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铬含量对al-cu-mg-ag合金微观组织和热暴露性能的影响

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矿冶工程 2024年第3期 166-169+175页

作者：唐漫刘志义柏松李苏望中南大学材料科学与工程学院

研究了Cr含量对al-cu-mg-ag合金微观组织和热暴露性能的影响。结果表明，随着Cr含量增加，合金室温强度呈先上升后下降的变化趋势，含0.2%Cr的合金表现出优异的室温力学性能。透射定量计算结果表明，向合金中添加0.2%Cr,促进了热暴露后... 详细信息

研究了Cr含量对al-cu-mg-ag合金微观组织和热暴露性能的影响。结果表明，随着Cr含量增加，合金室温强度呈先上升后下降的变化趋势，含0.2%Cr的合金表现出优异的室温力学性能。透射定量计算结果表明，向合金中添加0.2%Cr,促进了热暴露后合金中Ω相的析出，提高了Ω相的抗粗化性能。Cr添加量超过0.3%后，合金晶界处析出(al, Cr, Mn, Ti)富集相，导致晶粒粗大。

关键词： al-cu-mg-ag合金力学性能晶粒细化热暴露微合金化铬

T6态热挤压al-5cu-0.8mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5ag合金的低周疲劳行为

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沈阳工业大学学报 2024年第1期46卷 77-81页

作者：王莹陈立佳周舸张浩宇张思倩沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870

为了揭示经过T6处理的热挤压al-5cu-0.8mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5ag合金在不同温度下的低周疲劳变形与断裂行为,对T6态热挤压合金进行了室温和200℃条件下的低周疲劳实验。结果表明:在室温和200℃下合金塑性应变幅与载荷反向周次之间服从Coff... 详细信息

为了揭示经过T6处理的热挤压al-5cu-0.8mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5ag合金在不同温度下的低周疲劳变形与断裂行为,对T6态热挤压合金进行了室温和200℃条件下的低周疲劳实验。结果表明:在室温和200℃下合金塑性应变幅与载荷反向周次之间服从Coffin-Manson公式,而弹性应变幅与载荷反向周次之间服从Basquin公式;合金在室温和200℃下低周疲劳变形时,在较低外加总应变幅下疲劳变形机制主要为平面滑移,而在较高外加总应变幅下疲劳变形机制主要为波状滑移;室温和200℃下合金的疲劳裂纹均萌生于疲劳试样表面并以穿晶方式扩展。

关键词： al-cu-mg-ag合金 T6处理低周疲劳循环硬化循环稳定疲劳寿命变形机制疲劳断裂

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热丝辅助电弧增材al-cu-mg-ag耐热铝合金组织与性能研究

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机械工程学报 2023年第11期59卷 242-252页

作者：闫杨予胡锦龙韩启飞郭跃岭苏江舟何智王志敏刘长猛北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学材料学院北京100081 北京航星机器制造有限公司北京100013

电弧增材制造技术可以缩短生产周期,降低成本,实现铝合金的快速成形,但存在结构内部含有较多气孔及晶粒粗大的问题。热丝辅助电弧增材制造(HWAAM)可以有效降低气孔率和细化晶粒,进一步提高电弧增材制造al-cu-mg-ag合金的性能。采用热丝... 详细信息

电弧增材制造技术可以缩短生产周期,降低成本,实现铝合金的快速成形,但存在结构内部含有较多气孔及晶粒粗大的问题。热丝辅助电弧增材制造(HWAAM)可以有效降低气孔率和细化晶粒,进一步提高电弧增材制造al-cu-mg-ag合金的性能。采用热丝电弧增材制造技术制备了al-cu-mg-ag耐热铝合金,利用拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等实验方法,研究了电弧增材制造al-cu-mg-ag铝合金的气孔缺陷、显微组织和力学性能。结果表明,与冷丝成形合金相比,热丝辅助电弧增材制造al-cu-mg-ag合金气孔率降低25%,气孔球形度增加,空间分布较为均匀;同时晶粒尺寸降低30%,晶粒形貌趋于等轴晶化。冷丝结构件抗拉强度为218 MPa,屈服强度为134 MPa,延伸率为3.2%,使用热丝电弧增材制造后,力学性能提高,其抗拉强度提升至242 MPa,屈服强度提高至148 MPa,延伸率4.2%。最后,分别采用固溶+时效和人工时效热处理工艺,进一步改善了热丝辅助成形al-cu-mg-ag合金的力学性能。固溶与时效热处理后抗拉强度达到368 MPa,延伸率下降至0.5%,时效热处理后强度达到297 MPa,延伸率2.1%。

