超声铸造7050铝合金的微观组织和宏观偏析规律

采用不同功率超声对铝熔体进行处理,研究超声场对7050铝合金凝固组织和宏观偏析的影响规律.结果表明:超声振动产生的空化效应和声流效应影响熔体的凝固过程,合理功率的超声能有效细化晶粒、优化组织及改善宏观溶质分布.当超声功率达到170 W时,铸锭径向宏观偏析的弱化效果最好,Zn、Mg和Cu的偏析指数分别为0.0593、0.0565和0.0319;超声功率超过170 W,溶质元素在中心区域富集量显著提高,宏观偏析程度增大.     

C5210铜合金带材组织与性能的研究

通过金相、力学性能测试等手段研究了C5210铜合金带材的组织与性能.结果表明:结晶角小于15°,水平连铸速度控制在10.8 m/h左右,带坯晶粒度均匀,结晶线不发生明显偏移,长时间的均匀化退火,消除枝晶偏析,有利于冷轧开坯;C5210铜合金在650 ℃下保温9 h,合金元素分布相对均匀,粗轧冷轧加工率可达80%以上;合金在560 ℃下保温6 h,再结晶退火后,合金晶粒度为0.04 mm,消除了加工硬化,此时合金的平均抗拉强度为411.9 MPa,平均伸长率为60.9%,平均维氏硬度为94.7.     

空心铜管坯水平电磁连铸过程的电磁效应研究

以中试规模的空心管坯水平连续铸造系统为基础,研究了不同功率的中频电磁场对空心铜管坯凝固组织及力学性能的影响,提出了在空心铜管坯水平连铸过程中施加中频电磁场改善铸坯质量的方法.研究结果表明:当施加频率为1 kHz的电磁场时,空心管坯的表面粗糙度降低了约50%;当施加功率为20 kW的电磁场时,空心铜管坯的组织得到细化,抗拉强度提高了约40%,延伸率提高了50%;当施加30 kW的电磁场时,铜管坯组织粗化,力学性能下降.     

超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响

在半连续铸造过程中施加超声,成功制备了Φ1250 mm 2219铝合金铸锭.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及直读光谱仪等仪器对铸锭的组织与成分分布进行检测与分析,探究超声对铸锭组织与偏析的内在作用机制.研究结果表明:超声振动引起的空化和声流效应能明显均匀组织结构,细化晶粒,尤其是心部晶粒细化率达到39.6%.超声促进铸锭晶间第二相呈枝丫状断续分布,晶内析出物点状弥散分布.同时,超声有效减小近表面负偏析,降低边部与心部之间的溶质浓度差异,弱化整个横截面的浓度波动,从而改善宏观偏析.     

电磁场对1100铝合金铸轧板材组织的影响

研究了1100铝合金中添加不同质量分数(0.4%,0.2%,0.1%)的Al-Ti-B细化剂和在铸轧过程中施加电磁振荡场对铸轧板坯组织细化的影响.结果发现,在添加相同含量的Al-Ti-B条件下,铸轧过程中施加电磁振荡场的板坯组织细化效果明显高于普通铸轧的板坯.同时发现,细化剂的质量分数在0.1%~0.4%范围内,在铸轧过程中施加电磁振荡场,其细化效果都比较满意,其显微组织优于常规铸轧添加0.4%细化剂的组织,因此,电磁振荡铸轧可以大幅度降低细化剂的用量,减少元素偏析,改善铸轧坯的内部质量.     

熔体超声波处理对超强铝合金组织和性能的作用

在7055铝合金液相线625℃以上,对7055铝合金熔体进行超声波预处理后模铸,研究超声熔体预处理对7055铝合金凝固组织和力学性能的影响.基于超声波对熔体产生的空化效应,讨论了熔体中微粒超声活化成为结晶核心,促进形核和细化晶粒的作用机制.显微组织观察和力学性能测试结果表明:经过超声波预处理后,7055铝合金晶粒明显细化,退火态延伸率和抗拉强度均大幅度提高.     

Si、Cr元素的添加对7050铝合金组织与性能的影响

通过控制变量法来改变7050铝合金中Si、Cr元素的含量,探究不同含量的Si、Cr元素对铸造超强度铝合金的组织和性能的影响.结果表明,随着Cr元素含量的增加,合金的抗拉强度提高,达到了262.10 MPa.随着Cr、Si元素的增多,合金的硬度增加,最高达到了79.90 HRB.Cr和Si元素的添加,合金的伸长率从最高的16.60%下降到4.69%.     

