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电弧增材制造高强度Al-Mg-Sc系合金研究进展冶金缺陷、微观组织和力学性能
1
作者 马成勇 侯旭儒 +4 位作者 赵琳 阚成玲 曹洋 彭云 田志凌 《金属学报》 北大核心 2026年第1期29-46,共18页
电弧增材制造(WAAM)技术因其制造成本低、沉积效率高、成形构件无尺寸限制等特点,成为大型复杂构件一体化制造最具潜力的技术之一,尤其适用于焊接性能优异的Al-Mg-Sc系合金。基于此,本文详细综述了WAAM成形Al-Mg-Sc系合金的研究进展,包... 电弧增材制造(WAAM)技术因其制造成本低、沉积效率高、成形构件无尺寸限制等特点,成为大型复杂构件一体化制造最具潜力的技术之一,尤其适用于焊接性能优异的Al-Mg-Sc系合金。基于此,本文详细综述了WAAM成形Al-Mg-Sc系合金的研究进展,包括冶金缺陷、微观组织和成形性能。在WAAM中,通过优化丝材成分、打印工艺和引入层间搅拌摩擦加工(FSP)均能有效降低气孔率,改善微观组织和提升合金性能。成形合金最低气孔率约为0.026%;由于Sc强烈的微合金化作用,微观组织均为等轴晶,平均晶粒尺寸约为10μm,成形合金表现出优异的性能,直接时效后,合金最高抗拉强度可达470 MPa,且具有优异的塑性。然而,WAAM专用Al-Mg-Sc系合金丝材的研发、冶金缺陷形成的内在机理、粗大微米级Al3(Sc1-x,Zrx)相的调控以及多性能的探究仍需进一步解决。最后,基于机器学习在智能制造中的优势,对未来机器学习在WAAM成形中的应用进行了展望:正向性能预测与逆向成分/工艺求解,从而加速WAAM专用高强度铝合金丝材研发,并降低生产成本、缩短研制周期。 展开更多
关键词 电弧增材制造 高强度al-mg-Sc合金 冶金缺陷 组织和性能 机器学习
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热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层表面热疲劳裂纹自动识别
2
作者 张文静 杨学坤 +1 位作者 李明亮 刘茵 《电镀与精饰》 北大核心 2026年第3期70-76,共7页
不同合金结构元素在受到周期性变化的影响下其热应力变化也不同,热疲劳会导致合金开裂产生裂纹,而小于结构元素的干扰会增加表面镀层图像的噪点,灰度特征容易与背景融合,降低了对裂纹定位的精度,热疲劳裂纹识别效果不佳。本文针对热浸镀... 不同合金结构元素在受到周期性变化的影响下其热应力变化也不同,热疲劳会导致合金开裂产生裂纹,而小于结构元素的干扰会增加表面镀层图像的噪点,灰度特征容易与背景融合,降低了对裂纹定位的精度,热疲劳裂纹识别效果不佳。本文针对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层表面热疲劳裂纹自动识别方法展开研究。考虑到热浸镀Zn-Al-Mg合金结构元素的热应力变化,对镀层图像进行腐蚀和膨胀运算,并基于数学形态滤波,完成镀层表面图像滤波去噪处理;构建卷积神经网络模型,添加空间注意力机制以及信道注意力机制,提取热疲劳裂纹区域特征图,与背景分离;在训练模型过程中引入损失函数,提高对裂纹定位的精度,并将裂纹识别转换成二分类问题,实现合金镀层表面热疲劳裂纹自动识别。通过实验证明:利用所提方法进行热疲劳裂纹自动识别,峰值信噪比保持在25 dB以上,不仅能够准确捕捉裂纹的整体形态,而且就连极其微小的细节部分也能被有效识别,平均计算量为2.2 GFLOPs,平均参数量为1435106.6 M,能够以最快的速度完成裂纹识别任务,应用效果较好。 展开更多
关键词 热浸镀 Zn-al-mg合金镀层 热疲劳裂纹 自动识别 卷积神经网络
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微合金化元素La对经Al-5Ti-1B处理的Al-Mg合金凝固组织影响
3
作者 李赐宇 张丽丽 +3 位作者 张悦 江鸿翔 赵九洲 何杰 《物理学报》 北大核心 2026年第1期420-427,共8页
实验研究了微合金化元素La对经Al-5Ti-1B细化处理的Al-Mg合金凝固组织的影响,发现添加微量的La可进一步细化Al-Mg合金凝固组织,降低a-Al的形核过冷度.建立了微合金化元素La在Al合金熔体和TiB_(2)界面处偏析行为模型,探明了微合金化元素L... 实验研究了微合金化元素La对经Al-5Ti-1B细化处理的Al-Mg合金凝固组织的影响,发现添加微量的La可进一步细化Al-Mg合金凝固组织,降低a-Al的形核过冷度.建立了微合金化元素La在Al合金熔体和TiB_(2)界面处偏析行为模型,探明了微合金化元素La增强TiB_(2)粒子对a-Al异质形核能力的作用机理,计算结果表明,微合金化元素La富集于Al熔体和TiB_(2)粒子间界面处,降低TiB_(2)和a-Al间的界面能和接触角,增强TiB_(2)对a-Al的形核能力,进一步细化基体晶粒组织. 展开更多
