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Zn元素及时效工艺对2056铝合金微观组织和力学性能的影响

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中国有色金属学报 2012年第9期22卷 2477-2485页

作者：罗先甫郑子樵葛婧萱张海锋钟警廖忠全中南大学材料科学与工程学院长沙410083

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、DSC分析和透射电镜观察,研究少量Zn元素及时效工艺对2056铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:在T6、T8和T3时效状态下,2056合金的抗拉强度(σb)和屈服强度(σ0.2)均比不含Zn合金的高,而伸长... 详细信息

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、DSC分析和透射电镜观察,研究少量Zn元素及时效工艺对2056铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:在T6、T8和T3时效状态下,2056合金的抗拉强度(σb)和屈服强度(σ0.2)均比不含Zn合金的高,而伸长率(δ)相差不大,这是因为Zn的添加形成富Zn团簇,促进GPB区的形成,进一步促进S′相的析出,提高合金强度。2056合金在T6、T8峰时效态和T3态下的σb和σ0.2由大到小顺序为T8,T3和T6,时效前的预变形形成大量位错,由于位错和溶质原子强烈的交互作用,形成大量的位错塞积和缠结,增加了T3态合金的强度;在T8态下,大量的位错成为S′相的形核点,使合金形成细小、密集和均匀弥散的S′相,其强度较T6和T3态的得到较大提高。

关键词： 2056铝合金 Zn 时效处理力学性能微观组织

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时效制度对2A97铝锂合金强韧性的影响

中国有色金属学报 2011年第3期21卷 546-553页

作者：钟申郑子樵廖忠全蔡彪中南大学材料科学与工程学院长沙410083

通过拉伸试验及平面应变断裂韧性测试,研究不同时效制度对2A97合金强韧性的影响,并利用透射电镜和扫描电镜对合金的微观组织及断口形貌进行观察。结果表明:2A97合金在135℃单级时效时断裂韧性较好,但强度偏低;双级时效可促进强度的提高... 详细信息

通过拉伸试验及平面应变断裂韧性测试,研究不同时效制度对2A97合金强韧性的影响,并利用透射电镜和扫描电镜对合金的微观组织及断口形貌进行观察。结果表明:2A97合金在135℃单级时效时断裂韧性较好,但强度偏低;双级时效可促进强度的提高,但第二级时效温度过高时(175℃),断裂韧性迅速下降,经过(135℃,36 h)+(150℃,18 h)时效,可得到较好的强韧性匹配,其σb、σ0.2和KIC分别为547 MPa、489 MPa和28.9 MPa.m1/2。2A97合金中的主要强化相为δ′相和T1相。δ′相易共面滑移而引起应力集中,对合金韧性不利;T1相能有效地阻止位错滑移,对合金强度有显著提高。2A97合金在时效初期以穿晶和沿晶混合型断裂为主,断口表现出明显的分层特征,具有较好的韧性;随时效时间的延长,析出相的体积分数、尺寸以及临界分切应力增大,所造成的应力集中更明显,同时晶界平衡相增多,晶界无沉淀带加宽,沿晶断裂比例增多,合金韧性急剧下降。

关键词： 2A97铝锂合金微观组织时效制度断裂韧性

Ge在Al-3.5Cu合金中的微合金化作用

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稀有金属材料与工程 2014年第7期43卷 1649-1654页

作者：范春平郑子樵罗先甫廖忠全程彬中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室湖南长沙410083

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、透射电镜观察等研究了微量Ge(0.21%)在Al-3.5Cu(质量分数,%)合金中的微合金化作用。结果表明:175℃时效时,由于Ge与空位间有很强的相互作用,Ge的添加抑制了GP区的形成,也使随后析出的θ′′和θ′... 详细信息

通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、透射电镜观察等研究了微量Ge(0.21%)在Al-3.5Cu(质量分数,%)合金中的微合金化作用。结果表明:175℃时效时,由于Ge与空位间有很强的相互作用,Ge的添加抑制了GP区的形成,也使随后析出的θ′′和θ′的密度减少,含Ge合金时效响应速率减小,峰值硬度和强度降低。200℃时效时,由于时效温度很高,有利于空位扩散,从而释放了Ge对空位的钉扎,使含Ge合金中总的可动空位数量增多,有利于过饱和固溶体的分解,因此含Ge合金时效响应速率反而有所加快,硬化、强化效果增大。

关键词： Al-Cu合金 Ge 微合金化拉伸性能微观组织

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In对Al-3.5Cu合金析出过程的影响

稀有金属材料与工程 2011年第6期40卷 1079-1083页

作者：潘峥嵘郑子樵李世晨廖忠全中南大学湖南长沙410083

利用透射电镜(TEM),差示扫描量热仪(DSC)等方法对Al-3.5Cu和Al-3.5Cu-0.5In(质量分数,%)合金中θ′相的生成及粗化行为进行对比研究。在175℃时效时In的添加显著地促进了合金的时效响应,时效峰值硬度提高了约200MPa。TEM观察结果显示富... 详细信息

