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al-cu-li-mg合金纳米相之间的溶质配分行为的第一性原理研究(英文)

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年

作者：刘正卿江勇王怡人姚建刚中南大学材料科学与工程学院中南大学粉末冶金国家重点实验室烟台南山学院材料科学与工程学院

第一性原理计算考察了25种合金化元素在大多数商业牌号al-cu-li-mg合金中主要纳米相(δ’-al3li、θ’-al2cu、T1-al6cu4li3和S-al2cumg)之间的溶质配分能和配分行为。计算结果表明，主合金化元素li不能直接影响θ’和S相，cu不能直接... 详细信息

第一性原理计算考察了25种合金化元素在大多数商业牌号al-cu-li-mg合金中主要纳米相(δ’-al3li、θ’-al2cu、T1-al6cu4li3和S-al2cumg)之间的溶质配分能和配分行为。计算结果表明，主合金化元素li不能直接影响θ’和S相，cu不能直接影响δ’相，mg不能直接影响θ’和δ’相，但可以较弱地固溶于T1相。对于微合金化元素而言，Si是唯一一种可以固溶于四种纳米相的元素。Au能固溶于δ’， θ’和S相，Cd能固溶于δ’， T1和S相，Zr能固溶于δ’和T1相，Ni仅有微弱的趋势固溶于θ’和S相。Ti、V、Zn、Ag和Mo只能固溶于δ’相，而Cr、Mn、Fe和Co对这四种纳米相均没有直接影响。几乎所有的稀土元素均能强烈固溶于T1，δ’和S相，但无法固溶于θ’相。仅Sc略显特殊，对S相没有明显的固溶趋势。本文计算预测的溶质配分能构成了一个原型数据库，有利于指导和加速al-li合金及其它相关al合金的设计。

关键词： al-cu-li-mg合金纳米相微合金化溶质配分第一性原理

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自然时效对al-2.95cu-1.55li-0.57mg-0.18Zr合金160℃人工时效的影响

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金属学报 2023年第11期59卷 1428-1438页

作者：巩向鹏伍翠兰罗世芳沈若涵鄢俊湖南大学材料科学与工程学院高分辨电镜中心长沙410012

针对al-cu-li-mg合金中自然时效对后续人工时效析出行为的影响机制问题,借助TEM、三维原子探针(3DAP)、三维重构(3DET)及力学性能测试等实验方法,系统研究了自然时效对al-2.95cu-1.55li-0.57mg-0.18Zr合金在160℃人工时效时微观组织及... 详细信息

针对al-cu-li-mg合金中自然时效对后续人工时效析出行为的影响机制问题,借助TEM、三维原子探针(3DAP)、三维重构(3DET)及力学性能测试等实验方法,系统研究了自然时效对al-2.95cu-1.55li-0.57mg-0.18Zr合金在160℃人工时效时微观组织及力学性能的影响。结果表明,自然时效形成的富mg或cu-mg原子团簇及δ'相在人工时效早期溶解,导致硬度下降;随后大量的GPB区弥散均匀析出,硬度回升,随时效时间延长T1相析出,硬度进一步增加,在96 h出现第一个强化峰;随后,GPB区溶解,合金硬度降低;继续延长时效时间,T1相体积分数及板条状S相的数量增加,合金硬度再次升高,在192 h出现第二个强化峰。研究表明自然时效原子团簇可明显改变合金的人工时效析出行为及力学性能演变规律。

关键词： al-cu-li-mg合金自然时效时效析出行为原子团簇

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形变时效对al-2.4cu-0.9li-0.7mg合金显微组织结构与力学性能的影响

形变时效对Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金显微组织结构与力学性能的影...

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作者：邹富强湖南大学

学位级别：硕士

al-cu-li-mg合金为可时效强化合金,因其具有密度低、弹性模量大、比强度高及抗腐蚀性能好等优点,被广泛应用于航空航天领域。该合金性能与热处理过程中形成的纳米尺寸强化相存在密切联系。形变时效处理工艺是改善al-cu-li-mg合金性能较... 详细信息