关键词：电弧增材制造 al-cu-mg-ag合金热处理显微组织力学性能

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预变形对al-cu-mg-ag合金时效组织及性能的影响

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西安理工大学学报 2023年第4期39卷 506-512页

作者：张姿王瑞红西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

为分析预变形对al-cu-mg-ag合金时效过程中析出相的影响,本文利用Digital Micrograph软件对透射电子显微镜(TEM)观察的析出相直径尺寸及数量密度进行了定量统计,结果表明,20%预变形时效态合金析出相密度增加,直径减少。为探究不同预变... 详细信息

为分析预变形对al-cu-mg-ag合金时效过程中析出相的影响,本文利用Digital Micrograph软件对透射电子显微镜(TEM)观察的析出相直径尺寸及数量密度进行了定量统计,结果表明,20%预变形时效态合金析出相密度增加,直径减少。为探究不同预变形对时效态al-cu-mg-ag合金力学性能的影响,利用维氏硬度计测得四种变形量(0%、10%、20%、30%)预变形样品在185℃时效0~24h的硬度,结果表明,预变形提高了合金硬度,且当变形量为30%时合金峰值硬度最高(153HV)。为探究不同预变形对T6态al-cu-mg-ag合金耐蚀性能的影响,本文进行了循环极化曲线测试和晶间腐蚀实验,结果表明,al-cu-mg-ag合金存在最佳变形量预变形(20%)使得耐蚀性能最佳。

关键词： al-cu-mg-ag合金预变形耐蚀性能

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不同ag含量al-cu-mg-ag合金的组织和耐热性能研究

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不同Ag含量Al-Cu-Mg-Ag合金的组织和耐热性能研究

作者：赵凯重庆大学

学位级别：硕士

可热处理强化al-cu-mg-ag合金具有良好的高温强度、优异的抗蠕变性能及抗疲劳性能被广泛应用于航空航天领域。该合金良好的耐热性能主要源于其基体中{111}A1面形成的大量弥散分布的Ω相,该相在200℃以下表现出良好的抗粗化性能。在适宜... 详细信息

可热处理强化al-cu-mg-ag合金具有良好的高温强度、优异的抗蠕变性能及抗疲劳性能被广泛应用于航空航天领域。该合金良好的耐热性能主要源于其基体中{111}A1面形成的大量弥散分布的Ω相,该相在200℃以下表现出良好的抗粗化性能。在适宜的热处理工艺下,微量ag可以促进Ω相在al-cu-mg-ag合金中的大量析出。因此,理解ag元素含量和时效状态对Ω相析出行为的影响规律对于提高al-cu-mg-ag合金的耐热性能具有重要意义。此外,微观组织稳定程度是决定材料宏观耐热性能的关键,对于al-cu-mg-ag合金而言,Ω相的热稳定性与材料所处的宏观服役条件有关,热暴露温度和蠕变条件(应力、温度)对Ω相的粗化速率也有着极大的影响。因此,本论文以两种不同ag含量的al-C u-mg-ag合金为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)结合力学性能测试系统研究了:(1)ag含量以及时效状态对Ω相析出的影响;(2)ag含量及时效状态对al-cu-mg-ag合金热暴露性能的影响;(3)ag含量及时效状态对合金蠕变性能的影响。主要结论有以下几点:①ag含量和时效状态显著影响了 Ω相的析出行为。在时效早期,随着ag含量的增加,含ag量为0.42%的合金中形成的mg-ag原子团簇数量更多,基体内的Ω相尺寸更加细小且分布更加弥散。175℃欠时效态两种合金中Ω相尺寸较小,位错容易切过,且PFZ较宽易引起开裂,所以主要是穿晶断裂。175℃和195℃峰时效态下,两种合金基体内Ω相长大,PFZ变窄,断裂模式为穿晶和沿晶的混合断裂。②al-cu-mg-ag合金中的Ω相热稳定性良好。175℃和195℃峰时效态合金经过200℃热暴露96h后,Ω相的平均直径低于110nm,平均厚度不大于5nm。增加ag含量有利于降低al-cu-mg-ag合金中Ω相的粗化速率,提高合金的屈服强度和热稳定性。③在蠕变过程中,欠时效态合金由于细小Ω相和θ’相的弥散强化作用,表现出了优异的抗蠕变性能。相同蠕变条件下,含ag量为0.42%的合金中Ω相尺寸更加细小,粗化速率更低,合金的蠕变寿命更长。