利用透射电镜(TEM),差示扫描量热仪(DSC)等方法对Al-3.5Cu和Al-3.5Cu-0.5In(质量分数,%)合金中θ′相的生成及粗化行为进行对比研究。在175℃时效时In的添加显著地促进了合金的时效响应,时效峰值硬度提高了约200MPa。TEM观察结果显示富铟(In′)粒子在时效早期均匀析出,为θ′相的析出提供了非均匀形核位置;且在θ′相宽面发现了位于其片状顶角的In′粒子;时效后期含In合金中θ′相粗化速率明显小于无In合金。时效前增加6%预变形后两种合金时效响应及效果差别不大,证实T6状态In主要是通过淬火空位团簇,从而促进θ′相析出。

关键词： In θ′相微合金化 Al-Cu 析出

微量Ge对Al-Cu-（Mg）合金时效行为及微观组织的影响

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微量Ge对Al-Cu-（Mg）合金时效行为及微观组织的影响

作者：廖忠全中南大学

学位级别：硕士

本文以Al-3.5Cu-(0.4Mg)合金为基础合金,借助硬度测试、拉伸性能测试、剥落腐蚀性能测试等方法研究了Ge对合金性能的影响;差热分析、透射电镜(TEM、HRTEM)、原子探针摄影术(APT)等微观组织观察手段系统地研究了Ge对各合金组织结构的影响... 详细信息

本文以Al-3.5Cu-(0.4Mg)合金为基础合金,借助硬度测试、拉伸性能测试、剥落腐蚀性能测试等方法研究了Ge对合金性能的影响;差热分析、透射电镜(TEM、HRTEM)、原子探针摄影术(APT)等微观组织观察手段系统地研究了Ge对各合金组织结构的影响,对合金中析出的异常纳米级析出相进行了初步确认,最后分析了Ge在实验合金中的作用机理。主要结论如下： (1)在Al-Cu合金中加入微合金化元素Ge后,在175℃时效时,合金的时效响应速率减慢,达到峰值所需的时间从30h延长到46h,时效峰值硬度下降了12HV,抗拉强度降低了48Mpa;在200℃时效时,合金的时效响应速率加快,达到峰值所需的时间从25h缩短到19.3h,时效峰值硬度未有较大变化。 (2)0.2wt.%Ge的添加,加快了Al-3.5Cu-0.4Mg合金在175℃时效的时效响应速率;合金达到峰值所需要的时间从32h缩短到25h,时效峰值硬度提高了37HV,峰值抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高了约60MPa、70MPa和44%。 (3)TEM观察发现,在175℃时效峰值状态下,Al-3.5Cu-0.4Mg合金基体中存在大量的棒状的S’相、θ’相以及少量的片状Ω相;Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge合金基体中存在大量细小弥散的纳米级析出相、一些θ’相、以及少量的θ’Ⅱ和σ相。纳米级析出相使含Ge合金具有优异的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为415.3MPa、347.3MPa和17.8%。 (4)Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金高温拉伸强度随拉伸温度的升高而逐渐降低,其高温拉伸相对强度优于传统的耐热铝合金。在150℃以及150℃以上的温度热暴露时,Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金显示出了优异的耐热性能;在150℃热暴露1000h后合金的抗拉强度仍然在400Mpa以上,相对于原始峰值态合金强度仅下降了14MPa。 (5)不同时效态Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金显示出了良好的耐剥落腐蚀性能,欠、峰时效态样品在EXCO溶液中浸泡96h后评级为EB+级,过时效态样品在EXCO溶液中浸泡96h后仅为EA+级。 (6)在200℃时效时,合金的时效响应速率随着Ge含量的升高而加快,峰值硬度和强度都随着Ge含量的升高而增加。Ge含量为0.05%、0.2%和0.3%的合金时效到达峰值的时间分别为11h、9h和7h;峰值硬度值分别为110.2HV、122.2HV和131.9HV;峰值抗拉强度分别为337MPa、369.5MPa、394.6Mpa。 (7)Al-3.5Cu-0.4Mg-0.2Ge(wt.%)合金在200℃时效的析出过程如下：在合金中首先析出的是高密度的纳米级X相,随后0’相、θ’Ⅱ相和σ相逐渐出现。合金中X相、0’相、θ’Ⅱ相和σ相能在200℃时效时共同存在很长时间。 (8)对X相进行详细的研究表明：X相为沿Al方向的针状析出相,该析出相富含Al、Cu、Mg和Ge四种元素,x相中的Mg/(Cu+Ge)比接近于1。X相均匀弥散的分布在Al基体中并且与基体完全共格,该相与Al基体的位相关系为：x//Al,{010}x//{010}Al。 (9)基于HRTEM观察和APT数据,我们提出了一种X相的修正模型。它的成分为Al10Mg3Cu3Gex(0全溶解。

关键词： 2xxx系铝合金 Ge 微合金化 S’相纳米级析出相

时效制度对2A97铝锂合金腐蚀行为和微观组织的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2011年第4期16卷 478-486页

作者：廖忠全郑子樵钟申蔡彪李世晨中南大学材料科学与工程学院长沙410083

通过拉伸性能测试、晶间腐蚀(IGC)和剥落腐蚀实验(EXCO)以及透射电镜(TEM)观察,研究时效制度对2A97铝锂合金力学性能、晶间腐蚀行为、剥落腐蚀行为和微观组织的影响。结果表明:135℃/36 h+175℃的双级时效比135℃的单级时效更有利于提高... 详细信息