关键词 al-mg合金 晶粒细化 微合金化元素La Al-5Ti-B
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TC4钛合金表面热浸镀Al-Mg5合金镀层的Ti/Al界面特性
4
作者 王禹同 魏守征 +3 位作者 饶文姬 程璇 张英乔 李志勇 《材料热处理学报》 北大核心 2026年第1期154-163,共10页
为了实现Ti/Al异质界面组织结构的均匀化,在TC4钛合金表面进行了热浸镀Al-Mg5合金镀层,重点分析了工艺参数对镀层宏观形貌、Ti/Al界面特性的影响,并对Ti/Al界面的反应机理进行了研究。结果表明:在试验工艺参数下,随着热浸镀温度T的升高... 为了实现Ti/Al异质界面组织结构的均匀化,在TC4钛合金表面进行了热浸镀Al-Mg5合金镀层,重点分析了工艺参数对镀层宏观形貌、Ti/Al界面特性的影响,并对Ti/Al界面的反应机理进行了研究。结果表明:在试验工艺参数下,随着热浸镀温度T的升高或保温时间t的延长,镀层逐渐变得平滑均一;固定t,镀层厚度随T的升高先减小后略有增大;固定T,镀层厚度随t的延长大致呈先增加后减少的趋势;TC4钛合金与Al-Mg5合金镀层之间仅形成一层TiAl_(3);固定T,TiAl_(3)层厚度随t的延长逐渐增大;固定t,随着T的升高TiAl_(3)层不仅厚度逐渐增大,形态也发生了变化,T≤900℃时,TiAl_(3)层呈胞状,T≥1000℃时,TiAl_(3)层转变为齿状;界面处TiAl_(3)层的形成主要包括:铝液在钛表面润湿铺展,Ti、Al元素互扩散,TiAl_(3)的异质形核及TiAl_(3)层的持续生长4个阶段。 展开更多
关键词 TC4钛合金 al-mg5合金 热浸镀 Ti/Al界面 微观组织
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喷射成形Al-Mg-Zn-Cu合金的本构方程及热加工图研究
5
作者 冯诺 韩宝帅 +3 位作者 张勇 曾元松 韩秀全 徐严谨 《航空制造技术》 北大核心 2026年第3期82-92,共11页
本文设计了一种低密度高强Al-Mg-Zn-Cu合金,并研究了喷射锭坯的热变形行为;利用Gleeble-3500热模拟试验机测试了该合金在不同热变形条件下的应力-应变曲线,构建了应变补偿本构方程,绘制了不同变形量下合金的热加工图;建立了以Z参数表示... 本文设计了一种低密度高强Al-Mg-Zn-Cu合金,并研究了喷射锭坯的热变形行为;利用Gleeble-3500热模拟试验机测试了该合金在不同热变形条件下的应力-应变曲线,构建了应变补偿本构方程,绘制了不同变形量下合金的热加工图;建立了以Z参数表示的Arrhenius本构方程,所预测的变形应力与试验值线性相关系数达到0.995,说明拟合情况良好,根据不同变形量的热加工图,发现流变失稳区和功率耗散系数低谷区均集中在高应变速率区和高变形温度区,最佳热变形工艺参数范围为380~420℃、0.001~0.1 s^(-1)。在最佳热变形工艺参数范围内的喷射锭坯挤压带板组织中,喷射锭坯内部孔隙机械焊合,未见流变失稳特征组织,挤压带板密度为(2.676±0.006)g/cm^(3),经140℃/40 h时效后试验合金喷射锭坯挤压带板抗拉强度为(552±8)MPa,屈服强度为(423±4)MPa,断后伸长率为13.5%±0.9%,断面收缩率为41.0%±1.7%。试验合金喷射锭坯挤压带板兼具高强度与低密度,在构件轻量化方向具有应用前景。 展开更多
关键词 al-mg-Zn-Cu合金 热变形行为 本构模型 热加工图 力学性能
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Si含量对Al-Mg-Si铝合金型材时效硬化及拉伸性能的影响
6
作者 曹普立 刘胜胆 《材料研究与应用》 2026年第1期36-43,共8页
