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低温高应变量衬板控轧高固溶al-mg合金高强塑性与高热稳定性机制

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金属学报 2024年第4期60卷 473-484页

作者：田滕查敏殷皓亮花珍铭贾海龙王慧远吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012

通过大变形技术制备的高强al-mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597... 详细信息

通过大变形技术制备的高强al-mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597 MPa、延伸率约7.7%)和高热稳定性的高固溶mg含量al-9mg合金。利用EBSD、TEM、硬度测量和拉伸实验等方法系统研究了mg含量对CHR-HPR al-mg合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CHR-HPR al-9mg合金中高含量固溶mg原子与低温变形促进合金中形成了高密度位错及小角晶界,显著提高合金的屈服强度;高含量固溶mg原子与可动位错交互作用引起的动态应变时效导致合金加工硬化能力提高,进一步提高了合金的抗拉强度和塑性。此外,在再结晶退火过程中,高含量固溶mg原子有效地抑制位错滑移、钉扎晶界,延缓回复与再结晶的发生。因此,CHR-HPR al-mg合金热稳定性随固溶mg含量增加而显著提高,其中CHR-HPR al-9mg合金再结晶温度达到400℃。

关键词： al-mg合金低温衬板控轧加工硬化力学性能微观组织再结晶

脉冲电流辅助等离子弧焊al-mg合金晶粒细化机理

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金属学报 2024年第3期60卷 323-332页

作者：袁涛赵晓虎蒋晓青任学磊李博阳北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对al-mg合金组织细化的影响及晶粒细... 详细信息

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对al-mg合金组织细化的影响及晶粒细化的机制。对于传统脉冲电流,当频率由0 Hz升高到100 Hz时,平均晶粒尺寸由78.2μm降至53.3μm,细化程度提高约30%。在传统脉冲电流波形上复合了低频脉冲电流后,晶粒尺寸最小可达到48.2μm,细化效果达到近40%。对各焊缝区显微组织的EBSD结果表明,施加脉冲电流后小尺寸晶粒分布明显增加,且大角度晶界占比明显增加。热力学以及EDS分析结果表明晶粒细化的主要机制为枝晶破碎。

关键词：等离子弧焊 al-mg合金复合脉冲电流晶粒细化枝晶破碎

不同Mo含量对al-mg合金轧板微观组织和短时高温力学性能的影响

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材料科学与工艺 2024年第3期32卷 69-77页

作者：韩向楠亓海全王为民刘阳李天然刘安奇郭春城秦翔智桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541000 昆山晶微新材料研究院有限公司江苏昆山215313

基于高强度耐火al-mg合金开发需求,设计并制备了6种Mo含量(质量分数)的al-mg合金,经变形热处理获得H3xx态轧板,结合光学显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、带有能谱仪(EDS)的蔡司扫描电镜(SEM)等表征设备对各合金轧板微观组织和短时高... 详细信息

基于高强度耐火al-mg合金开发需求,设计并制备了6种Mo含量(质量分数)的al-mg合金,经变形热处理获得H3xx态轧板,结合光学显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、带有能谱仪(EDS)的蔡司扫描电镜(SEM)等表征设备对各合金轧板微观组织和短时高温力学性能进行检测分析,揭示了微量Mo对al-mg合金的强韧化机理。结果表明:Mo合金化H3xx态al-mg合金具有较高的力学性能,这主要归功于与铝基体呈半共格关系的al12Mo弥散相起到的弥散强化效果和抑制再结晶作用,但过量的Mo易使al-mg合金形成较高mg固溶度的难熔al12Mo结晶相,不利于合金性能提升。al12Mo弥散相具有一定的高温稳定性,高温状态下显著阻碍再结晶晶粒长大,进而提高al-mg合金高温性能。Mo含量为0.08%时的高温性能最佳,高温强度最大提升22.5%。随着Mo含量的增加,al-mg合金常温力学性能和短时高温力学性能都有所提高。

