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AlSc15中间合金中Al_(3)Sc金属间化合物的电化学行为及对局部腐蚀的影响

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轻合金加工技术 2024年第2期52卷 54-58页

作者：蒋伟高坤元胡秀华文胜平黄晖吴晓蓝魏午聂祚仁扈世亮北京工业大学材料科学与工程学院教育部先进功能材料重点实验室北京100124 山东兖矿轻合金有限公司山东邹城273515

将过共晶AlSc15合金加热至液态,以10℃/h速率冷却得到毫米级尺寸的Al_(3)Sc金属间化合物。利用微区电化学和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)研究了Al_(3)Sc金属间化合物在不同pH值的0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学特征及对局部腐蚀敏感性... 详细信息

将过共晶AlSc15合金加热至液态,以10℃/h速率冷却得到毫米级尺寸的Al_(3)Sc金属间化合物。利用微区电化学和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)研究了Al_(3)Sc金属间化合物在不同pH值的0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学特征及对局部腐蚀敏感性的影响。结果表明,Al_(3)Sc金属间化合物存在自钝化现象,且在碱性环境中有明显的维钝区域;随着pH值的增加,Al_(3)Sc腐蚀电位逐渐降低,在中性和碱性条件下的腐蚀速率明显低于酸性条件下的;Al_(3)Sc金属间化合物与周围铝基体之间的伏打电位差约为40 mV,在铝合金中可能作为较弱的局部阴极,对电偶腐蚀的影响不大。

关键词： Al_(3)Sc金属间化合物微电化学技术扫描开尔文局部腐蚀

冷却条件对5E83铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

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金属热处理 2022年第1期47卷 130-134页

作者：李昂高坤元文胜平黄晖聂祚仁北京工业大学材料与制造学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度试验和拉伸试验,研究了转速为400、800、1200 r/min时,水冷和空冷对5E83铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响。结果表明,与空冷条件相比,水冷条件下搅拌摩擦焊接头产... 详细信息

通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度试验和拉伸试验,研究了转速为400、800、1200 r/min时,水冷和空冷对5E83铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响。结果表明,与空冷条件相比,水冷条件下搅拌摩擦焊接头产生的飞边减少,洋葱环形成区域缩减、焊核区的硬度明显提高。当转速为800 r/min时,与空冷条件相比,水冷条件下接头的抗拉强度提高,接头效率提高11%,硬度提高11%,同时焊核区的平均晶粒尺寸减小43%,但空冷条件下接头断口的韧窝大而深,塑性较好,水冷条件下的断口韧窝小而浅,塑性下降。

关键词：搅拌摩擦焊 5E83铝合金冷却条件抗拉强度平均晶粒尺寸

综合提升Al-Zn-Mg-Er-Zr合金强度和耐蚀性的双级时效研究

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稀有金属材料与工程 2023年第7期52卷 2453-2460页

作者：陈炯燊荣莉魏午黄晖高坤元吴晓蓝文胜平亓鹏聂祚仁北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室北京100124

本研究以Al-Zn-Mg-Er-Zr合金为研究对象,测试获得合金在不同时效工艺下硬度、电导率、力学性能、剥落腐蚀性能的变化规律,同时使用EBSD、XRD、SEM及TEM等组织与成分表征手段对其微观组织进行分析,阐明合金最佳综合性能与其组织模式的关... 详细信息

本研究以Al-Zn-Mg-Er-Zr合金为研究对象,测试获得合金在不同时效工艺下硬度、电导率、力学性能、剥落腐蚀性能的变化规律,同时使用EBSD、XRD、SEM及TEM等组织与成分表征手段对其微观组织进行分析,阐明合金最佳综合性能与其组织模式的关系。结果表明:最优的双级时效工艺为90℃/12 h+145℃/18 h;此工艺下的屈服强度为388 MPa,延伸率为14.0%,剥落腐蚀评级为PB,此时合金主要强化相(GP区和η′亚稳相)在晶内大量弥散析出,晶界处的η相呈断续分布。对比该合金T6(120℃/24 h)单级时效处理态性能:屈服强度为328 MPa,延伸率为17.75%,剥落腐蚀评级为EC,双级时效后合金综合性能得到显著提升。

