固溶温度对薄板细晶2A97铝锂合金强化机制的影响研究

固溶温度影响晶粒尺寸小于10 μm的薄板细晶2A97合金的强化机制,在固溶时间相同条件下,540 °C固溶温度得到的2A97合金时效峰值抗拉强度比510 °C的低40 MPa. 为了解释这一现象,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征方法,分别从固溶强化、晶界强化、位错强化、析出强化等强化机制的角度,对固溶温度影响2A97合金强化机制的原因进行定量分析. 研究发现,相对于510 °C,固溶温度540 °C时合金晶粒长大明显,回复再结晶程度高,位错密度降低,晶界无析出带变宽,这些影响导致合金性能下降.     

时效时间对变形铝硅合金组织与性能的影响

研究不同固溶态Al-12.7Si-0.7Mg变形合金在180℃进行不同时间的人工时效处理,分析了时效时间对合金组织和力学性能的影响.结果表明:不同固溶态合金的时效强化的曲线表现出不同的单、双峰时效强化特征.变形铝硅合金经520℃固溶30 min随后180℃时效强化曲线存在明显的时效强化"双峰",并且第二个时效强化峰高于第一个时效强化峰.时效强化的单、双峰现象与合金的时效析出相的类型、尺寸以及析出序列密切相关.合金亚稳相的转变有明显的时间间隔,使合金时效强化曲线出现了"双峰"现象.     

高硅铝合金高温微观力学行为研究

高硅铝合金以其优异的性能在电子封装领域具有广阔的应用前景,准确地测量其高温微观力学行为具有重要意义.本文基于数字图像相关(DIC)方法,对Al-27%Si、Al-42%Si、Al-60%Si3种不同硅含量高硅铝合金的拉伸试样开展了扫描电子显微镜(SEM)下的高温原位拉伸实验研究.分析了在20～300℃下测得的3种合金的应力-应变曲线、微尺度全场应变分布规律以及拉伸试样的断口形貌.结果表明,硅的含量和温度对高硅铝合金拉伸力学行为具有显著的影响.随着温度的升高,3种合金的应变量均逐渐增大,其中Al-27%Si的应变量变化最大.3种合金的抗拉强度随温度的升高均近似呈线性趋势降低,常温下Al-27%Si最高,200℃以上时Al-42%Si最高,Al-60%Si合金的抗拉强度最低.在Al-27%Si与Al-42%Si合金的应变场中的铝基体相内部出现了明显的应变集中现象,而Al-60%Si的应变分布较均匀.温度对3种合金的微尺度拉伸变形场分布规律影响不大.合金的拉伸断口形貌表明,随着硅含量的增加,高硅铝合金主要的拉伸断裂机制由铝相的韧性断裂逐渐转变为硅相的脆性断裂,而温度对其影响较小.3种高硅铝合金在不同温度下拉伸时均无明显的屈服现象,也未出现颈缩现象.     

喷射成形含锰高强Al-Zn-Mg-Cu的组织和性能

利用喷射成形和热挤压的方法制备了含锰为2%(质量分数)的高强铝合金Al-8.8Zn-2.9Mg-1.6Cu合金,用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法研究了铝合金的微观组织,并进行了力学性能测试.研究结果表明:喷射成形制备的含锰铝合金经过热挤压和固溶处理后,基体组织为细小均匀的再结晶晶粒组织,平均尺寸约8μm.MnAl6颗粒在喷射沉积过程中沿晶界析出,经过热挤压后,尺寸大的颗粒破碎,大部分的颗粒则沿挤压方向产生一定的塑性变形.固溶处理对MnAl6颗粒尺寸的影响不明显,但棒状/片状颗粒的边角处发生球化,有利于降低诱发显微裂纹的应力或应变集中.时效后,铝合金达强度为775MPa,延伸率达4.3%,断口以细小的韧窝为主,尺寸小于500nm.     