通过拉伸性能测试、晶间腐蚀(IGC)和剥落腐蚀实验(EXCO)以及透射电镜(TEM)观察,研究时效制度对2A97铝锂合金力学性能、晶间腐蚀行为、剥落腐蚀行为和微观组织的影响。结果表明:135℃/36 h+175℃的双级时效比135℃的单级时效更有利于提高2A97铝锂合金的力学性能和耐腐蚀性能;随着175℃下的第二级时效时间延长,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著提高;135℃/36 h+175℃/24 h双级时效时,晶内由大量的T1相和少量的δ′相组成,晶界析出物粗大、断续分布,此时合金具有最优的力学性能和抗腐蚀性能,其抗拉强度为605 MPa,伸长率7.7%,平均晶间腐蚀深度29.3μm,剥蚀等级为EB级。

关键词： 2A97铝锂合金时效制度拉伸性能腐蚀行为微观组织

2A97铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝的微观组织特征

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粉末冶金材料科学与工程 2012年第2期17卷 147-152页

作者：蔡彪郑子樵孙景峰廖忠全钟申贺地求中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学机电工程学院长沙410083

对厚度为25 mm的T851态2A97铝锂合金进行搅拌摩擦焊焊接,利用显微硬度、金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等对焊缝的显微硬度和微观组织进行研究。结果表明:接头基材硬度最高,热影响区和热机影响区硬度降低,焊缝中心硬度又升高,硬度最低... 详细信息

对厚度为25 mm的T851态2A97铝锂合金进行搅拌摩擦焊焊接,利用显微硬度、金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等对焊缝的显微硬度和微观组织进行研究。结果表明:接头基材硬度最高,热影响区和热机影响区硬度降低,焊缝中心硬度又升高,硬度最低位置在热影响区。焊核区发生动态再结晶,形成细小等轴的晶粒;焊核区S′相全部溶解,T1相几乎全部溶解,在随后的冷却和时效过程中,焊核区析出GP区和细小弥散的δ′相;热影响区的T1相部分溶解,S′相全部溶解,析出θ″相、δ′相和δ′/β′的复合相。

关键词：搅拌摩擦焊铝锂合金微观组织

预时效对6022合金成形性能和力学性能的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2011年第1期16卷 20-25页

作者：王小宁李世晨郑子樵蔡彪廖忠全中南大学材料科学与工程学院长沙410083

对6022合金板材分别进行555℃固溶30 min+自然时效5 d,以及555℃固溶30 min+140℃不同时间预时效+自然时效5 d的处理。通过显微硬度测试、拉伸实验、DSC分析和透射电镜观察,研究在140℃预时效对该合金的成形性能、模拟烤漆(175℃时效30 ... 详细信息

对6022合金板材分别进行555℃固溶30 min+自然时效5 d,以及555℃固溶30 min+140℃不同时间预时效+自然时效5 d的处理。通过显微硬度测试、拉伸实验、DSC分析和透射电镜观察,研究在140℃预时效对该合金的成形性能、模拟烤漆(175℃时效30 min)后的力学性能和微观组织的影响。结果表明:随着预时效时间增加,模拟烤漆后合金的力学性能上升,而成形性能下降。经过5 min、10 min和30 min预时效后合金的σ0.2分别提高13、22和26 MPa,σb分别提高10、21和33 MPa,平均塑性应变比r和应变强化指数n以及伸长率均逐渐减小,屈强比(σ0.2/σb)增大。140℃预时效10 min后成形性能和模拟烤漆后的力学性能较好,σ0.2和σb分别为217和317 MPa。预时效过程中形成较稳定的Mg-Si原子团簇,为随后的人工时效过程中β″相的析出提供了大量的有利形核位置。

关键词：预时效成形性能模拟烤漆 6022合金

预变形对Al-Cu-Mg-(Ag)合金中Ω相析出的影响

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热加工工艺 2010年第12期39卷 1-3,8页

作者：潘峥嵘郑子樵廖忠全李世晨中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083

通过拉伸性能测试、透射电镜(TEM)观察等手段,研究了固溶淬火后预变形对Al-3.4Cu-0.34Mg合金显微组织的影响。结果表明:人工时效前加入预变形,时效强度明显提高,预变形的加入显著促进了合金中Ω相的析出,牺牲了S′相。与Al-Cu-Mg-Ag合... 详细信息

通过拉伸性能测试、透射电镜(TEM)观察等手段,研究了固溶淬火后预变形对Al-3.4Cu-0.34Mg合金显微组织的影响。结果表明:人工时效前加入预变形,时效强度明显提高,预变形的加入显著促进了合金中Ω相的析出,牺牲了S′相。与Al-Cu-Mg-Ag合金中预变形抑制Ω相析出作用进行比较,得到了统一的解释:位错能够作为Ω相析出的非均匀形核位置。

关键词： Al-Cu-Mg 预变形位错 Ω相非均匀形核位置