关键词： al-cu-mg-ag合金时效状态热稳定性蠕变性能

al-cu-mg-ag合金mg元素含量优化及热处理研究

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Al-Cu-Mg-Ag合金Mg元素含量优化及热处理研究

作者：陈俊伟中南大学

学位级别：硕士

随着商用飞机轮毂对铝合金综合性能的要求不断提高,传统常用的2014及7050合金在耐热性能方面的不足,无法满足更高的需求。添加ag元素的2040合金具有优异力学性能及良好的耐热性能,因而在飞机轮毂材料的应用上具有重要价值。本文研究主要... 详细信息

随着商用飞机轮毂对铝合金综合性能的要求不断提高,传统常用的2014及7050合金在耐热性能方面的不足,无法满足更高的需求。添加ag元素的2040合金具有优异力学性能及良好的耐热性能,因而在飞机轮毂材料的应用上具有重要价值。本文研究主要以2040合金为基础,通过mg含量的优化和相关的热处理工艺来提升合金的综合性能。本文开展mg含量对al-4.9cu-x(0.35～1.27)mg-0.6ag(wt.%)合金的组织和性能的影响研究,以及双级时效工艺和重固溶时效工艺对al-4.9cu-0.96mg-0.6ag(wt.%)合金的微观组织与性能的影响研究,还初步探究该合金在受到高温和应力耦合作用下,对其内部组织和性能的影响规律。主要结论有:(1)随着mg含量增加,合金中晶粒尺寸逐步增大且金属间化合物粒子(IMPs)增多,合金的力学性能、晶间腐蚀性能及耐热性能均呈先增加后降低的趋势。当mg含量为0.83 wt.%时,Ω相的数量密度最大(4.03×10 No./m),晶界无沉淀析出带(PFZ)的宽度最小(仅为31.9 nm),所以合金具备最高的力学性能(UTS=521 MPa,YS=477 MPa,δ=10.4%)以及最好的耐腐蚀性能和耐热性能。(2)获得了适宜的双级时效工艺为185℃/2 h+165℃/9 h。该时效工艺促进了Ω相的生长,其直径由27.8 nm增加至41.4 nm,但数量密度从7.08×10 No./m降至5.78×10 No./m。同时晶间析出相(GBPs)粗化呈断续分布,PFZ宽度由52.9 nm降低至44.3 nm,最大晶间腐蚀深度由105μm降低至85μm,腐蚀速率由5.3×10 mm/y降低为1.88×10 mm/y,提升了合金的耐腐蚀性能。(3)重固溶时效处理使200℃热暴露100 h后的合金中析出相回溶后二次析出,虽然晶粒略有粗化,但Ω相的数量密度增加,使合金的强度恢复至T6态水平。该工艺使T6态合金的PFZ宽度减小,最大晶间腐蚀深度从91.4μm减少为79.8μm,IMPs的数量减少,极化电阻由8.66 kΩ·cm提高至13.54 kΩ·cm,降低了合金的腐蚀敏感性。(4)在200℃热暴露过程中,附加200 MPa应力与无附加应力的合金相比,强度差异随着时间的延长而增大。其中Ω相的粗化过程受到抑制,以至于其体积分数下降速率减小,同时应力对S相生长有抑制作用。图47幅,表11个,参考文献133篇