关键词： al-mg合金 Mo合金化显微组织第二相高温强度

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碳纳米管增韧al-mg合金复合材料的制备与性能研究

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功能材料 2024年第1期55卷 1212-1216页

作者：晏丽琴黄勇兰州城市学院兰州730070 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730070

选择碳纳米管为增强相,通过搅拌铸造法制备了碳纳米管增韧al-mg合金复合材料,研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能、微观组织以及韧性的影响,并探究了碳纳米管对al-mg合金的增韧机理。结果表明,掺入适量的碳纳米管后细化了al-mg... 详细信息

选择碳纳米管为增强相,通过搅拌铸造法制备了碳纳米管增韧al-mg合金复合材料,研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能、微观组织以及韧性的影响,并探究了碳纳米管对al-mg合金的增韧机理。结果表明,掺入适量的碳纳米管后细化了al-mg合金复合材料的晶粒,晶粒尺寸约为80μm,当碳纳米管的添加量为0.8%(质量分数)时,复合材料的断口形貌最均匀。随着碳纳米管添加量的增大,复合材料的抗拉强度、断裂伸长率、硬度均表现出先增大后降低的趋势,当碳纳米管的添加量为0.8%(质量分数)时,抗拉强度、断裂伸长率和硬度均达到了最大值,分别为208.6 MPa、15.8%和53.1 HB。适量碳纳米管的添加显著改善了al-mg合金的韧性,使断裂延伸率逐渐增大,屈服阶段延长,韧性得到提高,这是因为适量的碳纳米管添加后能够与合金发生较好的结合,并贯穿于合金的裂纹中,发挥出了桥联作用,阻碍了裂纹的萌生和扩展,从而改善了al-mg合金复合材料的韧性,延缓了合金的失效过程,延长了合金的屈服阶段。综上分析可知,碳纳米管的最佳添加量为0.8%(质量分数)。

关键词：碳纳米管 al-mg合金力学性能硬度韧性

Zn和Sc、Zr微合金化及热处理对al-mg合金微观结构与性能的影响

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Zn和Sc、Zr微合金化及热处理对Al-Mg合金微观结构与性能的影响

作者：杨文璐太原科技大学

学位级别：硕士

al-mg合金凭借其具有竞争力的比强度、优良的耐蚀性以及卓越的成型性,在海洋船舶领域得到了广泛应用。随着工业化发展进程的加快,上述领域对al-mg合金提出了更高的要求,微合金化和时效热处理工艺被认为是能有效提升其综合性能的两种途... 详细信息