超声波对AlTiC细化剂的活化机理研究

采用AlTiC作为7050铝合金的细化剂,并在铸造中引入高频超声波,通过比较不同试样表面微观组织的晶粒尺寸以及试样中Ti和C元素的分布等特征,研究超声波对AlTiC细化剂细晶效果的影响及其作用机理.研究结果表明:施加高频超声波能够加速TiAl3相的溶解,提高TiC粒子团与铝溶液的润湿性;粗大晶粒的内部存在一个或多个Ti原子偏聚区;而细小晶粒中Ti原子的偏聚则集中在晶界上,其晶内保持着一个相对较低的质量分数;施加高频超声波能够抑制TiC粒子团间的融合,减小Ti原子偏聚区的面积以及质量分数,进而提高TiC粒子团的形核能力,使所得的金属凝固组织更为细小、均匀.     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金微合金化的研究进展

就单一合金元素及复合多种合金元素对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的铸态组织、析出相、力学性能及腐蚀性能的影响进行综述。单独加入稀土元素Er,Ce,Ho,Sc等,可以净化基体,使合金熔铸缺陷明显减少,细化晶粒,促进合金元素在基体中的固溶,使晶界减少偏析;单独加入微量的Zr,可以提高合金的再结晶温度,抗拉强度,应力腐蚀能力;复合添加稀土及其他微量合金元素,对提高铝合金的综合性能更为有效。     

超声施振深度和冷却方式对纯铝凝固组织的影响

在750℃对铝熔体施加功率为170 W的超声振动至其液相线温度,研究超声施振时工具杆的工作深度和熔体的不同冷却方式对铸锭凝固组织的影响,分析超声细化组织的机理.试验结果表明,经超声处理过的铝熔体凝固组织均得到不同程度的细化,超声的空化效应和声流效应对晶粒细化起主要作用.施振深度增加时,超声振动系统的机械品质因数降低,振动强度减小,输出振幅减小,超声细化效果减弱.超声细化晶粒存在一个最短必要时间,当冷却强度增大时,熔体凝固时间缩短,超声波的相对作用时间缩短,晶粒尺寸增大.     

Fe和Cu元素对电气用8030铝合金性能的影响

Fe和Cu是8030铝合金中最主要的两种合金化元素。为了探究8030铝合金中Fe和Cu的合理含量及其强化机制,试验采用连铸连轧、拉制和退火工艺制备了不同Fe和Cu含量的8030铝合金,分析了Fe和Cu对8030铝合金铸态组织、形变组织、力学性能和导电性能的影响,并对不同成分的8030铝合金的强度、伸长率和电阻率进行了研究。结果表明：合理的Fe和Cu含量可以获得细小的合金铸态组织,并在后续加工过程中形成织构组织和弥散分布的第二相,提高合金强度的同时,保证塑性和导电性能;当Fe的质量分数为0.45%、Cu的质量分数为0.22%时,8030铝合金有较好的综合性能。     

熔体超声处理对7050铝合金铸锭宏观偏析的影响

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声外场下7050铝合金半连续铸锭中微观组织的演变规律及溶质元素Zn,Mg和Cu的宏观偏析行为。研究结果表明:熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素的宏观偏析程度得到弱化,且随着超声功率的增大,溶质元素分布更加均衡,在240 W超声功率作用下,Zn,Mg和Cu的偏析比由未加超声时的1.243,1.158和1.190分别降低为1.086,1.098和1.110;超声外场的引入使得液穴变浅,由铸锭收缩引起的溶质元素在枝晶间的横向流动作用减弱;晶粒的有效细化导致液固两相的相对运动速度减弱;溶质原子的扩散程度得到强化是超声弱化偏析的主要原因。     

微碳钢铁素体区热轧试验研究

在连铸连轧生产线采用铁素体轧制技术制备微碳钢热轧薄板,并对所制备薄板的组织、性能及织构进行分析。结果表明:铁素体轧制微碳钢热轧薄板的组织为完全再结晶铁素体,平均晶粒尺寸50 m左右。相对于常规奥氏体轧制,铁素体轧制薄板的屈服强度和抗拉强度分别下降了21%和6%,延伸率略有下降。热轧薄板的塑性应变比值为0.4,明显低于常规奥氏体轧制。薄板中存在较强的{001}织构是导致值较低的主要原因。     

