敏感性达到最大,冷却速率减小导致硬度最大下降率达10.6%;当自然时效时间超过11 520 h时,淬火敏感性很低且不再变化;随自然时效时间的延长,沉淀强化相的尺寸和含量均增加,且有利于慢速冷却处形成数量更多、分布更均匀弥散的GP区,硬度升高明显,淬火敏感性很低。自然时效时间长达17 280h;该合金的沉淀强化相为GP区,未发现η′相。     

形变对铁铜合金时效析出的影响

对铁铜合金分别进行50%和80%冷变形,利用金相显微镜以及高分辨投射电镜研究形变热处理过程中的微观组织与沉淀析出,分析形变量对时效析出的影响. 结果表明:变形有助于第二相的析出,大的冷变形量时沉淀相粒子形成的速率更快,所占体积分数更大. 优先析出为富铜过渡相,这种富铜过渡相所形成的GP区对合金起强化作用,其后随时效时间延长这种富铜相逐渐转转变成ε-Cu.     

时效时间对Al-Cu-Mn铸造合金物相组织的影响

Al-Cu-Mn铝合金在固溶处理后的时效过程中,可能有GP区、θ″、θ'和θ相等4种脱溶物相、二次T相、晶界及晶界析出相等。这些析出物相由于尺寸、分布及与基体的共格关系不同,其强化机制和效果有所不同。本研究拟以时效时间为变化参数,研究其对Al-Cu-Mn合金强度和塑性的影响,在此基础上分析该合金微观物相结构对宏观性能的影响。     

Al-Cu合金GP区的价电子结构

应用固体电子理论 (EET) ,对Al-Cu合金G .P区的价电子结构进行计算 ,在价电子结构层次上 ,对Al -Cu合金的时效硬化过程进行了分析     

Precipitation behavior and grain refinement of burnishing Al-Zn-Mg alloy

Burnishing is a unique strengthening approach to improve the strength of surface layer and remains the ductility of the interior of metallic materials. In this work, burnishing treatment was employed to improve the surface microstructure of naturally aged Al-Zn-Mg alloys after solid solution. Transmission electron microscopy, highresolution transmission electron microscopy, X-ray diffraction and nano-indentation were used to characterize the effects of the burnishing on the microstructures of surface layer and Guinier-Preston(GP) zones. It was indicated that GP zones uniformly distributed and dispersed in the matrix before burnishing, and the amount of GP zones decreased dramatically after burnishing processing. Additionally, the grains in the surficial layer were refined into nano-crystals with an average grain size of 78 nm. Burnishing treatment not only led to formation of large number of dislocation substructures in the sub-surface and near-matrix surface, but also promoted the precipitation of metastable η' phase at grain boundaries. The synergistic effects of the grain refinement, dislocation multiplication and the precipitation of η' phase strengthen the burnished layer of Al-Zn-Mg alloy.     

Guide for Authors

<正>The journal of"Progress in Natural Science:Materials International(PROG NAT SCI-MATER)"sponsored and organized by both Chinese Materials Research Society(C-MRS)and Inter national Union of Materials Research Societies(IUMRS)started to publish     

Cu-Ni-Si合金的价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论(EET),对纯金属晶体Cu以及合金固溶体Cu-Ni、Cu-Si和Cu-Ni-Si进行价电子结构分析,建立相空间价电子结构计算模型和方法,从相空间价电子结构角度探讨合金元素的合金化行为。计算结果表明:Cu处于第15杂阶,Ni处于第8杂阶,Si处于第2杂阶,Cu-Ni-Si晶胞的最强键上共价电子数达到了0.45722,这说明合金元素Ni和Si的溶入,能够提高纯铜晶胞的原子键引力,强化铜基体。     

Deep-cryogenic-treatment-induced phase transformation in the Al-Zn-Mg-Cu alloy

An aluminum alloy (Al-Zn-Mg-Cu) subjected to deep cryogenic treatment (DCT) was systematically investigated. The results show that a DCT-induced phase transformation varies the microstructures and affects the mechanical properties of the Al alloy. Both Guinier-Preston (GP) zones and a metastable η' phase were observed by high-resolution transmission electron microscopy. The phenomenon of the second precipitation of the GP zones in samples subjected to DCT after being aged was observed. The viability of this phase transformation was also demonstrated by first-principles calculations.     