固溶时间对7050铝合金组织和性能的影响

采用金相组织观察(OM)、常温拉伸试验以及扫描电镜(SEM)等研究了固溶保温时间对7050铝合金固溶程度、微观组织及力学性能的影响.结果表明:随着固溶时间的增加,合金组织的回复再结晶程度增大,变形晶粒转变为等轴晶粒.7050铝合金中的难溶相Al7Cu2Fe和Al2CuMg随着固溶时间的延长仍然难以溶解;7050铝合金较理想固溶处理制度为477℃固溶1 h,经过121℃时效24 h后合金的力学性能最佳,Rm=605 MPa、Rp0.2=547MPa、A=12.8%.     

固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金挤压材组织性能的影响

通过金相组织分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射、硬度、电导率、室温拉伸性能、断后伸长率和抗晶间腐蚀等微观组织观察及性能表征,研究了四种不同固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金微观组织和性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中的晶粒逐渐变大;当固溶温度低于520℃时,合金中的未溶相的数量和尺寸随着固溶温度的升高而减小;当固溶制度为510℃×2 h+520℃×2 h时,合金中的未溶相开始增多,合金出现轻微过烧,断后伸长率及抗晶间腐蚀性能变差,但抗拉强度最高,达到了490.14 MPa。合金的位错强度和位错贡献值随着固溶温度的升高而减小,合金中的强化效果主要来源于固溶强化和时效析出强化。合金在T6状态下,(490℃×2 h+500℃×2 h)和(500℃×2 h+510℃×2 h)两种不同固溶制度下的抗拉强度和断后伸长率等力学性能和抗晶间腐蚀性能都较优,这两种固溶制度均是适合Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金的固溶制度。     

喷射沉积Al-30wt%Si合金的凝固组织与耐磨性能

研究了喷射沉积Al-30wt%Si合金的凝固组织和耐磨性能,结果表明喷射沉积Al-30wt%Si合金的组织由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中,沉积态组织中硅相尺寸比金属型铸造试样降低2个数量级。喷射沉积高硅铝合金具有优良的耐磨性。随着硅相尺寸的减小,高硅铝合金的磨损由剥落为主的机制转变为犁沟变形机制。     

喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶处理

研究了单级固溶和双级固溶热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学性能的影响.应用光学显微镜、扫描电镜与透射电镜对显微组织和第二相颗粒的固溶及沉淀析出状况做了进一步的研究.结果表明:双级固溶时效和单级固溶时效处理制度相比,前者得到的组织和力学性能较为理想;双级固溶处理综合了低温单级固溶和高温单级固溶的优点,即再结晶晶粒尺寸较小,同时回溶颗粒较多.时效后的组织也较理想.采用双级固溶处理(450℃/3h 480℃/3h)和T6时效处理后,合金的抗拉强度和屈服强度分别达到806MPa和797MPa,延伸率达到7.5%.     

Ti-22Nb-6Zr合金的耐蚀性和超弹性研究

采用电化学方法研究固溶处理后Ti-22Nb-6Zr形状记忆合金在0.9%NaC l溶液中的腐蚀行为,研究固溶处理温度对合金耐蚀性的影响;用拉伸法测定900℃固溶处理后合金的超弹性和形状记忆效应.结果表明:固溶处理后Ti-22Nb-6Zr合金的室温组织为单一的β相,晶粒尺寸随固溶处理温度升高而增大.合金的腐蚀电流随着固溶处理温度的升高而降低.耐蚀性逐渐提高.900℃固溶处理后的合金在室温下拉伸变形,应变为5%时,总的最大回复应变达4.12%,其中超弹性回复应变为3.91%,记忆回复应变为0.21%.     

