钪锆元素对3102铝合金圆管微观组织稳定性的影响
发布时间：2021-08-07 19:08
采用多尺度微观组织表征方法研究钪锆微合金化对3102铝合金铸造、时效、热挤压和预变形及退火过程中的微观组织演化以及对挤出圆管力学性能的影响。结果表明:钪锆微合金化促使合金在铸造时发生非均质形核,显著细化合金的铸造组织;含钪锆合金在时效后,组织中析出高密度的纳米级Al3(ScxZr1-x)相;析出相不仅抑制了合金在热挤压过程中的再结晶行为,而且在随后的预变形及退火过程中起到抑制再结晶、钉扎晶界和保留纤维组织的作用。添加0.24%Sc和0.23%Zr（质量分数）元素使得挤出圆管屈服强度由26 MPa提升至89 MPa,抗拉强度由70 MPa提升至122 MPa。不含钪锆的3102合金圆管在8%预变形、600℃退火后,组织中出现晶粒异常长大;添加钪锆元素后,组织中的异常长大行为被抑制。钪锆元素增强3102铝合金的再结晶抑阻,提升合金在预变形及退火过程中的组织稳定性。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图6两种合金挤出圆管晶粒取向反极图Fig.6Inversepolefiguresofgrainorientationsintwoalloyextrudedtubes:(a)AlloyA;(b)AlloyB
中国有色金属学报2020年5月976进行阳极覆膜处理。阳极覆膜液为5%HBF4(体积分数)水溶液。使用TESCAN的MIRA3型扫描电镜和能谱仪(EDS)对铸态合金中的初生相颗粒进行化学成分分图1挤出圆管的截面尺寸和圆管预变形装置示意图Fig.1Profileofextrudedroundtubeandexperimentaldevicesforproducingpre-deformation析，采用电子背散射衍射(EBSD)的方法表征两种合金圆管的织构。在电镜样品制备过程中，首先将待观测样品表面用砂纸研磨；然后使用1μm规格的金刚石悬浮液对表面进行机械抛光；最后使用体积分数为10%的HCLO4-C2H5OH电解液对待观测表面进行电解抛光。在电解抛光设备的参数设置中，电压设定在22V，电流控制在0.5A左右。使用体积比为3:1甲醇硝酸溶液作为电解液，采用双喷电解方法制备透射电镜(TEM)试样。在TalosF200XG2型透射电镜中对合金的组织形貌进行观测，并采集观测区域的选区电子衍射花样。2分析与讨论2.1铸棒组织图2所示为由光学显微镜拍摄的阳极覆膜后铸态合金A和B的金相组织照片。从图2(a)中可以看出，图2A和B合金铸态组织Fig.2MicrostructuresofascastAandBalloys:(a)AlloyA;(b)AlloyB;(c)AlloyA;(d)AlloyB;(e)Back-scatteringimageofAl3(Sc,Zr)particle;(f)EDSresultalongscanningpathinFig.2(e)
瘢?辖鹬写嬖?高密度的Al3(ScxZr1x)相。图3(b)所示为对B合金样品进行450℃、10h时效和500℃、3h保温处理后样品的TEM明场像。图3(c)所示为时效和保温处理后B合金样品的TEM暗场像。图3(d)为时效和保温处理后B合金样品的选区衍射电子花样。500℃、3h保温处理使得合金中的Al3(ScxZr1x)粒子发生粗化，纳米级粒子的数量密度降低，平均尺寸升高。TEM检测结果表明B合金在热挤压成形前的组织中包含有较高密度的析出相。图3合金B中的Al3(ScxZr1x)相Fig.3TEMimagesofprecipitatesinalloyB:(a)Brightfieldimageofalloyafteragingtreatment;(b)Brightfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(c)Darkfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(d)Selectedareadiffractionpatternofalloyafteragingandpreservingtreatment
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶原子、析出相和变形对Al-Sc-Zr合金组织和性能的定量影响（英文）[J]. 管仁国,金红梅,Wensen JIANG,王祥,王宇翔,李征,张俭,Huinan LIU. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(05)
[2]微量钪、锆对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响[J]. 王凯先,尹登峰,胡婷,卢少康,付理,王华,韦道明. 金属热处理. 2019(03)
[3]钪锆复合添加对Al-Zn-Mg合金淬火敏感性的影响[J]. 刘贇,黄继武,邓英,江福清,王英君. 金属热处理. 2018(11)
[4]添加Sc对7055铝合金微观结构和力学性能的影响[J]. 滕广标,刘崇宇,李剑,马宗义,周文标,向晶. 材料研究学报. 2018(02)
[5]铝合金微通道扁管热挤压成形数值模拟[J]. 李贤睿,方文利,唐鼎,乔毅,孙岳林,李大永. 塑性工程学报. 2017(05)
[6]含钪Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金焊接接头的组织与性能[J]. 聂俊红,潘清林,聂辉文,赖春明,李波. 机械工程材料. 2016(09)
[7]新型Al-Mg-Sc-Zr和Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的研究进展[J]. 徐国富,彭小燕,段雨露,曹晓武,邓英,尹志民. 中国有色金属学报. 2016(08)
[8]时效时间对一种新型Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金析出行为、力学和腐蚀性能的影响（英文）[J]. 李波,潘清林,陈从平,尹志民. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(09)
