鈧鋯元素對3102鋁合金圓管微觀組織穩(wěn)定性的影響
發(fā)布時間：2021-08-07 19:08
采用多尺度微觀組織表征方法研究鈧鋯微合金化對3102鋁合金鑄造、時效、熱擠壓和預變形及退火過程中的微觀組織演化以及對擠出圓管力學性能的影響。結果表明:鈧鋯微合金化促使合金在鑄造時發(fā)生非均質形核,顯著細化合金的鑄造組織;含鈧鋯合金在時效后,組織中析出高密度的納米級Al3(ScxZr1-x)相;析出相不僅抑制了合金在熱擠壓過程中的再結晶行為,而且在隨后的預變形及退火過程中起到抑制再結晶、釘扎晶界和保留纖維組織的作用。添加0.24%Sc和0.23%Zr（質量分數）元素使得擠出圓管屈服強度由26 MPa提升至89 MPa,抗拉強度由70 MPa提升至122 MPa。不含鈧鋯的3102合金圓管在8%預變形、600℃退火后,組織中出現晶粒異常長大;添加鈧鋯元素后,組織中的異常長大行為被抑制。鈧鋯元素增強3102鋁合金的再結晶抑阻,提升合金在預變形及退火過程中的組織穩(wěn)定性。
【文章來源】：中國有色金屬學報. 2020,30(05)北大核心EICSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
圖6兩種合金擠出圓管晶粒取向反極圖Fig.6Inversepolefiguresofgrainorientationsintwoalloyextrudedtubes:(a)AlloyA;(b)AlloyB
中國有色金屬學報2020年5月976進行陽極覆膜處理。陽極覆膜液為5%HBF4(體積分數)水溶液。使用TESCAN的MIRA3型掃描電鏡和能譜儀(EDS)對鑄態(tài)合金中的初生相顆粒進行化學成分分圖1擠出圓管的截面尺寸和圓管預變形裝置示意圖Fig.1Profileofextrudedroundtubeandexperimentaldevicesforproducingpre-deformation析，采用電子背散射衍射(EBSD)的方法表征兩種合金圓管的織構。在電鏡樣品制備過程中，首先將待觀測樣品表面用砂紙研磨；然后使用1μm規(guī)格的金剛石懸浮液對表面進行機械拋光；最后使用體積分數為10%的HCLO4-C2H5OH電解液對待觀測表面進行電解拋光。在電解拋光設備的參數設置中，電壓設定在22V，電流控制在0.5A左右。使用體積比為3:1甲醇硝酸溶液作為電解液，采用雙噴電解方法制備透射電鏡(TEM)試樣。在TalosF200XG2型透射電鏡中對合金的組織形貌進行觀測，并采集觀測區(qū)域的選區(qū)電子衍射花樣。2分析與討論2.1鑄棒組織圖2所示為由光學顯微鏡拍攝的陽極覆膜后鑄態(tài)合金A和B的金相組織照片。從圖2(a)中可以看出，圖2A和B合金鑄態(tài)組織Fig.2MicrostructuresofascastAandBalloys:(a)AlloyA;(b)AlloyB;(c)AlloyA;(d)AlloyB;(e)Back-scatteringimageofAl3(Sc,Zr)particle;(f)EDSresultalongscanningpathinFig.2(e)
瘢?轄鷸寫嬖?高密度的Al3(ScxZr1x)相。圖3(b)所示為對B合金樣品進行450℃、10h時效和500℃、3h保溫處理后樣品的TEM明場像。圖3(c)所示為時效和保溫處理后B合金樣品的TEM暗場像。圖3(d)為時效和保溫處理后B合金樣品的選區(qū)衍射電子花樣。500℃、3h保溫處理使得合金中的Al3(ScxZr1x)粒子發(fā)生粗化，納米級粒子的數量密度降低，平均尺寸升高。TEM檢測結果表明B合金在熱擠壓成形前的組織中包含有較高密度的析出相。圖3合金B(yǎng)中的Al3(ScxZr1x)相Fig.3TEMimagesofprecipitatesinalloyB:(a)Brightfieldimageofalloyafteragingtreatment;(b)Brightfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(c)Darkfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(d)Selectedareadiffractionpatternofalloyafteragingandpreservingtreatment
【參考文獻】：
期刊論文
[1]固溶原子、析出相和變形對Al-Sc-Zr合金組織和性能的定量影響（英文）[J]. 管仁國,金紅梅,Wensen JIANG,王祥,王宇翔,李征,張儉,Huinan LIU. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(05)
[2]微量鈧、鋯對Al-Zn-Mg合金鑄態(tài)組織演變的影響[J]. 王凱先,尹登峰,胡婷,盧少康,付理,王華,韋道明. 金屬熱處理. 2019(03)
[3]鈧鋯復合添加對Al-Zn-Mg合金淬火敏感性的影響[J]. 劉贇,黃繼武,鄧英,江福清,王英君. 金屬熱處理. 2018(11)
[4]添加Sc對7055鋁合金微觀結構和力學性能的影響[J]. 滕廣標,劉崇宇,李劍,馬宗義,周文標,向晶. 材料研究學報. 2018(02)
[5]鋁合金微通道扁管熱擠壓成形數值模擬[J]. 李賢睿,方文利,唐鼎,喬毅,孫岳林,李大永. 塑性工程學報. 2017(05)