1460铝锂合金的力学性能与微观组织

采用金相观察、拉伸性能测试及透射电镜分析等手段研究1460铝锂合金的铸态组织、薄板T6态单级时效(160℃)及T8态双级时效(5%预变形,130℃+160℃时效)处理时力学性能及微观组织的演化。研究结果表明:添加微量Sc元素时,凝固时形成Al_3(Sc,Zr)初生相粒子,1460铝锂合金铸锭树枝晶组织被消除,晶粒呈等轴状,粒度较小(20~50mm);而冷轧薄板固溶处理后为细小的带状晶粒组织;1460铝锂合金主要时效析出强化相为d′相(Al_3Li),其次为T1相(Al_2Cu Li),但在时效过程中可能形成q″(q′)(Al_2Cu)过渡相;在时效过程中,时效前期快速析出d￠相;随时效时间延长,d′相长大,并析出q￠￠(q′)过渡相;随着时效时间进一步延长,T1相析出,而q″(q′)过渡相消失;与T6态时效相比,T8态时效时T1相尺寸降低但密度增大,强度提高。     

热处理对增材制造AlSi10Mg合金组织性能及残余应力的影响

 增材制造AlSi10Mg合金通常存在较大的残余应力,对材料的服役使用产生不利影响,故需要采用热处理对残余应力予以控制甚至消除。利用X射线衍射、光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、背散射电子衍射、维氏硬度和拉曼光谱试验,研究了成形态和退火态合金的显微组织、性能及残余应力。结果表明,成形态合金由过饱和Al固溶体和Si相组成,其中, Si相以网状共晶硅和弥散分布的纳米硅颗粒2种形态存在。同时,成形态合金的晶粒细小,其晶粒尺寸分布的d₅₀值约为10.4 μm。250~300℃退火使合金元素从过饱和Al固溶体中析出,形成平衡相Mg₂Si和Si相;且随着退火温度升高,合金元素析出越彻底。此外,退火还引起网状共晶硅和纳米硅颗粒粗化,促使晶粒长大并诱发再结晶。由于退火后合金中的细晶强化、固溶强化和弥散强化效果减弱,故合金的维氏硬度下降。然而,退火可以显著降低合金的残余应力,下降幅度达到60%~80%。因此,为更好地实现组织和性能调控,有必要针对增材制造铝合金的特点开发新的热处理制度。     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-6.0Zn-2.0Mg-0.12Zr和Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr 2种合金,借助力学性能测试、金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电镜等手段分别对其热轧态、固溶态和时效态的组织性能进行对比观察分析.研究结果表明:复合添加Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,更好地抑制合金变形组织的再结晶,使主要强化相η′相更加细小、均匀、弥散,明显提高Al-Zn-Mg合金的力学性能.在固溶状态下,含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金抗拉强度、屈服强度比未添加Sc的合金分别提高40 Mpa和54 Mpa;在时效状态下,抗拉强度和屈服强度分别提高25 Mpa和35 Mpa;微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金的强化作用主要源于含Sc和Zr化合物对合金起到了细晶强化、亚结构强化和析出强化作用.     

放电等离子烧结制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶合金的组织

利用低温液氮球磨和放电等离子烧结工艺制备了块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金.采用X射线衍射(XRD)技术分析了材料的晶粒尺寸和微观应变,利用透射电镜(TEM)研究了合金微观组织的演变.结果表明:采用放电等离子烧结法制备的7000系纳米铝合金具有两种不同的纳米晶结构,以晶粒尺寸50～100nm的等轴晶为主,少量200～400nm的大晶粒为辅;烧结过程中发生再结晶及第二相析出,析出的第二相以η(MgZn2)为主,θ(Al2Cu)以及S(Al2CuMg))为辐.     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制.结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M6 C型碳化物,M6 C相在固液两相区时便已经开始形成,M6 C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好.随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.     

挤压态7A85铝合金高温热变形显微组织演变

7A85铝合金密度小、强度高、热加工性能好、焊接性能优良,而且具有较好的耐腐蚀性和较高的韧性,广泛应用于航空和航天中的受力结构件.本文通过挤压态7A85铝合金的单向等温热压缩实验,利用光学显微镜、透射电镜研究了合金在变形温度为300℃,350℃,400℃,450℃,应变速率为0.01s~(-1),0.1s~(-1),1s-1,10s~(-1)时的高温流变行为和显微组织演变.结果表明:变形温度和应变速率对挤压态7A85铝合金热压缩后的组织有重要影响.随着变形温度的升高和应变速率的降低(lnZ减小),组织中亚晶长大,位错密度逐渐降低,析出相数量减少,再结晶晶粒长大,动态软化机制由动态回复转变为动态再结晶;挤压态7A85铝合金热压缩后组织中大量的析出相弥散分布在基体内或沿晶界分布,抑制了动态再结晶的发生.     