生物医用Zn-5Al合金的微观组织与性能

研究了生物医用Zn-5Al合金的微观组织结构演化,探讨了其组织对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-5Al合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成,测试了轧制态Zn-5Al合金的力学性能.结果表明:铸态与均匀化处理后的Zn-5Al合金的相组成均主要为η-Zn相和α-Al相,铸态合金组织片层间距约为300nm.均匀化处理过程中发生了共析反应,合金中的α-Al相由铸态的长条形演变为球形共晶组织.经过总变形率85%的热轧变形后,Zn-5Al合金的屈服强度和抗拉强度分别为98MPa和130MPa,断裂延伸率达到74%.     

低频电磁铸造7050铝合金的组织与性能

采用新型低频电磁铸造技术制备了7050铝合金120 mm铸锭,研究了低频电磁场对铸锭组织和性能的影响.并对比研究了常规DC铸造和低频电磁铸造铸锭挤压和热处理后的组织与性能.结果表明,低频电磁铸造显著细化晶粒组织,并使组织分布均匀,改善铸锭的铸态力学性能.固溶并时效处理后,常规DC铸锭挤压棒材抗拉强度达到676.5 MPa,延伸率达到11.2%;低频电磁铸锭挤压棒材抗拉强度略有提高,达到677.5 MPa,延伸率提高较大,达到13.2%.低频电磁铸造对7050铝合金挤压棒材最终抗拉强度影响不大,但能够显著提高延伸率.     

稀土Ho对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金显微组织和力学性能的影响

[目的]为了提高Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的综合性能,研究了稀土钬(Ho)对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金显微组织及力学性能的影响。[方法]采用金相显微镜、扫描电镜观察、能谱仪和拉伸试验等方法对稀土钬(Ho)改性Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金显微组织和力学性能进行了研究。[结果]加入Ho能够细化基体组织、净化晶界,使呈网状连续分布的晶界变为断续的岛状和鱼骨状;当稀土Ho的含量为0.5%时,晶粒达到最小最细状态,且合金熔铸缺陷明显减少,合金的抗拉强度为244 MPa,伸长率为2.92%,韧性达到最大值;随着Ho含量的增加,合金中生成了一种新相Al_3Ho,该相较软,析出在晶界,从而降低了合金的硬度。[结论]加入适量稀土元素Ho可以有效细化Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的组织,显著提高合金的塑性及韧性,但硬度下降。     

3D打印铝合金力学性能的非线性超声检测

为了研究非线性超声检测技术评估材料抗拉强度的可行性,对不同成型角度下的3D打印铝合金材料进行非线性超声检测和力学拉伸试验。结果表明材料的抗拉强度、微观缺陷比率和超声非线性系数三者之间有很强的相关性。随着材料微观缺陷比率增大,超声非线性系数也随之增大,而抗拉强度呈现变小的趋势,因此超声非线性系数可以评价材料的强度。此外,对不同成型角度下的3D打印铝合金试件进行疲劳试验,发现疲劳加载后试件的超声非线性系数随着微裂纹萌生而增大。因此,非线性超声检测技术可用于3D打印铝合金材料力学性能的评估和微裂纹的检测。     

La对AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn和ZnAl12Cu1(Mg)铸造合金力学性能的影响

利用Al-La中间合金制备了AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La和Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金,考察了不同的La含量对合金组织和抗拉强度、伸长率、冲击强度等性能的影响.研究结果表明:微量稀土La可以细化合金的晶粒,改变Si相晶粒大小和形状.与未添加La的合金相比,含有微量稀土La的AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La合金和Zn Al12Cu1(Mg)-x La合金具有更优良的力学性能.当AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn铸造合金中La添加量为0.15%(质量分数)时,铸造合金的伸长率增加2.7倍.含有0.1%(质量分数)La的Zn Al12Cu1(M g)-x La合金抗拉强度和伸长率相比于未添加稀土La的合金,分别增强1.3倍和3.2倍.含有0.3%(质量分数)La时Zn Al12Cu1(Mg)-x La的硬度增强1.8倍,但冲击强度是含有0.15%(质量分数)La时最高.综合考虑Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金的机械性能,稀土La的最优添加量为0.1%~0.2%(质量分数).