[6]含鈧Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金焊接接頭的組織與性能[J]. 聶俊紅,潘清林,聶輝文,賴春明,李波. 機械工程材料. 2016(09)
[7]新型Al-Mg-Sc-Zr和Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的研究進展[J]. 徐國富,彭小燕,段雨露,曹曉武,鄧英,尹志民. 中國有色金屬學報. 2016(08)
[8]時效時間對一種新型Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金析出行為、力學和腐蝕性能的影響（英文）[J]. 李波,潘清林,陳從平,尹志民. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(09)
[9]Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接接頭的顯微組織、力學性能及局部腐蝕性能[J]. 葉銳,楊繼東,彭小燕,徐國富,尹志民. 中國有色金屬學報. 2015(10)
[10]微量鈧鋯對Al-Fe合金細化作用的電子理論研究[J]. 潘海成,向青春. 鑄造. 2015(08)
本文編號：3328368
【文章來源】：中國有色金屬學報. 2020,30(05)北大核心EICSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
圖6兩種合金擠出圓管晶粒取向反極圖Fig.6Inversepolefiguresofgrainorientationsintwoalloyextrudedtubes:(a)AlloyA;(b)AlloyB
中國有色金屬學報2020年5月976進行陽極覆膜處理。陽極覆膜液為5%HBF4(體積分數)水溶液。使用TESCAN的MIRA3型掃描電鏡和能譜儀(EDS)對鑄態(tài)合金中的初生相顆粒進行化學成分分圖1擠出圓管的截面尺寸和圓管預變形裝置示意圖Fig.1Profileofextrudedroundtubeandexperimentaldevicesforproducingpre-deformation析，采用電子背散射衍射(EBSD)的方法表征兩種合金圓管的織構。在電鏡樣品制備過程中，首先將待觀測樣品表面用砂紙研磨；然后使用1μm規(guī)格的金剛石懸浮液對表面進行機械拋光；最后使用體積分數為10%的HCLO4-C2H5OH電解液對待觀測表面進行電解拋光。在電解拋光設備的參數設置中，電壓設定在22V，電流控制在0.5A左右。使用體積比為3:1甲醇硝酸溶液作為電解液，采用雙噴電解方法制備透射電鏡(TEM)試樣。在TalosF200XG2型透射電鏡中對合金的組織形貌進行觀測，并采集觀測區(qū)域的選區(qū)電子衍射花樣。2分析與討論2.1鑄棒組織圖2所示為由光學顯微鏡拍攝的陽極覆膜后鑄態(tài)合金A和B的金相組織照片。從圖2(a)中可以看出，圖2A和B合金鑄態(tài)組織Fig.2MicrostructuresofascastAandBalloys:(a)AlloyA;(b)AlloyB;(c)AlloyA;(d)AlloyB;(e)Back-scatteringimageofAl3(Sc,Zr)particle;(f)EDSresultalongscanningpathinFig.2(e)
瘢?轄鷸寫嬖?高密度的Al3(ScxZr1x)相。圖3(b)所示為對B合金樣品進行450℃、10h時效和500℃、3h保溫處理后樣品的TEM明場像。圖3(c)所示為時效和保溫處理后B合金樣品的TEM暗場像。圖3(d)為時效和保溫處理后B合金樣品的選區(qū)衍射電子花樣。500℃、3h保溫處理使得合金中的Al3(ScxZr1x)粒子發(fā)生粗化，納米級粒子的數量密度降低，平均尺寸升高。TEM檢測結果表明B合金在熱擠壓成形前的組織中包含有較高密度的析出相。圖3合金B(yǎng)中的Al3(ScxZr1x)相Fig.3TEMimagesofprecipitatesinalloyB:(a)Brightfieldimageofalloyafteragingtreatment;(b)Brightfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(c)Darkfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(d)Selectedareadiffractionpatternofalloyafteragingandpreservingtreatment
【參考文獻】：
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[4]添加Sc對7055鋁合金微觀結構和力學性能的影響[J]. 滕廣標,劉崇宇,李劍,馬宗義,周文標,向晶. 材料研究學報. 2018(02)
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[10]微量鈧鋯對Al-Fe合金細化作用的電子理論研究[J]. 潘海成,向青春. 鑄造. 2015(08)
本文編號：3328368
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