关键词： al-cu-mg-ag合金 mg元素热暴露双级时效重固溶时效

al-cu-mg-ag合金的高温蠕变行为与激光选区熔化成形研究

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Al-Cu-Mg-Ag合金的高温蠕变行为与激光选区熔化成形研究

作者：欧林南中南大学

学位级别：硕士

al-cu-mg-ag铝合金因为其优异的耐热性能和力学性能而被航空航天和国防工业广泛使用。但随着航空航天飞行器的不断发展,对合金零部件的高温性能和制造技术提出了更高的要求。本文通过高温蠕变实验、SLM成形实验,并采用金相显微分析、扫... 详细信息

al-cu-mg-ag铝合金因为其优异的耐热性能和力学性能而被航空航天和国防工业广泛使用。但随着航空航天飞行器的不断发展,对合金零部件的高温性能和制造技术提出了更高的要求。本文通过高温蠕变实验、SLM成形实验,并采用金相显微分析、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射分析,研究了al-cu-mg-ag合金板材的高温蠕变行为与SLM成形。得到的结论如下:(1)峰时效态al-cu-mg-ag合金在170℃、200 MPa～300 MPa下的蠕变机制为位错滑移机制,合金稳态蠕变本构方程为:(?)=eσ。200 MPa～300 MPa下合金蠕变断口特征都属于韧窝型穿晶断裂。合金的蠕变持久寿命与实验应力在双对数坐标系下呈线性关系,拟合结果与实验结果平均误差为8.88%,可以估算出合金的σ=143 MPa。(2)SLM成形的al-cu-mg-ag合金上表面粗糙度随着激光功率的增加和扫描速率的减小而逐渐减小。随着激光能量密度E的增加,合金的致密度先增大后减小,当E=44.9 J/mm时达到最大值99.37%。未熔合缺陷随着E的增大而减少,在E超过43.9 J/mm后,未熔合缺陷消失。当E≥53.7 J/mm时,合金中开始出现气孔缺陷并随着E的增大而逐渐增多。裂纹的长度以及数量随着E的增加而逐渐减小,但即便E达到了83.3 J/mm,合金中依旧存在一定量的裂纹,说明合金的裂纹敏感性较大。(3)SLM成形的al-cu-mg-ag合金的物相组成主要是α-al以及alcu相。alcu以网络状分布于熔池边界上,在熔池边界上方呈现连续的线状分布,在熔池边界下方为点状分布。随着扫描速率的增加,合金元素在α-al中的固溶度逐渐增加,alcu相间的间距减小。当激光能量密度由83.33J/mm减小至37.17J/mm,合金平均晶粒尺寸由28.69μm减小至13.92μm,且等轴晶的数量明显增多。SLM过程中,合金中析出了θ′与Ω相,且呈现al-cu-mg-ag合金时效早期的特征。

关键词： al-cu-mg-ag合金高温蠕变行为选区激光熔化成形性能缺陷微观组织

al-cu-mg-ag合金时效制度及强化机制的研究

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Al-Cu-Mg-Ag合金时效制度及强化机制的研究

作者：唐承璐中南大学

学位级别：硕士

本文研究了非等温时效(NIA)及等温时效(T6)对al-5.06cu-0.90mg-0.60ag合金组织及性能的影响。通过显微组织的定量表征,研究了合金中析出相分布参数特征及动力学特征;结合多种强化模型,研究了合金中的强化机制。主要结论有:(1)通过合理... 详细信息

