超声对7050铝合金显微组织及溶质固溶度的影响

在铝合金半连续铸造过程中,分别采用不施加外场与施加超声外场2种方案制备7050铝合金扁锭,采用Leica台式金相显微镜观察2种铸锭的显微组织,利用电子探针分析仪(EPMA)测定试样晶粒内主要合金元素Zn,Mg和Cu的含量,并对试样做线扫描分析。研究结果表明:施加超声外场铸锭的凝固组织与未施加超声外场铸锭的相比明显细化,铸锭中形成大量细小、均匀的等轴晶组织,溶质元素在晶内的固溶度增大;Zn,Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高17.468%,49.549%和21.849%。     

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。     

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。     

活塞用Cu和Ni增强型铝合金的 组织与性能

本文对比研究了一种新型活塞用B型铝合金与ZL109的组织与力学性能.研究表明,ZL109的组织由Al,Si,Al6Mn和Al5Fe Ni的相组成,B型铝合金由Al,Si,Al6Mn,Al2Cu,Al1.9Cu Mg4.1Si3.3(Q相),Al Ni Cu和更多的Al5Fe Ni组成;源于B型铝合金中的α铁相呈现鱼骨状和块状,减轻了ZL109组织中针片状β铁相对基体的割裂作用,La和Ce元素的Al Ni Cu相高温下可起到阻碍晶界滑动和阻碍基体变形的作用,并且组织中还生成了Al2Cu,Al5Fe Ni和Al1.9Cu Mg4.1Si3.3强化相;因而,B型铝合金的力学性能优于ZL109,且受活塞缸径尺寸规格的影响较小;B型铝合金的断裂类型为准解理断裂,呈现韧窝、舌状花样以及撕裂棱特征.     

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...     

α-AlFeMnSi相中元素扩散对Al–Zn–Mg合金微电偶腐蚀敏感性的影响

Al–Zn–Mg合金强度高且具备良好的成型和焊接性能，已广泛应用于先进装备制造中，然而服役过程中易发生局部腐蚀失效，对构件的可靠性和安全性造成威胁。本文通过第一性原理计算和扫描开尔文探针显微镜(SKPFM)研究了α-AlFeMnSi相元素扩散对Al–Zn–Mg合金局部腐蚀行为的影响。材料建模和计算的结果表明，α-AlFeMnSi相中Fe、Mn、Si元素含量降低导致α-AlFeMnSi相/Al基体之间的平均功函数差由0.232 eV减小至0.065 eV。SKPFM实验观测到α-AlFeMnSi相中Fe和Si元素含量降低时，α-AlFeMnSi相/Al基体之间的平均Volta电位差由648.370 mV降低至432.383 mV。因此，α-AlFeMnSi相中元素的扩散降低Al–Zn–Mg合金的微电偶腐蚀敏感性。基于铝中原子扩散计算，热处理工艺（>550°C）有利于α-AlFeMnSi相中Mn元素扩散进入基体，降低α-AlFeMnSi相/Al基体微电偶腐蚀效应，提升Al–Zn–Mg合金耐局部腐蚀性能。     

Al-Cr中间合金在熔融Al-Zn-Mg-Si-Fe镀液中的扩散反应研究

以Al-Cr中间合金锭和熔融Al-Zn-Mg-Si-Fe镀液为研究对象,研究了Al-Cr中间合金锭浸入含不同质量分数Fe的630 ℃熔融镀液15 h的扩散反应。使用扫描电子显微镜、能谱仪分析了扩散前后Al-Cr中间合金锭组织和成分的变化,同时研究了镀液中Fe质量分数对Cr溶解度的影响。研究发现,随着镀液中的Zn、Mg、Si、Fe长时间向Al-Cr锭内部扩散,Al-Cr锭中原有的Al基体的组织转变成了与镀液成分相近的组织,原有的富Cr第二相转变成了Al-Cr-Zn-Si相和Al-(Fe, Cr)-Si相。随着Al-Cr锭中的Cr向镀液扩散,镀液中Cr质量分数升高,并在5 h后达到饱和。由于Cr和Al、Fe、Si优先形成了Al-(Fe, Cr)-Si金属间化合物,因此镀液中的Fe显著降低了Cr元素的饱和溶解度,当镀液Fe质量分数由0.10%增加至0.42%时,镀液中Cr质量分数由0.047%～0.059%减少至0.012%～0.016%。     

溶体超声处理对7050铝合金铸锭微观偏析的影响

采用不施加超声、施加300、1 000 W功率超声三种工艺处理半连铸成形7050铝合金大扁锭,并对不同铸锭的第二相形貌、溶质元素含量变化进行了分析.结果表明:经超声处理的铸锭,非平衡共晶组织变得细小而分散;超声作用下Zn、Mg和Cu元素的成分曲线较常规铸锭平缓,1 000 W超声作用效果更加明显,其Zn、Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高6.36%,19.44%和10.14%;超声处理增大了各溶质元素的有效分配系数k_e值,凝固初期的增幅为0.04~0.24;1 000 W超声作用使铸锭芯部及边部区域的微观偏析得到有效弱化,而芯部距离边部1/2处作用效果相对较差;由于超声加速了凝固前沿的冷却速度,使更多的溶质原子固溶到α-Al中,Zn、Mg和Cu元素在铸锭中的微观偏析得到了改善.      

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).     

