平衡相对Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr铝合金性能影响:第一性原理研究

采用基于热力学相图计算软件Thermo-Calc、JMatPro对典型成分7085合金的平衡相种类及含量进行了计算分析,并结合基于第一性原理的赝势平面波方法和广义梯度近似方法采用CASTEP软件包系统计算了各平衡相的形成热、结合能、费米能以及弹性常数,并根据计算结果探讨了平衡相对合金耐蚀性能以及强韧性能的影响。计算结果表明:合金中除α-Al基体外,主要为MgZn2,Al2Cu,Al3Zr。所有平衡相的形成均为自发反应的放热过程。其中,MgZn2与α-Al费米能值相差最大,最易与α-Al形成微腐蚀电池而导致合金耐蚀性能下降,而Al2Cu相与α-Al基体的费米能差值最小,相对不易形成微腐蚀电池。弹性模量计算结果同时表明:Al3Zr在所有相中具有最大的体模量、剪切模量、弹性模量以及杨氏模量,对合金强韧性能提升最大。     

Cu、Li 含量对Mg、Ag、Zn 复合微合金化铝锂合金力学性能及微观组织的影响

通过18个不同Cu(3.24%~4.16%)、Li(0.94%~1.44%)含量的0.4Mg+0.4Ag+0.4Zn复合微合金化Al-Cu-Li合金,研究总结了T8时效处理时Cu含量及Li含量对铝锂合金强度和微观组织的影响,并采用合金中非固溶Cu、Li原子总分数及Cu/Li原子分数比例阐明了强度及微观组织的影响规律及机理。结果表明:合金中时效强化相包括T1相(Al2Cu Li)、θ'相(Al2Cu)和δ'相(Al3Li)。Cu、Li原子总分数及其比例增加,合金中时效强化相总量及T1相比例大,合金强度较高。而Cu/Li原子分数比例较低,δ'相比例增加,T1相比例下降,合金强度降低。     

微量Er,Y对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金均匀化的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术研究了在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加微量稀土元素Er和Y对其均匀化行为的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中复合添加微量Er,Y(质量分数0.4%)使合金的共晶化合物溶解温度升高,其均匀化温度相应提高。合金经二级均匀化处理后仍残留较多的S(Al2CuMg)相和Al8Cu4Er相,其中S(Al2CuMg)相能在三级均匀化条件下得到有效消除,但Al8Cu4Er相很难消除。经465℃/24h+475℃/4h+485℃/4h三级均匀化处理后,合金中残留的共晶化合物数量已经很少,基体上分布有大量、均匀、细小的第二相质点,对抑制合金再结晶,提高合金性能十分有利。     

Ca对Mg-5Al-8Zn-xCa镁合金显微组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-8Zn-x Ca(x=0,1.75,2.0,2.25,2.5,2.75,3.0,wt%)合金。使用XRD、OM和SEM等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-8Zn-x Ca合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg32(Al,Zn)49相及MgZn2相和Al2Ca相组成。当Ca含量从1.75wt%增加到2.75wt%时,基体晶粒显著细化,β-Mg17Al12相由粗大的连续网状转变为细小的断续网状分布于晶界上,层片状Al2Ca相也显著细化,此时合金的拉伸强度达到最大值138 MPa,较未加Ca时提高了27.8%;Ca含量继续增加至3.0wt%,晶粒又发生粗化,合金拉伸强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

固溶处理对一种2xxx/SiC_p铝基复合材料组织和性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金工艺制备了一种2xxx/SiCp铝基复合材料,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、室温拉伸和硬度等测试方法研究了不同热处理参数对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:当固溶温度为485℃时,仍有大量未溶解的可溶相θ(Al2Cu),S(Al2CuMg)和极少量不可溶相AlCuFe存在于基体中,随固溶温度的升高,未溶解的可溶相逐渐回溶,当固溶温度达到500℃,可溶相充分回溶,仅剩下含量极少的不可溶相残留在基体中,固溶温度在490~500℃时,复合材料能同时获得较高的强度和塑性;淬火介质(水)温度超过60℃时,复合材料强度开始明显降低;自然时效时间超过60min后,材料的布氏硬度迅速提升,时效强化效果趋于明显。     

一种铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能及微观组织研究

研究了C24S-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能及微观组织。通过焊接工艺参数的优化,获得了无孔洞缺陷、焊缝质量优异的接头,强度系数约82%。拉伸时塑性变形及断裂集中于焊缝处。基材晶粒呈薄饼状,沿轧制方向拉长;焊核区为细小等轴的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸约2.3μm,大部分晶界是大于15°的大角度晶界;热机影响区的晶粒在焊接过程中发生了偏转和变形。C24S-T8铝锂合金基材强化相包括T1相(Al2CuLi)、θ’相(Al2Cu)和S’相(Al2CuMg);热机影响区及焊核区内强化相完全溶解,造成硬度下降。     

强磁场对Al-40％Cu合金中Al2Cu析出相的影响

在10T强磁场下进行了Al-40％ Cu(质量分数)合金重熔凝固实验,并用金相分析方法研究了磁场对凝固组织的影响.实验结果表明,Al-40％Cu合金在10T强磁场中凝固时,析出相Al2Cu形成与磁场方向成一角度的规则排列的平面层状组织.理论分析认为:由于Al2Cu晶体在不同方向的磁化率不同,在磁场中受到磁力矩的作用而转...     