关键词： Al-Zn-Mg-Er-Zr 双级时效微观组织力学性能剥落腐蚀

Si、Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响

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中国有色金属学报 2022年第3期32卷 619-629页

作者：梁上上文胜平刘祺祥吴晓蓝高坤元黄晖聂祚仁北京工业大学材料与制造学部北京100124

本文采用传统铸锭冶金的方法制备不同Si和Er含量的Al-Zr合金,研究Si和Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响。结果表明:Si的添加促进了Al-Zr合金的时效硬化响应,Si大大降低第二相Al3Zr的析出温度。Al-0.25Zr-0.30Si合金在325℃等温时效时获... 详细信息

本文采用传统铸锭冶金的方法制备不同Si和Er含量的Al-Zr合金,研究Si和Er对Al-Zr合金时效析出行为的影响。结果表明:Si的添加促进了Al-Zr合金的时效硬化响应,Si大大降低第二相Al3Zr的析出温度。Al-0.25Zr-0.30Si合金在325℃等温时效时获得最佳时效强化增量,最高硬度值达到57.1HV,较其固溶态合金增加25.8 HV。Al-Zr合金获得最佳时效硬化增量的Si含量为0.30%(质量分数)。Er的添加进一步促进Al-Zr合金的时效响应,拓宽了Al-Zr合金时效析出温度范围(325~375℃),析出相变得更加细密。Al0.25Zr-0.30Si-0.25Er合金在350℃等温时效时获得最大时效强化增量,最高硬度值达到60.5 HV,这主要是由于Si、Er复合微合金化比单独添加Si更能提高Al-Zr合金沉淀相的数量密度并细化其尺寸。

关键词： Al-Zr合金析出相时效强化微合金化

Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)亚稳相和平衡相的价电子结构分析

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金属学报 2012年第4期48卷 492-501页

作者：黄炼高坤元文胜平黄晖王为聂祚仁北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

本文运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)的3种晶体结构(L1_2,D0_(22),D0_(23))的价电子结构和最强键键能,并依此对各种结构的相稳定性及相变顺序做半定量分析.结果显示:各平衡相,即D0_(22)-A1_3Ti,D0_(23)-Al_3Zr... 详细信息

本文运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)的3种晶体结构(L1_2,D0_(22),D0_(23))的价电子结构和最强键键能,并依此对各种结构的相稳定性及相变顺序做半定量分析.结果显示:各平衡相,即D0_(22)-A1_3Ti,D0_(23)-Al_3Zr和D0_(22)-Al_3Hf,其最强键键能分别为57.7,71.6和75.6 kJ/mol,与对应平衡相的熔点高低次序一致,确认了EET计算结果的可靠性.使用这一方法计算获得Al_3Ti,Al_3Zr和Al_3Hf的最强键键能,依此得出各亚稳相向平衡相的转变顺序与实验结果及第一性原理计算的结果相同.EET计算的最强键键能可作为评价亚稳相稳定性的一个判据.据此,由计算获得L1_2型Al_3M最强键键能推论各相的稳定性次序为Al_3Ti

关键词：价电子结构 Al3M(M=Ti,Zr,Hf) 亚稳相相的稳定性

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Al-Er-Zr合金的时效析出过程

中国有色金属学报 2013年第2期23卷 336-342页

作者：李燕文胜平高坤元黄晖聂祚仁北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

利用显微硬度、TEM、HREM等测试方法对Al-Er-Zr合金的时效析出过程及析出相Al3(Er1-xZrx)的粗化行为进行研究。结果表明:二元合金Al-0.04Er在375℃时效5 min后出现硬度峰(约为40.3HV),随后迅速下降出现过时效;添加Zr能够显著提高其热稳... 详细信息

利用显微硬度、TEM、HREM等测试方法对Al-Er-Zr合金的时效析出过程及析出相Al3(Er1-xZrx)的粗化行为进行研究。结果表明:二元合金Al-0.04Er在375℃时效5 min后出现硬度峰(约为40.3HV),随后迅速下降出现过时效;添加Zr能够显著提高其热稳定性,三元Al-Er-Zr合金中过时效现象显著滞后于Al-Er二元合金。在三元合金Al-Er-Zr中,随着Zr含量的增加,合金在长时间时效后,由于Er、Zr的协同析出而出现第二个更高的时效峰值,约为53.5HV,明显高于Al-Er二元合金的硬度。Al3(Er1-xZrx)粒子在高温粗化过程中逐渐长大,其平均直径d与退火时间t的关系符合LSW理论中的关系式。