Al-Mg-Si合金作为典型的时效强化型合金,经时效处理能够获得较高的强度,同时其兼备优异的耐腐蚀性、成形性和焊接性能,被广泛应用于轨道交通、汽车等领域。提升Al-Mg-Si合金的强度,对于实现结构轻量化、降低能耗与排放至关重要,是推动... Al-Mg-Si合金作为典型的时效强化型合金,经时效处理能够获得较高的强度,同时其兼备优异的耐腐蚀性、成形性和焊接性能,被广泛应用于轨道交通、汽车等领域。提升Al-Mg-Si合金的强度,对于实现结构轻量化、降低能耗与排放至关重要,是推动“碳达峰、碳中和”目标实现的有效途径,因而成为当前研究的重点方向。增加Al-Mg-Si合金中Si元素的含量(质量分数)可以显著提升强度,但过量的Si元素含量对合金的塑韧性会产生不利影响,因此合适的Si元素含量对平衡Al-Mg-Si合金综合性能十分关键。本文通过硬度、电导率和室温拉伸性能测试,研究了Si元素含量对Al-Mg-Si合金型材时效硬化和拉伸性能的影响,结合金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等微观组织的表征结果,探讨了影响机理。结果表明,当Si元素含量从0.6%(0.6Si)增加至0.8%(0.8Si)时,合金中沉淀强化相的数量密度显著增加,沉淀强化效果提高,合金的峰值硬度提高了9.9%,抗拉强度及屈服强度分别提高了7.5%和11.0%。然而,Si元素含量的增加同样促进了合金中脆硬的富Si相形成,导致合金伸长率降低为原来的42.6%。此外,时效时间少于20 h时,0.6Si合金的电导率明显高于0.8Si合金,但这种差别随着时效时间延长不断减小,在时效40 h时两种合金的电导率基本保持一致。本研究为确定Al-Mg-Si合金中合适Si元素的含量提供了参考,以满足不同应用场景对不同强度Al-Mg-Si合金材料的需求。 展开更多
关键词 SI元素 al-mg-SI合金 时效硬化 拉伸性能 电导率 脆硬相 沉淀相 晶粒尺寸
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选区激光熔化成形工艺参数对Al-Mg-Sc-Zr合金成形组织及性能的影响
7
作者 代坤 卢林 +1 位作者 王涛 邵建波 《科技创新与应用》 2026年第2期11-14,共4页
随着航空航天领域对材料与结构轻量化需求的发展,兼具材料轻量化及结构设计轻量化优势的选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金受到国内外研究人员的广泛关注。然而,当前选区激光熔化成形Al-MgSc-Zr高强... 随着航空航天领域对材料与结构轻量化需求的发展,兼具材料轻量化及结构设计轻量化优势的选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金受到国内外研究人员的广泛关注。然而,当前选区激光熔化成形Al-MgSc-Zr高强铝合金的工程化广泛应用仍然面临成形件存在组织缺陷的问题。该文以降低SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的组织缺陷并获得较优力学性能为目标,重点研究激光功率、扫描间距、扫描速度3个关键工艺参数对成形件缺陷类型、尺寸及成形件最终力学性能的影响规律。结果表明,SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的试样中缺陷主要有2类,一类是小尺寸(小于40μm)未熔合缺陷,常见于较低能量密度的工艺参数组合;另一类是气孔缺陷,其产生原因主要是较高能量密度条件下,环境气体卷入熔池不能及时逸出熔池所致。基于该文研究,获得的最优工艺参数为激光功率300 W,扫描速度1 000 mm/s,扫描间距0.08 mm。 展开更多
关键词 选区激光熔化成形 al-mg-Sc-Zr 激光功率 扫描速度 孔隙缺陷
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Al-Mg-Si合金线疲劳断裂行为及损伤机制研究
8
作者 顾建 杨臻 +2 位作者 李冬青 司佳钧 郑树会 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2026年第1期136-141,共6页
以架空输电用Al-Mg-Si合金线为对象,开展了不同应力水平下的拉-拉疲劳试验,系统研究了其疲劳性能演化及损伤机制,并对疲劳断口特征进行了宏观和微观表征。结果表明,Al-Mg-Si合金线的抗拉强度为292.0 MPa,疲劳强度为115.0 MPa,疲劳比为0... 以架空输电用Al-Mg-Si合金线为对象,开展了不同应力水平下的拉-拉疲劳试验,系统研究了其疲劳性能演化及损伤机制,并对疲劳断口特征进行了宏观和微观表征。结果表明,Al-Mg-Si合金线的抗拉强度为292.0 MPa,疲劳强度为115.0 MPa,疲劳比为0.39。疲劳断口表现出4个典型特征区:疲劳源区、裂纹平面扩展区、裂纹倾斜扩展区和瞬断区,疲劳源多萌生于导线表面,随着应力降低,裂纹平面扩展区的比例增大,瞬断区的比例减小。此外,研究揭示了疲劳断口特征区比例的演化机制,建立了最大应力与瞬断区比例之间的线性关系。同时,较高应力循环加载下,Al-Mg-Si合金线显微硬度较原始态显著下降,表现出明显的循环软化现象。透射电镜分析表明,位错回复是导致循环软化的主要原因。 展开更多