Al含量对空心阴极等离子烧结Ti/Ni等原子比TiNiAl合金组织和力学性能的影响

 采用空心阴极等离子烧结工艺制备了Ti/Ni等原子比的Ti_50-x/2Ni_50-x/2Al_x(x=0,3,6,9)合金,研究了Al含量对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明:未添加铝的合金微观组织主要由NiTi基体、强化相Ti₂Ni、Ni₃Ti及孔隙组成;随着Al含量的提高,合金中Ti₂Ni(Al)数量不断增多,孔隙数量和孔径不断增加,Ni₃Ti(Al)数量不断减少,在Ti_45.5Ni_45.5Al₉中还生成了少量Ni₂TiAl相;合金的抗弯强度随Al含量的提高而增加,并在Al含量为6%时达到最大值296.3 MPa;合金的硬度随铝含量的提高而增加,Ti_45.5Ni_45.5Al₉的硬度值为295.6 HV。     

合金化及热处理对Fe_3Al合金组织和性能影响

研究了不同的热处理条件及添加Mn,Mo,Nb,Cr,V,RE（La-Ce）等合金元素对Fe3Al合金组织和性能的影响。结果表明,Fe3Al合金在B2相区间保温淬火后的硬度值较小,在DO3相区短时间回火硬度值大幅增加,随回火时间延长硬度值呈降低趋势,在本实验的最长回火时间内（50h）硬度稍有提高;TEM分析表明,这与回火过程中DO3畴的尺寸变化有关;合金化后Cr和V的加入降低合金硬度,其它几种元素都提高了合金的硬度;SEM分析表明合金元素的作用机理不同：Cr软化了合金,Mo主要产生固溶强化,Mn、V、Nb加入后有第二相析出,RE元素主要偏析在晶界,细晶强化。     

Al含量对耐热Mg-Al-Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Mg-(4～7)Al-2Sr系列四种合金的显微组织、拉伸和蠕变性能及Al含量对其组织和性能的影响.Mg-(4～7)Al-2Sr系合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相构成.Al含量为4%时在晶界处形成了离异共晶和少量层片共晶Al4Sr相及大块的三元τ(Mg-Al-Sr)相.Al含量的增加使Al4Sr全部转变为更加粗大的层片状共晶,同时共晶相的体积分数增加而τ相体积分数减小,当Al含量6%时全部为α-Mg+Al4Sr共晶组织.Al含量继续升高到7%后,基体中形成了少量的Mg17Al12相.含Al 4%和5%的合金中Sr抑制了显微组织中Mg17Al12相的形成和高温下的非连续析出,并且在高温100h蠕变后显微组织没有发生明显变化,有较好的蠕变抗力.三元τ相比Al4Sr有更高的热稳定性,因此在Al含量低于6%时,随着Al量增大,τ相减少而Al4Sr相增加,导致合金蠕变性能有所下降;Al含量高于6%时,胞状Mg17Al12相非连续析出,Al含量增大使析出相增多,蠕变性能也逐渐下降.     

航空用铝合金超微结构实验表征

为了使铝合金更好的服役于航空领域,就有必要对其微观结构进行实验表征,从而可以在铝合金微观结构和宏观性能之间搭建桥梁,最终优化铝合金的综合性能。本文介绍了航空用2xxx,6xxx和7xxx系铝合金发展历程以及时效析出过程中的微观结构演变,如Al-Cu合金GP区、Al-Cu-Mg合金GPB区等重要物相的结构特征,以及AlCu-Mg合金S相析出行为等都已得到了透彻的研究;阐述了透射电镜、扫描透射电镜、三维原子探针等技术的结合在Al-Cu-Mg-Ag合金Ω相、Al-Mg-Si-Cu合金β″相的晶体结构及界面结构以及铝合金晶间腐蚀机理等研究上的应用;本小组实现了复杂选区电子衍射谱的快速模拟及标定,并基于会聚束电子衍射实现了对析出相体积分数的精确测量;最后指出,高分辨透射电镜原位加热研究及透射电镜原位力学测试等新技术手段的应用,对深层次研究铝合金相变规律、变形行为具有跨时代意义。     