al-mg合金凭借其具有竞争力的比强度、优良的耐蚀性以及卓越的成型性,在海洋船舶领域得到了广泛应用。随着工业化发展进程的加快,上述领域对al-mg合金提出了更高的要求,微合金化和时效热处理工艺被认为是能有效提升其综合性能的两种途径。本论文主要以al-6mg合金为基础,通过光学显微镜（Optical Microscope,OM）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）、硬度测试、拉伸性能测试、电化学腐蚀和晶间腐蚀（Intergranular Corrosion,IGC）等方式,系统研究了Zn、Sc和Zr元素的加入以及冷轧变形后直接时效热处理工艺对合金的微观结构、力学及腐蚀性能的影响,并对其强韧化机制及腐蚀行为进行了分析。主要研究结果如下:冷轧后的al-6mg、al-6mg-1Zn以及al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金均存在大量的位错,Zn元素的加入使合金的位错密度有所升高,同时有细小T相(mg32（al,Zn）49)析出,而al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金拥有更高的位错密度,同时可以观察到数量更多、尺寸更小的T相和弥散分布的al3（Sc,Zr）相,该合金的硬度、屈服强度（Yield Strength,YS）和极限抗拉强度（Ultimate Tensile Strength,UTS）达到最高,分别为151 HV,493 MPa和542 MPa,延伸率仅比最大的al-6mg合金小0.5%,为7.2%,质量指数Qindex为671MPa,具有最高的综合拉伸性能。稳定化处理后,al-6mg合金晶界处有粗大的β相（al3mg2）连续析出,导致耐蚀性迅速恶化;而al-6mg-1Zn合金析出的小尺寸T相具有更正的腐蚀电位,是耐腐蚀性能增强的主要原因;al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金具有更小的腐蚀电流密度和更大的电容弧半径,对应的晶间腐蚀深度更浅,耐腐蚀性能最好,这主要归功于该合金析出的T相尺寸更加细小且分布更为弥散。时效处理后al-6mg-1Zn以及al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金中的位错发生解缠和动态回复,T相数量不断增多,其中,al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金内部拥有密度更高的位错、数量更多且更弥散的纳米级T相以及热稳定性优异的al3（Sc,Zr）相。在36 h峰时效状态下,两种合金力学性能达到最优,Sc、Zr微合金化al-6mg-1Zn合金具有最高的硬度与强度,为169 HV和599 MPa,同时保持了10.4%的延伸率,质量指数Qindex高达752MPa。随着时效的进行,合金的耐腐蚀性能逐渐降低,在峰时效状态下,al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金的耐腐蚀性能更优越,这归因于其尺寸更小、分布更为弥散的T相。200℃高温环境下,冷轧态al-6mg-1Zn合金出现了大尺寸再结晶晶粒和位于晶界处的粗壮T相,而Sc、Zr微合金化可以有效抑制合金中位错的解缠回复和再结晶的长大,析出的T相尺寸更小、连续性更低,对该合金硬度和强度的下降起到抑制作用。此外,峰时效处理可以有效提高al-6mg-1Zn和al-6mg-1Zn-0.2Sc-0.1Zr合金的高温拉伸性能,Sc、Zr微合金化al-6mg-1Zn合金拥有最佳的高温拉伸性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为183 MPa、189 MPa和32.0%,质量指数Qindex为415 MPa。

关键词： al-mg合金微合金化时效热处理力学性能腐蚀性能

al-mg合金在2D-石墨纤维织物上的润湿性及铺展动力学分析

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稀有金属材料与工程 2020年第6期49卷 1907-1914页

作者：王晨充黄明浩张秋红王旭东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 辽宁石油化工大学辽宁抚顺113001

采用固位液滴法分析了不同mg含量(3.2%,4.5%,6.5%,8.5%,10%,13%,17%,质量分数,下同)的al-mg合金在M40石墨纤维织物上的润湿行为。详细讨论了镁含量对合金润湿性和铺展行为的影响。在al-mg/石墨织物体系中,初始接触角由3.2%mg的115°降低... 详细信息

采用固位液滴法分析了不同mg含量(3.2%,4.5%,6.5%,8.5%,10%,13%,17%,质量分数,下同)的al-mg合金在M40石墨纤维织物上的润湿行为。详细讨论了镁含量对合金润湿性和铺展行为的影响。在al-mg/石墨织物体系中,初始接触角由3.2%mg的115°降低到17%mg的88.5°。最终接触角由3.2%mg的96.7°下降到17%mg的71°。由于M40多孔石墨织物的表面微观结构与碳板具有明显的区别,在M40多孔石墨织物上测得的初始接触角均低于在致密碳板上测得的结果。由于al-mg合金表面张力的降低,初始接触角和最终接触角随着mg含量的增加而减小。根据Dezellus方程,对实验结果进行数据拟合,得到了铺展行为的动力学常数k值。同时,采用Miedema模型计算了理论k值。实验和理论结果均显示,随mg含量的增加k值无显著变化。此外,k的理论计算值与实验结果基本吻合,证明了Miedema模型对al-mg/石墨织物体系中动力学常数计算的适用性。

关键词：复合材料润湿铺展 al-mg合金石墨纤维

微量Sc、Zr对al-mg-Mn合金敏化腐蚀行为的影响

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特种铸造及有色合金 2024年第2期44卷 228-235页