关键词 al-mg-Si合金线 疲劳 断口 析出相 位错
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Sc、Zr复合添加对Al-Mg-Si合金时效析出及力学性能的影响
9
作者 皮智敏 黄宏锋 +4 位作者 柳明 汝志强 邱明 韩昶 李恩邦 《金属热处理》 北大核心 2026年第2期126-135,共10页
采用OM、SEM、TEM、EBSD等方法研究了Al-Mg-Si合金和复合添加Sc、Zr的Al-Mg-Si合金板材在不同时效时间下的显微组织、力学性能。结果表明:Al-Mg-Si合金中的第二相主要是Al_(8)Fe_(2)Si和Al_(5)FeSi,而在Al-Mg-Si-Sc-Zr合金中,Al_(8)Fe_(... 采用OM、SEM、TEM、EBSD等方法研究了Al-Mg-Si合金和复合添加Sc、Zr的Al-Mg-Si合金板材在不同时效时间下的显微组织、力学性能。结果表明:Al-Mg-Si合金中的第二相主要是Al_(8)Fe_(2)Si和Al_(5)FeSi,而在Al-Mg-Si-Sc-Zr合金中,Al_(8)Fe_(2)Si相转化为了Al_(5)FeSi相,并且形成了(AlSi)_(3)Sc相。同时Sc、Zr添加引起的晶格畸变,能够降低原子的扩散系数,延缓β″相向β′相的转变。经过545℃×50 min+175℃×10 h固溶时效处理后,Al-Mg-Si-Sc-Zr合金具有更小的晶粒尺寸,更高的抗拉强度(387.0 MPa)和屈服强度(334.5 MPa),同时有着较高的断裂总延伸率(21.0%)。Al-Mg-Si-Sc-Zr合金的高强度可以归因于(AlSi)_(3)Sc和Al 3Sc粒子的细晶强化和位错强化以及β″相的析出强化。 展开更多
关键词 al-mg-SI合金 Sc-Zr复合添加 时效析出 显微组织 力学性能
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Cr元素对Al-Mg-Si合金粗晶层及淬火敏感性的影响
10
作者 孙福德 《铝加工》 2026年第1期34-37,55,共5页
结合理论计算与试验,研究了Cr元素对Al-Mg-Si合金淬火敏感性的影响。研究发现,常用热力学计算软件对此问题的评估存在局限,难以提供明确指导;而试验显示,不同Cr含量的合金在淬火转移时间延长后,其抗拉强度与规定非比例延伸强度均未发生... 结合理论计算与试验,研究了Cr元素对Al-Mg-Si合金淬火敏感性的影响。研究发现,常用热力学计算软件对此问题的评估存在局限,难以提供明确指导;而试验显示,不同Cr含量的合金在淬火转移时间延长后,其抗拉强度与规定非比例延伸强度均未发生显著变化。这表明,添加Cr在提升合金的强度与塑性的同时,并未显著加剧淬火敏感性,因而有望在实际工业化生产中提供更宽的工艺窗口。 展开更多
关键词 al-mg-SI合金 CR元素 强塑性 淬火敏感性
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均匀化处理对时效强化Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响
11
作者 李波 许龙 +1 位作者 杨涵 杜勇 《材料导报》 北大核心 2025年第16期219-224,共6页
利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏显微硬度计和电导率仪等研究了均匀化处理对时效强化Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响。实验结果表明:铸态Al-Mg-Z... 利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏显微硬度计和电导率仪等研究了均匀化处理对时效强化Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金微观组织与性能的影响。