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热处理对选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能和腐蚀行为的影响

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1240-1251页

作者：邓英曹俊昌赖毅郭一帆梁美婵潘清林徐国富中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程湖南省重点实验室长沙410083 广东伟业铝厂集团有限公司佛山528000

以Al-4.77Mn-1.37Mg-0.67Sc-0.25Zr(质量分数,%)合金粉末为原料,在激光功率330 W和扫描速率700 mm/s下进行选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)形成SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,结合慢应变速率拉伸实验、电化学测试、析氢浸泡实验及显微组织表征手段,分析了(350℃,8 h)热处理对SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能优异,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为423 MPa、376 MPa和25.1%。热处理后,SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金晶内析出大量针棒状纳米Al_(6)Mn相,抗拉强度和屈服强度分别提升至509 MPa和478 MPa。此外,SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金具有良好的耐蚀性能,热处理可以促进SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的钝化,在-0.5 V极化电位时出现钝化台阶,降低SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的电流密度,增加SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的阳极极化率,使SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的平均析氢速率从0.242 mL/(cm^(2)·h)降至0.216 mL/(cm^(2)·h),应力腐蚀敏感因子从3.379%降至0.405%。与此同时,热处理也促进了晶内微米富Si相以及晶界富Mn相和Mg相的析出,增加了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金点蚀形核位置,增大了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的晶界电化学成分非均匀性,降低了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的点蚀和晶间腐蚀抗力。

关键词：选区激光熔化热处理应力腐蚀晶间腐蚀电化学显微组织

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

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材料导报 2024年第8期38卷 207-212页

作者：赵言唐建国张勇郑许赵辉中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 广西南南铝加工有限公司铝合金材料与加工重点实验室南宁530031

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于1... 详细信息

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^(-1)时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001~1 s^(-1))的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1~30 s^(-1))的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu合金等温压缩热变形本构方程动态再结晶(DRX) 动态回复(DRV)

镁含量对超高强铝合金屈服强度淬火敏感性的影响

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1519-1528页

作者：刘安民刘胜胆杨梦楚张梦晗周爱华周智强中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 云南爱家铝业有限公司曲靖655335

通过浸入式末端淬火、室温拉伸测试、电导率测试、相图和连续冷却转变曲线计算、扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜等方法,研究了Mg含量(1%、2%、3%,质量分数)对Al-9Zn-xMg-1Cu合金屈服强度淬火敏感性的影响。结果表明:Mg含量越高,合... 详细信息

通过浸入式末端淬火、室温拉伸测试、电导率测试、相图和连续冷却转变曲线计算、扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜等方法,研究了Mg含量(1%、2%、3%,质量分数)对Al-9Zn-xMg-1Cu合金屈服强度淬火敏感性的影响。结果表明:Mg含量越高,合金屈服强度随着淬火速率减小而下降的比率越高,即淬火敏感性越高。合金中的淬火诱导相均为η相和T相,Mg含量升高提高了这些相析出的临界淬火速率,同时增加了它们的数量和尺寸。结合电导率和淬火诱导相面积分数结果,从淬火诱导相的析出驱动力和非均匀形核位点数量差异的角度,探讨了Mg含量影响合金淬火敏感性的机理。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu合金 Mg含量屈服强度淬火敏感性

预变形量对2050 Al−Li合金显微组织和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1774-1788页

作者：李耀徐国富乔海光刘时超彭小燕中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083

研究经不同轧制预变形处理(0~20%)后2050 Al−Li合金T8时效状态的显微组织演变和力学性能。通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对其显微组织进行表征。结果表明:随着预变形量的增加,晶粒尺寸沿ND方向显著变小,晶内畸变增大。... 详细信息

研究经不同轧制预变形处理(0~20%)后2050 Al−Li合金T8时效状态的显微组织演变和力学性能。通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对其显微组织进行表征。结果表明:随着预变形量的增加,晶粒尺寸沿ND方向显著变小,晶内畸变增大。位错等的缠结为T1相的析出提供了大量的形核位点。这导致析出相数量增多,析出相之间的距离缩小,从而提高了对位错运动的阻碍作用和合金强度。当预变形量为16%时,T1相数量密度和合金强度最高(屈服强度和抗拉强度分别达到568和584 MPa,伸长率为8.6%);当预变形量进一步增加到20%时,由于位错缠结,原子扩散通道减少,T1相数量的减少最终导致合金强度降低。

关键词： 2050铝锂合金轧制预变形 T1相显微组织力学性能

粗糙度和金属间化合物粒子对A6111铝合金表面腐蚀的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1252-1261页

作者：康明龙邓运来雷金琴中南大学轻合金研究院湖南长沙410083 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 东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150060

钎焊铝蜂窝夹层结构板常用于高速列车的地板和船舶的甲板。其中四层铝复合板(4343/3003/6111/3003)作为该蜂窝结构的面板常暴露于腐蚀性环境中。经过成分优化的6111铝合金作为四层铝复合板的主要支撑层材料,其组织结构和表面状态对腐蚀... 详细信息

钎焊铝蜂窝夹层结构板常用于高速列车的地板和船舶的甲板。其中四层铝复合板(4343/3003/6111/3003)作为该蜂窝结构的面板常暴露于腐蚀性环境中。经过成分优化的6111铝合金作为四层铝复合板的主要支撑层材料,其组织结构和表面状态对腐蚀性能有很大影响。采用不同粒度的砂纸磨削6111铝合金,研究了不同程度磨削后6111铝合金的微观组织和表面腐蚀行为。结果表明:6111合金中的AlFeSi(Mn,Cu)相的电位高于基体电位,这种相作为阴极与相邻基体形成多级体系,加剧了表面腐蚀。同时,较光滑的表面具有更好的耐腐蚀性。当表面粗糙度从18.03μm降至0.92μm时,表面几何体积由0.629 mm3减少至0.029 mm3,金属间化合物AlFeSi(Mn,Cu)粒子的平均数量由1631 mm-2减少至917 mm-2,其面积分数由3.93%降至0.92%。相应地,平均腐蚀深度由237μm降至95μm。