Al-1%Si单晶制备工艺及微观组织分析

在自制的真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固设备上成功制取了具有单晶组织的φ8mm Al-1%Si合金棒材,并对其组织演变过程及稳定性进行了研究.分析了定向凝固过程中,硅颗粒在单晶组织中的分布形态,提出了使硅固溶或弥散均匀分布于铝基体中的措施.     

Al-Mg系铝合金超塑性薄壁管材

采用熔铸—均匀化退火—挤压工艺研制Al-5.60Mg-0.30Zr-0.07Cr-0.16Mn（质量分数,%）合金管材。对该合金管材进行析出退火处理后,采用热旋—退火—冷旋工艺制备薄壁旋压管。采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸性能测试等手段研究该铝合金旋压管冷变形态与完全再结晶退火态的组织与性能,测试其超塑性能,讨论其超塑性变形与断裂行为。研究结果表明,在Al-Mg铝合金中加入微量锆、铬、锰,可以促使试验合金中第二相颗粒弥散分布,减小后续加工的变形不均匀性;Al-5.6Mg-0.30Zr合金经析出退火—旋压变形后,于500℃退火1 h的再结晶退火组织晶粒平均粒径小于10μm。     

Mo离子注入钢退火过程中的相变研究

着重研究了金属离子注入合成表面优化复合层的机理和纳米相镶嵌结构形成,探索了注入和退火过程中纳米结构和相变过程,讨论相变机制.实验中发现用较低束流密度的Mo离子注入钢明显地改变了钢表面的结构,可使钢表面晶粒细化,使阻止位错移动的晶界数量增多;可在钢表面形成Mo原子超饱和固溶体;随所用的束流密度的增加,注入时表面温度升高,注入的Mo原子将与钢中的铁原子和碳原子化合而形成纳米尺寸的析出相.这些弥散的析出相在钢表面形成了弥散强化.用低束流密度注入后经过退火,在钢表面也形成了纳米尺寸的析出相,从而增加了表面弥散强化的效果.随退火温度的增高,纳米析出相将会聚成大一些的纳米颗粒,颗粒之间互相连接而形成网状结构,这将会进一步增加表面强化效果.     

Mg-6Al-1Sn合金板材的微观组织与力学性能

通过对Mg-6Al-1Sn合金(AT61)进行挤压以及后续的单道次大应变量轧制变形,获得了高强塑性的新型变形镁合金板材.组织分析表明AT61合金中主要析出相为Mg17Al_(12)相和Mg2Sn相,挤压态合金经轧制之后晶粒都被细化,合金强度显著提高.随着应变量的增加,晶粒尺寸先显著降低后有所上升,屈服强度变化规律与晶粒尺寸变化规律一致.经过250℃下的单道次约56%大应变量轧制变形后晶粒尺寸细化最明显(约为4.18μm),合金的屈服强度约为196 MPa,抗拉强度约为294 MPa,延伸率约为26.7%,表现出最优的综合力学性能.     

镁合金高温流动特性与动态再结晶的关联机制

为了揭示"热变形—位错密度—动态再结晶—流动应力"之间的关联机制,采用元胞自动机方法定量模拟了镁合金AZ31B高温流动应力与动态再结晶微观组织演化行为.以初始微观组织和热力加工参数为输入量,位错密度为关键内变量模拟热变形过程中加工硬化、动态回复、动态再结晶形核和晶粒长大等微观组织演化过程,同时通过位错密度的统计平均值计算了宏观流动应力.结果表明:动态再结晶启动后位错密度分布呈现高度不均匀性,但其统计平均值曲线与流动应力曲线一致,呈现典型的动态再结晶特征;热力加工参数通过改变位错密度累积速度影响动态再结晶形核和长大行为;动态再结晶演化反过来又改变了材料位错密度分布进而影响后续的动态再结晶行为,导致材料流动应力发生变化.