[9]Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的显微组织、力学性能及局部腐蚀性能[J]. 叶锐,杨继东,彭小燕,徐国富,尹志民. 中国有色金属学报. 2015(10)
[10]微量钪锆对Al-Fe合金细化作用的电子理论研究[J]. 潘海成,向青春. 铸造. 2015(08)
本文编号：3328368
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图6两种合金挤出圆管晶粒取向反极图Fig.6Inversepolefiguresofgrainorientationsintwoalloyextrudedtubes:(a)AlloyA;(b)AlloyB
中国有色金属学报2020年5月976进行阳极覆膜处理。阳极覆膜液为5%HBF4(体积分数)水溶液。使用TESCAN的MIRA3型扫描电镜和能谱仪(EDS)对铸态合金中的初生相颗粒进行化学成分分图1挤出圆管的截面尺寸和圆管预变形装置示意图Fig.1Profileofextrudedroundtubeandexperimentaldevicesforproducingpre-deformation析，采用电子背散射衍射(EBSD)的方法表征两种合金圆管的织构。在电镜样品制备过程中，首先将待观测样品表面用砂纸研磨；然后使用1μm规格的金刚石悬浮液对表面进行机械抛光；最后使用体积分数为10%的HCLO4-C2H5OH电解液对待观测表面进行电解抛光。在电解抛光设备的参数设置中，电压设定在22V，电流控制在0.5A左右。使用体积比为3:1甲醇硝酸溶液作为电解液，采用双喷电解方法制备透射电镜(TEM)试样。在TalosF200XG2型透射电镜中对合金的组织形貌进行观测，并采集观测区域的选区电子衍射花样。2分析与讨论2.1铸棒组织图2所示为由光学显微镜拍摄的阳极覆膜后铸态合金A和B的金相组织照片。从图2(a)中可以看出，图2A和B合金铸态组织Fig.2MicrostructuresofascastAandBalloys:(a)AlloyA;(b)AlloyB;(c)AlloyA;(d)AlloyB;(e)Back-scatteringimageofAl3(Sc,Zr)particle;(f)EDSresultalongscanningpathinFig.2(e)
瘢?辖鹬写嬖?高密度的Al3(ScxZr1x)相。图3(b)所示为对B合金样品进行450℃、10h时效和500℃、3h保温处理后样品的TEM明场像。图3(c)所示为时效和保温处理后B合金样品的TEM暗场像。图3(d)为时效和保温处理后B合金样品的选区衍射电子花样。500℃、3h保温处理使得合金中的Al3(ScxZr1x)粒子发生粗化，纳米级粒子的数量密度降低，平均尺寸升高。TEM检测结果表明B合金在热挤压成形前的组织中包含有较高密度的析出相。图3合金B中的Al3(ScxZr1x)相Fig.3TEMimagesofprecipitatesinalloyB:(a)Brightfieldimageofalloyafteragingtreatment;(b)Brightfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(c)Darkfieldimageofalloyafteragingandpreservingtreatment;(d)Selectedareadiffractionpatternofalloyafteragingandpreservingtreatment
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶原子、析出相和变形对Al-Sc-Zr合金组织和性能的定量影响（英文）[J]. 管仁国,金红梅,Wensen JIANG,王祥,王宇翔,李征,张俭,Huinan LIU. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(05)
[2]微量钪、锆对Al-Zn-Mg合金铸态组织演变的影响[J]. 王凯先,尹登峰,胡婷,卢少康,付理,王华,韦道明. 金属热处理. 2019(03)
[3]钪锆复合添加对Al-Zn-Mg合金淬火敏感性的影响[J]. 刘贇,黄继武,邓英,江福清,王英君. 金属热处理. 2018(11)
[4]添加Sc对7055铝合金微观结构和力学性能的影响[J]. 滕广标,刘崇宇,李剑,马宗义,周文标,向晶. 材料研究学报. 2018(02)
[5]铝合金微通道扁管热挤压成形数值模拟[J]. 李贤睿,方文利,唐鼎,乔毅,孙岳林,李大永. 塑性工程学报. 2017(05)
[6]含钪Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金焊接接头的组织与性能[J]. 聂俊红,潘清林,聂辉文,赖春明,李波. 机械工程材料. 2016(09)
[7]新型Al-Mg-Sc-Zr和Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的研究进展[J]. 徐国富,彭小燕,段雨露,曹晓武,邓英,尹志民. 中国有色金属学报. 2016(08)
[8]时效时间对一种新型Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金析出行为、力学和腐蚀性能的影响（英文）[J]. 李波,潘清林,陈从平,尹志民. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(09)
[9]Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的显微组织、力学性能及局部腐蚀性能[J]. 叶锐,杨继东,彭小燕,徐国富,尹志民. 中国有色金属学报. 2015(10)
[10]微量钪锆对Al-Fe合金细化作用的电子理论研究[J]. 潘海成,向青春. 铸造. 2015(08)
本文编号：3328368
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3328368.html