关键词： Al-Er-Zr合金时效析出强化粗化

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Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

金属热处理 2023年第4期48卷 178-183页

作者：王博高坤元丁宇升文胜平黄晖吴晓蓝魏午聂祚仁北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室北京100124

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦... 详细信息

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸5μm时,有效地抑制了晶粒长大,从而提高了超塑性。

关键词： 5E83铝合金微合金化超塑性微观结构

Er对Al-Zn-Mg合金微观组织与摩擦性能的影响

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金属热处理 2023年第1期48卷 6-11页

作者：丁许栩吴晓蓝王为饶茂毛雪晶高坤元魏午黄晖北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室北京100124 西南铝业(集团)有限责任公司重庆400000

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)和材料表面综合测试仪研究了Er对Al-Zn-Mg合金微观组织和力学性能的影响,并研究其在不同载荷下的摩擦磨损行为。结果表明,添加Er后合金伸长率提高约30%,晶粒尺寸明显细化,平均晶粒尺寸减... 详细信息

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)和材料表面综合测试仪研究了Er对Al-Zn-Mg合金微观组织和力学性能的影响,并研究其在不同载荷下的摩擦磨损行为。结果表明,添加Er后合金伸长率提高约30%,晶粒尺寸明显细化,平均晶粒尺寸减小约68%。合金在摩擦过程中经历了摩擦副磨合和稳定磨损两个阶段,随着载荷的增大,摩擦因数曲线波动增大。O在摩擦层大量富集,证明了氧化磨损机制的存在。加载载荷为30 N时为磨粒磨损、疲劳磨损以及粘着磨损混合作用机制;加载载荷为70 N时磨粒磨损加剧并伴随疲劳磨损,且添加Er可以降低合金表面的剥落趋势,从而减少磨损。

关键词：微合金化 Al-Zn-Mg合金摩擦磨损磨损阶段摩擦层磨损机制

Yb微合金化Al-2.4Cu-1.3Li合金的均匀化退火工艺及微观组织演变

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金属热处理 2023年第2期48卷 131-137页

作者：郑直高坤元文胜平黄晖吴晓蓝魏午聂祚仁北京工业大学材料与制造学部教育部先进功能材料重点实验室北京100124

通过SEM、EDS、DSC、XRD等测试手段研究了Al-2.4Cu-1.3Li-(Yb)合金铸态及均匀化过程中组织及微观结构演变。SEM观察显示,铸态组织中存在明显的枝晶偏析,枝晶间距为45±6μm(Al-Cu-Li合金)与43±7μm(Al-Cu-Li-Yb合金),一次相形貌为块状... 详细信息

通过SEM、EDS、DSC、XRD等测试手段研究了Al-2.4Cu-1.3Li-(Yb)合金铸态及均匀化过程中组织及微观结构演变。SEM观察显示,铸态组织中存在明显的枝晶偏析,枝晶间距为45±6μm(Al-Cu-Li合金)与43±7μm(Al-Cu-Li-Yb合金),一次相形貌为块状或条状,面积占比为2.8%(Al-Cu-Li合金)与2.2%(Al-Cu-Li-Yb合金),EDS和XRD结果显示其主要成分为多种AlCu(Li)相,Al-Cu-Li-Yb合金中还存在少量Al_(8)Cu_(4)Yb相。根据DSC测试与均匀化动力学计算,制定均匀化退火工艺为500℃×12 h。SEM观察显示退火后样品枝晶偏析已经消除,残留一次相为聚集球状AlCuFe相和/或骨骼状Al_(8)Cu_(4)Yb相,面积占比下降到0.93%(Al-Cu-Li合金)和0.76%(Al-Cu-Li-Yb合金)。为了使Yb进一步回溶,针对Al-Cu-Li-Yb合金制定二级均匀化工艺为500℃×12 h+530℃×12 h,残留一次相面积占比下降到0.53%,形貌与一级均匀化后相同。

关键词： Al-Cu-Li合金 Yb微合金化均匀化微观组织