作者：陈晓明黄宏锋刘崇宇韦莉莉朱家豪田晔范俊桂林理工大学材料科学与工程学院桂林541004 云南铝业股份有限公司阳宗海铝电解分公司玉溪652501

在al-5.5mg-0.3Mn合金基础上,复合添加微量Sc和Zr元素制备al-5.5mg-0.3Mn-0.2Sc-0.1Zr合金,通过晶间腐蚀试验、应力腐蚀试验并结合OM,SEM和EBSD显微组织分析,对比研究微量Sc、Zr对al-mg-Mn合金敏化腐蚀行为的影响。结果表明,Sc、Zr的添... 详细信息

在al-5.5mg-0.3Mn合金基础上,复合添加微量Sc和Zr元素制备al-5.5mg-0.3Mn-0.2Sc-0.1Zr合金,通过晶间腐蚀试验、应力腐蚀试验并结合OM,SEM和EBSD显微组织分析,对比研究微量Sc、Zr对al-mg-Mn合金敏化腐蚀行为的影响。结果表明,Sc、Zr的添加能细化al-mg-Mn合金晶粒尺寸,抑制再结晶,提高合金板材基体中小角度晶界比例和位错密度,优化合金的晶界结构,改善了合金在敏化热处理过程中β相的析出与分布,有效降低合金晶间腐蚀和应力腐蚀敏感性。

关键词： al-mg合金微合金化敏化热处理 β相耐腐蚀性能

al-mg合金中层错和孪晶形变能的第一性原理研究

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金属学报 2011年第5期47卷 573-577页

作者：董明慧韩培德张彩丽杨艳青张莉莉李洪飞太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了纯金属al和al mg合金在(111)[112]滑移系的层错能和孪晶形变能,分析了mg含量、占位对层错能和孪晶形变能的影响.计算选用了局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA PW91)2种近似方法,发现GGA ... 详细信息

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了纯金属al和al mg合金在(111)[112]滑移系的层错能和孪晶形变能,分析了mg含量、占位对层错能和孪晶形变能的影响.计算选用了局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA PW91)2种近似方法,发现GGA PW91所获得的层错能与实验结果符合较好,研究结果表明,纯al的层错能高于孪晶形变能,随着孪晶层厚度的增加孪晶形变能略有提高,6层呈完全镜面对称孪晶有的孪晶形变能最低:mg含量增加使al-mg合金的层错能、变形孪晶形变能明湿降低;mg在al-mg合金中占位对结合能和形成热的影响很小,当mg处于层错层时略使层错能和孪晶形变能提高.

关键词：第一性原理层错能孪晶 al-mg合金

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al-mg合金镀层的制备与性能

中国有色金属学报 2006年第4期16卷 575-579页

作者：王吉会张爱平刘翔田维静天津大学材料科学与工程学院天津300072

利用alCl3＋LialH4＋mgBr2有机溶剂体系在碳钢基体上电沉积出al—mg合金镀层，并对不同沉积电流密度下al—mg镀层的表面形貌、成分、结构、厚度、结合力和耐蚀性进行了研究。结果表明：沉积出的铝镁合金镀层表面光滑、均匀、致密；膜层... 详细信息

利用alCl3＋LialH4＋mgBr2有机溶剂体系在碳钢基体上电沉积出al—mg合金镀层，并对不同沉积电流密度下al—mg镀层的表面形貌、成分、结构、厚度、结合力和耐蚀性进行了研究。结果表明：沉积出的铝镁合金镀层表面光滑、均匀、致密；膜层中的镁含量随沉积电流密度的增加而增大，且以al—mg固溶体形式存在，并按（200）面的结构生长；随沉积电流密度的增加，铝镁合金镀层的厚度与晶格常数呈线性增大;在3．5％NaCl溶液中的耐蚀性呈先增大后减小的规律；al—mg镀层与碳钢基体的结合力良好，均大于50N；al—mg镀层的沉积速率、结合力和耐蚀性均高于相同沉积条件下的纯铝镀层；al—mg合金镀层沉积的最佳电流密度为0．75～1．50A／dm^2。

关键词： al-mg合金电镀有机溶剂体系组织结构耐蚀性