实验结果表明:铸态Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金存在严重的枝晶偏析,大量非平衡第二相T-Mg_(32)(A1,Zn)_(49)相沿晶界呈连续网状分布;同时,α-Al基体上还存在少量的初生Al_(3)(Sc,Zr)粒子。DSC曲线显示,铸态Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金在465℃处存在明显的吸热峰;因此,为避免出现过烧现象,该合金均匀化温度设置为460℃。随着均匀化时间从4 h延长到24 h,合金中非平衡第二相T-Mg_(32)(A1,Zn)_(49)相逐渐回溶到α-Al基体中,其体积分数从6.45%下降到0.55%;同时观察到合金中有大量弥散分布的二次Al_(3)(Sc,Zr)粒子析出。随着均匀化时间延长到32 h,合金出现过烧现象。合金的硬度与电导率随均匀化时间的延长均呈现出先上升后下降的趋势,在24 h时合金的硬度与电导率达到最大值(116.71HV、30.3%IACS)。结合微观组织表征和性能分析,确定了铸态Al-Mg-Zn-Sc-Zr合金最佳均匀化工艺为460℃/24 h。 展开更多
关键词 时效强化al-mg-Zn-Sc-Zr合金 均匀化处理 微观组织 Al_(3)(Sc Zr)粒子
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Y添加和热处理对Al-Mg-Si-Y合金组织与性能的影响
12
作者 毕晓勤 张森 +3 位作者 郑泽远 齐玉蕾 付莹 徐琴 《金属热处理》 北大核心 2025年第2期148-154,共7页
制备了Al-0.6Mg-0.5Si-xY(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,并进行T6热处理,研究了热处理后合金的组织演变、导电性和力学性能。结果表明,热处理后添加Y的合金晶界处形成了AlSiY相,晶内析出颗粒状和棒状的AlSiY相,基体弥散分布着白色颗粒状的M... 制备了Al-0.6Mg-0.5Si-xY(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,并进行T6热处理,研究了热处理后合金的组织演变、导电性和力学性能。结果表明,热处理后添加Y的合金晶界处形成了AlSiY相,晶内析出颗粒状和棒状的AlSiY相,基体弥散分布着白色颗粒状的Mg2Si相。热处理后合金平均晶粒尺寸较铸态增大,且Y添加量越多,合金平均晶粒尺寸越小。热处理后合金导电率随Y添加量的增加先升高后降低,添加0.3%Y时,导电率最高为55.2%IACS,较铸态提高1.7%。热处理后合金晶粒增大使晶界减少,且固溶Si原子的析出降低固溶畸变,从而提高合金导电率。热处理态合金抗拉强度和硬度较铸态提高,且随Y添加量的增加先增加后降低,添加0.3%Y时,分别达最高值206.2 MPa和91.3 HV0.1,较铸态提高36.6%和40.5%。热处理态合金的伸长率较铸态有明显下降。热处理后,合金中大量的析出相提高了合金的强度和硬度,而晶界减少、析出相增多使热处理态合金伸长率较铸态降低。 展开更多
关键词 al-mg-SI合金 Y添加 热处理 微观组织 导电性能 力学性能
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激光熔化沉积Al-Mg-Sc-Zr合金元素烧损及缺陷分析
13
作者 刘筱 谢莉 +3 位作者 肖罡 朱必武 詹海鸿 李伟奇 《机械工程材料》 北大核心 2025年第1期59-64,共6页
在不同扫描速度(3,4,5 mm·s^(-1))下激光熔化沉积Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金,研究了镁、钪、锆元素烧损行为及合金缺陷形成机理。结果表明:随着扫描速度增加,合金中气孔平均尺寸增大,数量增多;不同扫描速度下,合金中铝、镁、钪和锆元... 在不同扫描速度(3,4,5 mm·s^(-1))下激光熔化沉积Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金,研究了镁、钪、锆元素烧损行为及合金缺陷形成机理。结果表明:随着扫描速度增加,合金中气孔平均尺寸增大,数量增多;不同扫描速度下,合金中铝、镁、钪和锆元素都呈均匀分布;沉积过程中钪和锆元素主要烧损形式为氧化,其烧损率不受扫描速度影响,镁元素主要烧损形式为汽化,随着扫描速度增加,激光能量密度减小,烧损率先增大后减小。 展开更多
关键词 激光熔化沉积 al-mg-SC-ZR合金 显微组织 元素烧损 孔隙缺陷