al-cu-li-mg合金为可时效强化合金,因其具有密度低、弹性模量大、比强度高及抗腐蚀性能好等优点,被广泛应用于航空航天领域。该合金性能与热处理过程中形成的纳米尺寸强化相存在密切联系。形变时效处理工艺是改善al-cu-li-mg合金性能较为常用的方法之一。然而,目前大量科研工作均在研究小预变形的形变时效对合金性能及组织的影响,关于大预变形及大预变形前引入预时效的形变时效工艺对al-cu-li-mg合金的研究却相对较少。本文主要通过力学性能测试、EBSD测试、TEM表征等实验方法,主要研究了大变形预处理及预时效的形变时效工艺对al-2.4cu-0.9li-0.7mg合金的微观组织结构与力学性能的影响,探究了微观组织与力学性能之间的关系。得出以下主要结论:(1)经150℃及180℃短时间时效,合金基体中析出较多不同类型GPB区复合相,其主要复合形式为GPBⅡ区的壳域伴有li-GPB区,随时效时间延长,GPB区复合相数量有所降低,li-GPB区数量增加。(2)经150℃及180℃的T6峰值时效处理,合金以li-GPB及GPB区复合相为主,此外还存在少量呈位错形状分布的板条S相与尺寸粗大的T相;相比150℃及180℃,经200℃的T6峰值时效处理时,合金中S相数量增多,尺寸增大,li-GPB区数量明显减少。(3)相同温度时效时,随预变形量的增加,合金时效速率加快,峰值时效时间提前;合金硬度和强度则呈先增加后减小的趋势,50%预变形合金硬度和强度最高;延长率逐渐降低后趋于平稳。(4)相比T6处理,形变时效处理时,预变形在合金中引入位错,使后续时效析出行为发生明显改变;使易于T6处理中的GPB区消失,而大量析出S相与T相,且使S相与T相数量密度增加,尺寸减少。(5)在预变形前引入预时效工艺中,预时效使合金析出大量的弥散分布的GPB区,降低了后续变形过程中位错不均匀塞积现象,进而使得后续时效过程中S相与T相尺寸更为细小,数量密度增加,分布更为弥散,最终使其合金具有良好强度的同时具有较好的塑性。

关键词： al-cu-li-mg合金硬度测试拉伸测试形变时效力学性能析出相

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al-3.06cu-1.57li-0.57mg合金时效工艺研究

Al-3.06Cu-1.57Li-0.57Mg合金时效工艺研究

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作者：罗世芳湖南大学

学位级别：硕士

al-cu-li-mg合金具有密度低、弹性模量高、比刚度好等优点,被广泛应用于航空航天领域。al-cu-li-mg合金为可时效强化合金,通过制定合理的热处理加工工艺,可优化合金微观组织结构,明显提升合金性能。本论文通过力学性能测试、XRD分析、... 详细信息

al-cu-li-mg合金具有密度低、弹性模量高、比刚度好等优点,被广泛应用于航空航天领域。al-cu-li-mg合金为可时效强化合金,通过制定合理的热处理加工工艺,可优化合金微观组织结构,明显提升合金性能。本论文通过力学性能测试、XRD分析、扫描电镜(SEM)及透射电镜观察(TEM)等实验方法,系统研究了单级时效、引入自然时效的双级时效及形变+时效处理工艺对al-3.06cu-1.57li-0.57mg-0.18Zr合金微观组织结构及力学性能的影响,并从强化相析出序列,位错密度及晶粒尺寸等微观角度对合金力学性能改变的原因进行分析讨论,主要结论如下:(1)将固溶处理状态合金分别在140 ℃、160 ℃及180 ℃下进行单级时效(T6)处理,发现160℃峰值时效处理的试样综合力学性能最优,其硬度、屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别为145 HV、346 MPa、419MPa、13.1%。不同温度时效峰值样品的析出相分别为:140 ℃峰值时效合金析出相以δ′相为主,同时还存在少量的T相和板条状S相;160 ℃峰值时效合金以T相为主要强化相,同时存在少量GPB区;180 ℃峰值时效样品中析出大量弥散分布的GPB区,晶内均匀分布的T相数量较少,而在晶界连续分布的T相较多。所有峰值时效样品中的GPB区均可分为两类:常规GPB区及li-GPB区变体。(2)合金固溶处理后,引入一周自然时效,然后进行160 ℃人工时效的双级时效处理。与160 ℃单级人工时效相比,双级时效合金力学性能及析出行为均发生改变。引入自然时效后,合金整体硬度较低,且出现两个时效强化峰值。第一个峰值时效处合金中析出大量GPB区,T相及少量棒状S相;延长时效时间,棒状S相粗化,部分GPB区溶解,铜原子回溶,合金硬度降低;继续延长时效时间至第二峰值时效时,回溶的cu原子重新以板条状S相析出,合金硬度再次升高。(3)对合金进行预变形及时效(T8)处理,随预变形量增加(0%,5%,15%),合金强度逐渐升高,塑性降低。微观组织表征显示,随预变形量增加,晶粒尺寸逐渐减小,位错密度逐渐增加。时效前引入预变形促使连续复合相及T相析出,而弥散分布的GPB区被抑制。

关键词： al-cu-li-mg合金力学性能预变形人工时效自然时效微观组织

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