Al 量对 Ni-Al-Hf-Cr-W 系合金显微组织结构的影响

研究了Ni-20Hf-8Cr-8W-（4～6）Al系列合金的显微组织以及Al含量对共晶组织的影响,结果表明：此系列合金中,随着Al含量的微小变化,会析出不同的共晶组织;当Al含量大于5.5wt%时,出现（β-NiAl+Ni7Hf2）或（γ′+β-NiAl+Ni7Hf2）共晶：当Al量小于5.5wt%时,会出现（γ′+Ni7Hf2）、（γ+γ′+Ni7Hf2）或（γ+Ni7Hf2）共晶组织。并且得出（Ni-20Hf-8Cr-8W-5.3Al）wt%的合金具有（γ′+Ni7Hf2）共晶,适宜选做为以Ni7Hf2增强的共晶复合材料的合金成份。     

时效对快速凝固铝锂合金组织和性能的影响

研究了时效对快速凝固Ａｌ—３．２Ｌｉ—１．２Ｍｇ—０．３Ｃｕ—０．２Ｚｒ合金拉伸性能和微观组织的影响。结果表明,低温长时间时效达到接近峰值状态,合金的综合性能优于高温短时间时效达到峰值状态的综合性能。合金中主要强化相为δ＇（Ａｌ３Ｌｉ）相,Ｃｕ、Ｍｇ起固溶强化。合金中Ｚｒ主要以亚稳态的Ａｌ３Ｚｒ存在,并同时与δ＇相形成（δ＇／Ａｌ３Ｚｒ）相。文中讨论了影响合金塑性的因素,指出界面析出相是快速凝固Ａｌ—Ｌｉ合金中值得重视的问题。     

固溶处理时间对2E12铝合金组织和疲劳性能的影响

采用光学金相、扫描电镜、能谱分析以及疲劳寿命测试等方法,研究了495 ℃/1 h和8 h固溶处理对2E12T₄铝合金微观组织和疲劳性能的影响。实验结果表明,延长固溶处理时间可显著减少基体中可溶的Al₂CuMg残留相数量,提高合金元素的过饱和固溶度,因而,自然时效后合金强度相应增加。试样自由表面上的大尺寸残留相在疲劳加载过程中,通过自身断裂或与基体脱粘的两种方式优先诱发疲劳裂纹萌生;并且,这些大尺寸残留相还起到促进疲劳裂纹扩展和连接的作用,导致疲劳辉纹形成时发生开裂形成二次裂纹,因而,延长固溶处理时间减少大尺寸残留相数量可提高2E12铝合金的疲劳寿命。     

内氧化制备A1_2O_3/Cu复合材料载流条件下表面磨损形貌和摩擦学性能研究(英文)

Two Al2O3/Cu composites containing 0.24 wt.% Al2O3 and 0.60 wt.% Al2O3 separately are prepared by internal oxidation. Effects of sliding speed and pressure on the frictional characteristics of the composites and copper against brass are investigated and compared. The changes in morphology of the sliding surface and subsurface are examined with scanning electron microscope （SEM） and energy dispersive X-ray spectrum （EDS）. The results show that the wear resistance of the Al2O3/Cu composites is superior to that of copper under the same conditions, Under a given electrical current, the wear rate of Al2O3/Cu composites decreases as the Al2O3-content increases, However, the wear rates of the Al2O3/Cu composites and copper increase as the sliding speed and pressure increase under dry sliding condition. The main wear mechanisms for Al2O3/Cu composites are of abrasion and adhesion; for copper, it is adhesion, although wear by oxidation and electrical erosion can also be observed as the speed and pressure rise.     

1.0 wt% Li对Al-Zn-Mg-Cu合金析出相的影响(英文)

Microstructure control always plays a key role in enhancing properties of high-strength Al alloys. Attempts to improve the microstructure of 7000 series alloys by addition of 1.0 wt% Li have been made for a long time, but unsystematically. This article compares the microstructural features of 1.0 wt% Li-containing A1-Zn-Mg-Cu alloy with those of Li-free Al-Zn-Mg-Cu alloy by using differential scanning calorimetric （DSC） techniques, Vickers microhardness and transmission electron microscopy （TEM）. The results show the dominance of Guinier Preston （GP） zones, η＇ or η phases in 1.0 wt% Li-containing Al-Zn-Mg-Cu alloy, and confirm the capability of Li to retard the rate of precipitates growth and coarsening.     

片状粉末冶金的石墨烯/铝基复合材料制备过程控制与力学性能

石墨烯/铝复合材料具有强化效率高、强塑性协同提升、综合性能优异的特点,有望突破现有金属基复合材料强塑性匹配性差的瓶颈问题,但石墨烯的难于分散是困扰材料制备的重要问题。基于机械球磨工艺的片状粉末冶金技术可以将球状铝粉变成片状,实现石墨烯的均匀分散。本研究通过添加过程控制剂PDMS调控机械球磨过程,制备片状铝粉,结合压力浸渗技术制备0.6%(质量分数)GNPs/6061Al复合材料。结果表明:随着球磨时间延长,片状铝粉直径呈先上升后稳定的状态;随过程控制剂黏度上升,片状铝粉直径上升,铝粉片状化效果更明显,同时石墨烯缺陷含量先降低后上升。结合组织表征和力学性能测试,讨论了材料性能与组织结构间的关系。