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稀土Eu对Al-Mg-Si-Fe合金显微组织与性能的影响
14
作者 陈海燕 潘美诗 +3 位作者 邓权威 龙协 黄小汉 王超 《材料工程》 北大核心 2025年第2期160-166,共7页
开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金,是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求,系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明:添加0.05%~0.25%(质量分数,下同)Eu的合... 开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金,是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求,系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明:添加0.05%~0.25%(质量分数,下同)Eu的合金变质效果呈先增强后减弱的变化规律,其中加入量为0.15%合金时晶粒明显被细化,脆性(FeSiAl)共晶相和长板状共晶Si的析出被抑制,同时减少Mg在铝基体中固溶度,降低合金的晶格畸变,导致合金的力学性能、导电和导热性能同时获得改善。Al-Mg-Si-Fe-0.15Eu合金的导热系数为68.50 mm^(2)/s,导电率为51.4%ICAS,抗拉强度为148 MPa,伸长率达到16.20%。与原始Al-Mg-Si-Fe铸态合金相比,导热系数增加12.50 mm^(2)/s,导电率提高了1.4%ICAS,抗拉强度提高了20 MPa,伸长率增加了5.4%,合金拉伸断口形貌从准解理断裂变为韧性断裂特征。 展开更多
关键词 al-mg-Si-Fe铝合金 稀土变质 力学性能 导电性能 导热性能
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Zn对金属型铸造Al-Mg-Si-Cu合金组织和力学性能的影响
15
作者 陈伟 冯光明 +1 位作者 刘亚刚 汪小锋 《材料热处理学报》 北大核心 2025年第10期12-21,共10页
采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和万能试验机等研究了Zn对金属型铸造Al-Mg-Si-Cu合金组织和力学性能的影响。利用Avrami-Johnson-Mehl方法计算了合金析出相的动力学参数并构建了析出动力学方程。结果表明:Zn元素在合金中难以形成... 采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和万能试验机等研究了Zn对金属型铸造Al-Mg-Si-Cu合金组织和力学性能的影响。利用Avrami-Johnson-Mehl方法计算了合金析出相的动力学参数并构建了析出动力学方程。结果表明:Zn元素在合金中难以形成亚稳和稳定相,但可细化铸态合金的晶粒组织;随着Zn含量的增加,铸态合金晶粒尺寸逐渐减小;尽管Zn元素在合金中并未以析出相的形式存在,但会影响合金的时效析出行为,在时效早期可形成Mg-Zn团簇,过多的Zn含量会导致析出相减少且尺寸更大;Zn有利于提高合金的硬度,但过多的Zn含量会导致T6态合金的硬度增量降低;随着Zn含量的增加,铸态合金的强度逐渐升高,伸长率先增加后减小,断裂模式均为混合型断裂。 展开更多
关键词 al-mg-SI-CU合金 金属型铸造 微观组织 力学性能
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Si元素质量分数对高速列车用Al-Mg-Si合金MIG焊接接头微观组织与力学性能的影响
16
作者 李俊 汪海 +2 位作者 袁忠禹 李欣蓓 叶凌英 《铝加工》 2025年第4期16-24,共9页