本文研究了非等温时效(NIA)及等温时效(T6)对al-5.06cu-0.90mg-0.60ag合金组织及性能的影响。通过显微组织的定量表征,研究了合金中析出相分布参数特征及动力学特征;结合多种强化模型,研究了合金中的强化机制。主要结论有:(1)通过合理设置升温速率,NIA工艺能够提高合金的屈服强度。本文研究的两种不同升温速率(20℃/h和40℃/h)的NIA工艺(NIA20和NIA40)处理后的合金的屈服强度分别为472 MPa和484 MPa;NIA工艺与力学性能最佳的T6工艺(165℃/14 h)相比提高了8-20 MPa的屈服强度。(2)对经不同时效工艺处理后合金中Ω相的统计的结果表明:165T6(165℃/14 h)工艺处理后合金中析出相的密度(体积分数)最高,接下来是NIA40、NIA20和200T6(200℃/2 h)工艺。使用界面能强化模型进行的定量分析表明具有高长径比和高密度特征的析出相强化能力更好,即NIA40工艺中的组织能够提供更高强度。(3)al-cu-mg-ag合金具有良好的耐热性,在165℃下时效250小时前的组织和力学性能都比较稳定;在165℃的时效温度下,Ω相厚度随时间的变化可以通过()=0.15441.描述;在此温度下Ω相体积分数转变符合Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami经验公式,研究得到的1)()=0.0151 1-0)(-0.0038.)可以较好地描述本研究中Ω相体积分数转变。(4)基于剪切机制的强化模型的可以反映Ω相强度贡献。从界面能强化角度考虑Ω相强化机制,当γ=0.230 J×m时计算强度和实验值较为匹配。图34幅,表15个,参考文献125篇

关键词： al-cu-mg-ag合金 Ω相非等温时效析出相定量统计强化机制

al-cu-mg-ag-（V）合金热变形行为及成分优化研究

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Al-Cu-Mg-Ag-（V）合金热变形行为及成分优化研究

作者：凌凯中南大学

学位级别：硕士

al-cu-mg-ag合金作为一种新型高强耐热2xxx铝合金,在航空航天领域具有巨大的发展潜力。本论文基于该合金在民用飞机轮毂上的应用,通过热模拟实验研究了al-cu-mg-ag合金的热变形行为;对三种不同V含量的al-cu-mg-ag合金的组织、力学性能... 详细信息

al-cu-mg-ag合金作为一种新型高强耐热2xxx铝合金,在航空航天领域具有巨大的发展潜力。本论文基于该合金在民用飞机轮毂上的应用,通过热模拟实验研究了al-cu-mg-ag合金的热变形行为;对三种不同V含量的al-cu-mg-ag合金的组织、力学性能和耐热性能进行了研究;最后探究了ag含量变化对al-cu-mg-ag-V合金的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。主要结论有:(1)通过热模拟实验确定了al-4.96cu-0.96mg-0.63ag合金的热变形本构方程为:(?)＝5.06×10［slnh(0.01558σ)］exp(-147906/RT)该合金的热变形激活能Q为147.906 k J/mol,并获得了合金的热加工图,确定了塑性变形失稳区主要位于低温高应变速率区(变形温度为600～620 K,应变速率为0.1～1 s),而高温和低应变速率为高能量耗散区,变形温度740～773 K和应变速率0.001～0.004 s为适宜热加工范围。(2)在al-cu-mg-ag合金中添加V元素可以细化合金晶粒。添加0.13 wt.%V对合金中的主要第二相没有影响,可以减小T6态合金的PFZ宽度,能够使合金的室温力学性能得到较大提升,使合金的耐热性能优于未添加V的al-cu-mg-ag合金;而添加0.25 wt.%V的合金中出现了Vmgal相,合金在300℃下的抗拉强度得到了较大提高,合金的耐热性能得到加强。(3)合金中ag含量的变化(0.38～0.87 wt.%)不会影响al-cu-mg-ag-V合金的铸态晶粒大小;但提高合金中的ag含量会使合金中Ω相的尺寸变小,使合金的PFZ宽度变小。合金中ag含量的增加会使合金的硬度增大,同时也会加快合金时效响应速率。此外,合金的屈服强度和抗拉强度都随之增大,但合金的塑性会变差。随着ag含量的增加,al-cu-mg-ag-V合金的耐晶间腐蚀性能得到了提升。图43幅,表13个,参考文献185篇

关键词： al-cu-mg-ag合金热变形 V 力学性能耐腐蚀性能耐热性能