Analysis of EET on Ca increasing the melting point of Mg17Al12 phase

The present investigation showed that the additions of Ca to the alloy AZ91 were mainly dissolved into the Mg17Al12 phase and increased its melting point and thermal stability, which would have great effects on the high- temperature properties of AZ91 alloy. The empirical electron theory (EET) of solid and molecules was used to calculate the valence electron structures (VES) of Mg17Al12 intermetallic compound with and without Ca addition. The results showed that Ca dissolving in Mg17Al12 phase increased the strength of bonds that control the thermal stability of Mg17Al12 phase. Additions of Ca also made the distribution of the valence electrons on the dominant bond network more uniform in the whole unit cell of Mg17Al12. The theoretical conclusions well account for the experimental results.     

CF钢及其氢行为的电子理论研究

应用余氏理论(EET)对CF钢及其氢介入后的价电子结构参数进行计算分析,研究了主要合金元素Cr、Mn、Mo对CF钢的强韧性能及氢在其中扩散聚集行为的影响,对解析CF钢的物理本质做出新的探索.研究结果表明,合金元素的加入使CF钢在具有高强度的同时,保持了较高韧性,并且Cr、Mn、Mo对合金的强化作用依次递增,随着合金元素种类增多,强化作用更加显著.同时含碳合金结构单元对氢表现为排斥效果,其晶胞自身作为一种强障碍妨碍氢穿过,无碳合金晶胞是氢的强陷阱,降低了氢的扩散速度,这是CF钢焊接裂纹敏感性低的重要原因.提出参量Bh和nHT,前者描述了含碳结构单元抵御氢进入的能力,后者描述了当氢进入后,晶胞出现脆化的程度.这对利用EET理论研究氢对材料的影响提供了新的价电子结构参数.     

Ag-Au二元合金的价电子结构分析及熔点的计算

应用平均原子模型,对Ag-Au二元合金在浓度x_(An)=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00时的价电子结构进行了分析,并在此基础上,结合经验电子理论的熔点理论,对上述固溶体的熔点进行了计算,并与实验值进行了比较。     

高速钢马氏体回火特性的合金价电子结构分析

运用固体与分子经验电子理论（ＥＥＴ）对通用型高速钢Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２（Ｍ２）不同热处理状态的回火特性作了合金价电子结构的分析研究．通过马氏体内不同类型的价电子结构单元构成及其权重，用价电子结构信息ｎＡ及新参量Ｎ＿Ｄ￣Ｃ片分析了回火硬度曲线上显示的二次硬化强度及峰值温度的变化，从而对钢回火的认识深入到了材料价电子结构的层次．     

Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度与电子密度的关系

价电子浓度和晶格体积是影响Heusler合金马氏体相变温度的两个主要因素.为了研究Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度的变化规律,我们利用第三主族元素Al,Ga,In分别对Ni44Mn45Sn11合金中的Sn进行替代研究.实验结果表明：Al,Ga和In与Sn相比具有较少的价电子和较小的离子半径,替代导致合金价电子浓度降低和晶格体积收缩,但马氏体相变温度并不随着价电子浓度和晶格体积单调地上升或下降,价电子浓度和晶格尺寸机制均不能独立地解释Ni44Mn45Sn10R（R=Al,Ga,In和Sn）合金中的马氏体相变温度变化规律.综合价电子浓度和晶格尺寸因素,我们提出用电子密度可很好地解释Ni-Mn基铁磁形状记忆合金体系中马氏体相变温度随着电子密度的升高而升高的变化规律.