超声铸造对AZ31镁合金铸锭及热轧板材组织与性能的影响

采用超声铸造方法制备AZ31镁合金铸锭,并对其组织性能进行研究.研究结果表明:超声铸造后AZ31合金铸锭晶粒尺寸平均值为140 μm,比常规铸造的铸锭品粒尺寸350 μm更细小,同时合金中第二相分布更加均匀弥散,这使合金铸锭的综合力学件能提高并有利于后续铸锭的热轧开坯.经过超声铸造的AZ31镁合金热轧后板材的品粒尺寸(5～30 μm)也比常规铸造锭坯热轧板材晶粒尺寸(40～60 μm)要细小,这使超声铸造AZ31镁合金热轧后板材的典型力学性能比常规铸造后热轧的合金板材的好,抗拉强度提高约18％,伸长率相当;超声铸造有利于细化AZ31镁合金晶粒,改善第二相在枝晶间的分布,提高合金的力学性能和加工变形能力.     

Mg-（6～8）Al—0．7Si合金的组织和力学性能分析

通过金相观察、扫描电镜、X衍射分析和拉伸实验等方法，研究了Mg-（6～8）Al-0．7Si合金的铸态组织和力学性能．研究结果表明：添加了少量Sb和RE的Mg-（6～8）Al-0．7%Si的铸态组织主要由α—Mg基体、Mg17Al12相、Mg2Si相、Mg3Sb2相和少量针状Al4Si2Mn2Y相组成，并且随着Al含量的增加，试验合金组织中的Mg17Al12相增多，共晶析出物变得更加连续．同时，力学性能的测试结果表明：Al含量变化对于试验合金抗拉强度、屈服强度和延伸率的影响呈现出不同的变化规律．     

几种6000系汽车板铝合金的结晶相

通过扫描电镜/能谱、X射线衍射以及金相分析,针对几种6000系汽车板铝合金,研究了不同的合金成分对结晶相的影响.结果表明,合金铸造时形成的结晶相为Al1.9CuMg4.1Si3.3,Al8(FeMnCr)2Si,Al5(FeMnCr)Si,Al4(MnFeCr)3Si2,Al5(MnFeCr)12Si7以及Mg2Si.随Mg/Si,Mg/Cu质量比及Mn含量的增大,Mg2Si和Al(FeMnCr)Si/Al(MnFeCr)Si型结晶相数量增多.均匀化时,除发生Al5(FeMnCr)Si向Al8(FeMnCr)2Si相的转变外,其他结晶相的类型不变.在随后的固溶处理和时效过程中,结晶相不再发生变...     

2E12铝合金均匀化过程微观组织演变规律

采用SEM,EPMA,TEM和硬度测试等技术,研究2E12铝合金铸锭在均匀化过程中的非平衡相溶解、元素分布特征以及第二相析出行为。研究结果表明:合金铸锭的晶界处连续分布着粗大的α+θ+S共晶组织。合金中的Cu和Mg元素存在明显的偏析,而Mn元素分布较为均匀。随着均匀化处理的进行,合金中的粗大共晶组织逐渐溶解,Cu,Mg和Si元素逐步溶入合金基体,而Fe和Mn元素则从合金基体中脱溶。在均匀化处理过程中,合金基体中析出大量T相粒子。伴随着T相的析出,合金的硬度逐渐升高,同时电导率也明显增加。当合金于490℃均匀化1 000 h后,晶界附近出现明显的PFZ。     

自蔓延高温合成Al/Mg_2Si复合材料的淬熄试验

采用燃烧波前沿淬熄法研究Al/Mg2Si复合材料在自蔓延高温合成(SHS)过程中的显微组织演变规律.用扫描电子显微镜观察和分析淬熄试样中的显微组织,通过XRD分析合成产物的相组成.研究结果表明,反应直接生成了Mg2Si而没有中间产物,Mg-Si可以在较低的温度下发生固-固反应生成Mg2Si;在淬熄合成过程中Al始终没有参与反应.     

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。     

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.     

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.     

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.     

镁合金表面氩弧熔覆Al-Si基SiC复合涂层组织及耐磨性

采用氩弧熔覆方法作为镁合金材料表面强化,是一项全新技术,在AZ31B镁合金基体表面制备10%Si C粉末+Al-Si合金粉末的复合涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电子显微镜分析涂层的物相组成和显微组织;利用显微维氏硬度计和干滑动摩擦磨损实验机测试复合涂层在室温下的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:氩弧熔覆涂层与基体界面具有良好的结合,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;熔覆层主要由Mg2Si、Mg2C3、Mg17Al12、Al3.21Si0.47等物相组成;熔覆层内部主要由黑色块状组织组成,尺寸为2~5μm;由于在氩弧熔覆过程中生成了新的物相使得涂层的显微硬度提高,涂层平均硬度可达2.5 GPa,是AZ31镁合金基体的4倍;基体的平均摩擦系数约为0.7,10%Si C氩弧熔覆层摩擦系数约为0.57,摩擦系数明显降低;熔覆涂层的相对耐磨性较基体提高近5倍。     

Mg-3Al-1Zn-(0~0.5)Sr镁合金铸态组织中的第二相研究

为系统研究微量Sr对铸态AZ31镁合金组织中第二相的影响,且为含Sr的Mg-Al-Zn系合金设计提供理论基础,通过X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,对Sr含量为0~0.5(质量分数,%,下同)AZ31镁合金铸态组织中的第二相的类型及形成原因进行了分析。结果表明：铸态AZ31合金中除了Mg17Al12相以外,还存在少量的小块状Mg21(Zn,Al)17相。添加Sr含量为0.1的AZ31合金中存在Mg17Al12、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Al4Sr相,添加Sr含量为0.3的合金组织中能观察到Al4Sr、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Mg17Al12相,而在添加Sr含量为0.5的合金中仅能观察到Al4Sr和Mg21(Zn,Al)17相,Mg17Al12相的形成受到抑制。此外,层片状共晶Al4Sr相的数量在质量分数为0.3~0.5的区间随着Sr含量的增加显著增多。