关键词： 6111铝合金表面粗糙度金属间化合物颗粒耐腐蚀性电化学测试

超塑性变形对2A97铝锂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 2024年

作者：徐亚琪叶凌英邹国童李俊张翼飞陈世杰中南大学材料科学与工程学院中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室

本文将2A97铝锂合金板材在430℃、2×10-3s-1条件下超塑性拉伸至真应变ε=0.4、0.7、0.9和1.1，随后对其进行室温拉伸测试和断口形貌分析，并结合电子背散射衍射（EBSD）和扫描电子显微镜（SEM）观察研究不同超塑性变形量对2A97铝锂合... 详细信息

本文将2A97铝锂合金板材在430℃、2×10-3s-1条件下超塑性拉伸至真应变ε=0.4、0.7、0.9和1.1，随后对其进行室温拉伸测试和断口形貌分析，并结合电子背散射衍射（EBSD）和扫描电子显微镜（SEM）观察研究不同超塑性变形量对2A97铝锂合金微观组织的影响。实验结果表明：随着超塑性变形量的增加，小角度晶界通过动态再结晶转变为大角度晶界，晶粒形貌从条带状向等轴状演变。真应变0-0.9阶段，平均位错密度由于动态再结晶作用从0.6×1013下降至0.2×1013，但在真应变达到1.1时，因为协调晶界滑移而上升至0.3×1013。合金室温拉伸强度在真应变0-0.4阶段下降，0.4-1.1阶段上升，伸长率变化规律相反且有显著变化，因为真应变0-0.4阶段，动态再结晶软化作用使强度下降；真应变0.4-1.1阶段，第二相回溶增强固溶强化效果，同时晶界强化和析出强化综合作用使强度增加，而空洞面积分数从0.09%增加至0.47%，第二相粒子粗化，导致伸长率下降。

关键词：铝锂合金超塑性变形微观组织演变位错空洞力学性能

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铜基偏晶合金的研究现状

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 25-49页

作者：赵小军姜玉祥翟鹏远李峰诚李艳苗蔡圳阳钟琦孙洋洋肖来荣刘赛男中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 中国兵器工业新技术推广研究所北京100089 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性,受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。在制备过程中,铜基偏晶合金由于发生液相分离行为并形成严重的偏析组织现象,被称为不混溶合金。过去的研究主要集中于寻求使... 详细信息

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性,受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。在制备过程中,铜基偏晶合金由于发生液相分离行为并形成严重的偏析组织现象,被称为不混溶合金。过去的研究主要集中于寻求使铜基偏晶合金组织均匀的制备方法,然而近期研究表明,偏析组织异质结构的强度-韧性协同作用有利于提高材料的韧性,这为铜基偏晶合金的进一步发展提供了新思路。本文综述了目前国内外对铜基偏晶合金的液相分离和偏析组织形成机理的理论研究成果(包括液相分离组织结构演变、液相分离热力学以及第二相液滴形核生长动力学研究),归纳了目前主流的改善偏析组织方法(包括微合金化法、快速凝固法和激光成形法),阐述了铜基偏晶合金因液相分离特性产生的双相复合微观组织结构的强度-韧性协同作用,最后对铜基偏晶合金未来的研究发展方向进行了展望。

关键词：铜合金偏晶合金液相分离偏析组织强度-韧性协同作用

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低lnZ条件下6013铝合金的热压缩变形行为

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材料研究学报 2024年第5期38卷 337-346页

作者：伍英明姜科达刘胜胆范世通覃秋慧李俊中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学轻质高强结构材料重点实验室长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 台山市金桥铝型材厂有限公司博士后创新实践基地台山529261

通过6013铝合金的热压缩模拟实验,研究了其在530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为。基于电子背散射衍射技术分析了这种合金微观组织的演变及其动态软化机制,并用Zener-Hollomon(Z)参数表征变形温度和应变速率的综... 详细信息

通过6013铝合金的热压缩模拟实验,研究了其在530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为。基于电子背散射衍射技术分析了这种合金微观组织的演变及其动态软化机制,并用Zener-Hollomon(Z)参数表征变形温度和应变速率的综合影响。结果表明,这种合金的流变应力随着lnZ的增大而增大,在稳态条件下其变形激活能为217.3 kJ/mol。随着lnZ的增大,这种合金的再结晶面积分数和亚晶粒尺寸总体上呈线性降低的趋势。在23.91≤lnZ<29.55条件下动态再结晶是其主要的软化机制,其中几何动态再结晶占主导;而在29.55

关键词：金属材料 6013铝合金本构方程组织演变软化机制

大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展

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无机材料学报 2024年第5期39卷 457-466页

作者：张慧许志鹏朱从潭郭学益杨英中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学有色金属资源循环利用湖南省重点实验室长沙410083

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(80... 详细信息

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(800 cm^(2))的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs面积扩大,PCE急剧下降,这主要是因为制备方法的局限性,难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中,目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法,但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手,介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后,对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs的制备技术和应用进行了展望,旨在对高性能的大面积PSCs研究提供有益参考。

关键词：钙钛矿薄膜钙钛矿太阳能电池大面积成膜控制综述

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