制备了Si元素质量分数分别为0.83%和1.38%的两种Al-Mg-Si合金,并开展了熔化极惰性气体保护焊(MIG)接头强度测试,结合数字图像相关(DIC)分析、电子背散射衍射(EBSD)分析和透射电子显微镜(TEM)分析等手段,研究了不同Si元素质量分数对母材... 制备了Si元素质量分数分别为0.83%和1.38%的两种Al-Mg-Si合金,并开展了熔化极惰性气体保护焊(MIG)接头强度测试,结合数字图像相关(DIC)分析、电子背散射衍射(EBSD)分析和透射电子显微镜(TEM)分析等手段,研究了不同Si元素质量分数对母材及焊接接头强度的影响。结果表明,Si元素质量分数分别为0.83%和1.38%的两种合金母材抗拉强度分别为(329.4±1.8)MPa和(377.7±2.3)MPa,MIG焊接接头抗拉强度分别为(258.6±1.9)MPa和(270.1±1.3)MPa,焊接接头系数分别为0.79±0.01和0.72±0.01。Si元素质量分数为1.38%的合金在应变为5%时,应力集中转移至热影响区(HAZ)两侧,导致合金更早发生局部变形,断后伸长率降低。时效后Si元素质量分数分别为0.83%和1.38%的两种合金母材的β″相体积分数分别为0.97%和2.16%,平均尺寸分别为2.94 nm和3.85 nm。两种合金母材析出强化贡献分别为137 MPa和202 MPa,析出强化分别提供了46%和56%的母材强度。 展开更多
关键词 Si元素质量分数 al-mg-SI合金 MIG焊接 微观组织
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Cu含量及时效温度对Al-Mg-Si-Cu合金晶间腐蚀的影响 被引量：1
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作者 杜兴旺 王芝秀 +2 位作者 李海 王烨 黄超 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第5期1496-1510,共15页
采用硬度及晶间腐蚀测试、扫描电镜和透射电镜观察,研究了(180、200、220、240℃, 0~600 h)时效对Al-1.1Mg-1.2Si-xCu(x=0, 0.35, 0.7, 1.1,质量分数,%)四种合金晶间腐蚀(IGC)敏感性的影响。结果表明:Cu含量为0的合金在不同时效温度下... 采用硬度及晶间腐蚀测试、扫描电镜和透射电镜观察,研究了(180、200、220、240℃, 0~600 h)时效对Al-1.1Mg-1.2Si-xCu(x=0, 0.35, 0.7, 1.1,质量分数,%)四种合金晶间腐蚀(IGC)敏感性的影响。结果表明:Cu含量为0的合金在不同时效温度下始终发生均匀腐蚀(UC),而Cu含量为0.35%、0.7%的合金发生IGC→UC的转变;相比之下,Cu含量为1.1%的合金在180、200、220℃时效时只发生IGC,但在240℃时效时,腐蚀类型发生IGC→UC→IGC→UC的转变。Cu含量为0的合金始终无IGC敏感性,源于晶界β相不能作为稳定阳极与PFZ形成腐蚀微电池。Cu含量为0.35%、0.7%的合金发生IGC→UC的转变,与短路扩散控制的粗化过程主导晶界Q相产生连续→断续的分布特征有关。Cu含量为1.1%的合金在较低温度时效时只发生IGC,源于析出相数量多且Q相粗化过程缓慢;该合金在较高温度时效时发生IGC→UC→IGC→UC的转变,与晶界Q相粗化和长大过程同步发生、先后主导有关。 展开更多
关键词 al-mg-SI-CU合金 CU含量 时效 晶间腐蚀 均匀腐蚀
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钪对Al-Mg-Mn合金组织性能的影响 被引量：2
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作者 房洪杰 孙杰 +3 位作者 杨喻曾 李枞 于元秋 杨俊彦 《中国稀土学报》 北大核心 2025年第4期812-823,共12页
Al-Mg-Mn合金因自身轻质高强的优点被广泛应用于海洋工程装备、汽车和航空航天领域,如何提升该合金的综合性能发挥更大作用有非常重要的意义。本文在Al-Mg-Mn合金中添加了Sc元素,同时引入过渡族元素Zr,研究了不同Sc元素含量及Sc和过渡... Al-Mg-Mn合金因自身轻质高强的优点被广泛应用于海洋工程装备、汽车和航空航天领域,如何提升该合金的综合性能发挥更大作用有非常重要的意义。本文在Al-Mg-Mn合金中添加了Sc元素,同时引入过渡族元素Zr,研究了不同Sc元素含量及Sc和过渡族元素Zr协同调控作用对合金性能的影响。通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电化学工作站、力学性能试验机开展了微观组织、力学性能和腐蚀性能的研究。结果表明,Sc元素能够明显细化合金铸态晶粒,Sc和Zr元素的协同调控细化晶粒效果最好;随着Sc元素含量的增加,合金的力学性能得到提升,同时添加0.2%Sc+0.2%Zr元素的合金力学性能最好;通过电化学极化曲线发现,Sc元素能够提升耐腐蚀性能,同时添加0.2%Sc+0.2%Zr元素的合金耐腐蚀性能最好。 展开更多
关键词 al-mg-Mn合金 力学性能 耐腐蚀性能 微合金化 稀土
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基于机器学习和数值模拟的选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金成形工艺优化 被引量：1
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作者 张喜龙 周永军 +4 位作者 郭鹏程 高滕 肖罡 刘筱 朱必武 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第2期487-502,共16页
本研究旨在利用机器学习方法优化Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺。由于实验获取样本的成本高、周期长,本文通过SLM成形数值模拟获得充足的实验样本。以激光功率、扫描速度和扫描间距为输入... 本研究旨在利用机器学习方法优化Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺。由于实验获取样本的成本高、周期长,本文通过SLM成形数值模拟获得充足的实验样本。以激光功率、扫描速度和扫描间距为输入,以数值模拟的残余应力为输出,构建了BP神经网络模型,并利用遗传算法优化BP神经网络模型的预测精度。结果表明:SLM成形Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的残余应力随激光功率的增加而增大,随扫描速度和扫描间距增大而减小。相较于BP神经网络模型,优化的GA-BP神经网络模型的平均绝对误差、均方误差和平均相对误差分别降低了2.62%、14.34%和0.64%。通过搭建遗传算法与GA-BP神经网络的联合双向预测模型,以残余应力最小为目标,确定了Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金SLM的最优工艺参数为:激光功率373.17 W、扫描速度919.53 mm/s、扫描间距102.44μm。在最优条件下成形试样的残余应力为201.1 MPa,孔隙率为1.2%,xoz和xoy截面的平均显微硬度分别为103.2HV和120.1HV。本研究可为Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的SLM工艺优化提供一种高效经济的方法。 展开更多
关键词 al-mg-SC-ZR合金 选区激光熔化 机器学习 数值模拟 神经网络
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基于微量Fe影响机制的Al-Mg-Si合金成分再设计与性能优化
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作者 杨林 朱明伟 +4 位作者 江鸿翔 黄程毅 王博 任月路 何杰 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2025年第4期613-620,共8页
研究了微量Fe对Al-Mg-Si合金显微组织、电导率和力学性能的影响,阐明了微量Fe的作用机理。在此基础上,提出通过添加适量Si以消除Fe不利影响的策略。结果表明,微量Fe对Al-Mg-Si合金强度影响较小,但降低了合金的伸长率和电导率。Fe的存在... 研究了微量Fe对Al-Mg-Si合金显微组织、电导率和力学性能的影响,阐明了微量Fe的作用机理。在此基础上,提出通过添加适量Si以消除Fe不利影响的策略。结果表明,微量Fe对Al-Mg-Si合金强度影响较小,但降低了合金的伸长率和电导率。Fe的存在促使Al-Mg-Si合金凝固过程中产生AlFeSi相,由此提高了α-Al基体中Mg的固溶度。在Al-0.6Mg-0.35Si-0.1Fe合金中添加Si时,合金的电导率随着Si的添加量先增大后减小。添加0.06%的Si在峰值时效状态下,合金屈服强度、抗拉强度、伸长率和电导率分别从182 MPa、200 MPa、11.75%和33.23 MS/m提升至195.33 MPa、216 MPa、13%和33.72 MS/m。 展开更多
关键词 al-mg-SI合金 微量Fe 力学性能 电导率
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