过饱和ZA27的尺寸收缩及其与组织转变的关系

合集下载

微合金化对ZA27合金组织及性能的影响

ＺＡ２７合金比重小、熔点低、熔化耗能少、价格低，具有良好的机械加工性能和抗磨损性，在工程材料领域中成为研究的热点之一。一些耐磨机件如轴套、蜗轮和螺母等的成功应用证明了其实用经济价值。但作为综合力学性能要求较高的结构件，其塑性指标过低，作为较高温度下工作的耐磨零件其塑性、韧性均不足，使之应用受到限制。因此，国内外研究者通过各种方法来提高ＺＡ２７合金的综合性能。
是由于变质剂中的Ｔｉ、Ｂ元素与金属液相互作用，形成ＡｌＴｉ、ＴｉＢ２、Ａ１Ｂ２等金属间化合物，这些粒子与富铝ｄ相存在良好的共格关系，作为初生相有效的异质形核基底，增加了相的形核率，使初生相得到细化。２．２合金元素对ＺＡ２７力学性能的影响图１为添加不同含量的Ｍｎ时ＺＡ２７合金的抗拉强度及伸言‘ 善嘲螭长率。可以看出，随着Ｍｎ含量的增加合金的抗拉强度略有提高，当Ｍｎ含量在０．４％时，抗拉强度最大，达４１０ＭＰａ。但当含量继续增加，抗拉强度反而有所下降。随着Ｍｎ含量的增加合金的伸长率快速提高，当Ｍｎ含量在０．４％时，伸长率最高，为４．０ｌ％。超过０．４％时，伸长率开始变小。分析其原因主要是Ｍｎ在Ｚｎ和Ａｌ中固溶度极小，少量Ｍｎ能产生大量硬化相，以断续近网状分布于晶界，割裂基体，从而造成应力集中。并且晶粒细化后，补缩通道减少，组织中特别是晶界处，存在较多的显微疏松．从而导致塑性、韧性降低。当Ｍｎ含量过高时，硬化相随着增多，且聚集长大，对基体的割裂作用增大，从而导致力学性能又开始下降。

超细晶对制备方法的总结、及一些制备方法的分析

有关纳米晶/超细晶问题的研究一、纳米晶/超细晶介绍1、定义：纳米材料是指在三维空间尺寸至少有一维是处于纳米数量级 (d<100nm)的材料，而处于亚微米数量级 (0.1<d<lμm)的材料称为超细晶材料。

纳米晶/超细晶金属材料的最大优点是纯金属的强度达到甚至超过了相应合金的水平。

目前，对纳米晶/超细晶材料的研究主要集中在两个方面:纳米晶超细晶材料的制备方法和纳米晶/超细晶材料的组织结构与性能的研究。

其中，纳米晶/超细晶材料的制备技术是关键环节，细化材料微观组织成为目前新型高性能材料发展的共同趋势。

2、纳米晶/超细晶各方面的性能当金属材料的晶粒被细化到超细晶时，材料将表现出优异的力学、热学、光学、电学和磁学性能。

其各方面的性能变化原因主要体现在以下几个方面：1）力学性能和变形行为超细晶材料的性能改变首先表现在力学性能的提高上，Hall--Petch指出，常规多晶体的屈服应力与晶粒尺寸之间存在关系式:式中一一材料发生0.2%变形时的屈服应力一一移动单位个位错时产生的晶格摩擦阻力K一一常数d一一平均晶粒直径H--P关系式是在多晶体的位错塞积模型基础上导出的.对于传统的多晶材料而言，相对于晶粒内部，晶界的自由能很高，是阻碍位错运动的势垒.在外力作用下，为了在相邻晶粒内产生切变变形，晶界处必须产生足够大的应力集中。

细化晶粒可产生更多的晶界，如果晶界的结构未发生变化，则需施加更大的外力才能产生位错塞积，从而材料得到强化。

因此，细化晶粒一直是改善材料强度的一种有效手段。

如果H--P关系式成立，则材料的屈服应力或硬度与几之间为斜率大于零的线性关系，即材料强度随晶粒尺寸的减小而迅速提高。

但是，材料强度并不可能随着晶粒尺寸减小而无限地增加.右图为与d之间关系的示意图。

理论上，材料强度不可能超过其完整晶须的强度，这可视为对应关系的上限。

此外，在晶粒非常细小的情况下，晶界处任何弛豫过程均可使强度下降；同时，如果晶粒小到不能容纳一个位错时，H--P关系式将不再成立，此即右图中的d＜时的情况。

[整理]《材料成形原理》复习重点.

一、名词解释1 表面张力2 粘度3 表面自由能(表面能)4 液态金属的充型能力5 液态金属的流动性6 铸型的蓄热系数7 不稳定温度场和稳定温度场8 温度梯度9 溶质平衡分配系数K010 均质形核和异质形核11、粗糙界面和光滑界面12 “成分过冷”与“热过冷”13 内生生长和外生生长14 枝晶间距15 共生生长和离异生长16 孕育与变质17 联生结晶18 择优生长19 快速凝固20 气体的溶解度21 熔渣的碱度22、长渣和短渣23 熔渣的氧化和还原能力24 扩散脱氧25 沉淀脱氧26 真空脱氧27 偏析28 微观和宏观偏析29 气孔30、冷裂纹和热裂纹31 溶质再分配32 热流密度33 焊接34 热影响区35 焊接线能量E36 焊接的合金化37 合金化的过渡系数38 熔合比39 内力40 内应力41 焊接瞬时应力42 焊接残余应力43 焊接变形44 裂纹45 塑性46 热塑性变形47、张量48 塑性49 简单加载50、应力球张量51、加工硬化52、应变速率53、滑移54、主切应力平面55、平面应变状态56、附加应力二、简答题1 实际液态金属的结构2 液态金属表面张力的影响因素3 简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律4 铸件凝固方式的分类5 简述Jackson因子与界面结构的关系6 试写出“固相无扩散，液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据，并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。

7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。

8 层片状共晶的形核和长大方式9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？11 防止气孔产生的措施12 夹杂物对金属性能的影响13.常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？14 试比较缩孔与缩松的形成机理15. 简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。

脉冲磁场对金属凝固组织和力学性能地影响

Ｊ二海大学倾：Ｌ学位论史王晓东，李廷举…ｌ等人研究了不锈钢金属熔体在旋转电磁场作用下的凝固过程，认为电磁搅拌力引起的动量对流对补缩的促进作用并不大。

旋转电磁场阻碍中心疏松、缩孔形成的机制为：电磁力引起的动量对流增强了熔体的热、质传输过程，使熔体温度分布更趋均匀，温度梯度减小，使心部熔体的固相率更趋一致且在短时内增至特征固相分数，且凝固末期熔体的凝固速率增大，使心部熔体在短时内凝固，避免了中心疏松、缩孔的形成（如图１—４所示）。

图１～４金属铸坯的凝固‘”１（ａ）未处理（ｂ）施加磁场孙伟成ｉｌ２】等人则研究了直流磁场、旋转磁场，直流电流作用下Ａ１一ｃｕ和Ａ卜ｓｉ合金的凝固组织，发现直流磁场可促进穿晶柱状晶的形成，对晶粒起粗化作用，旋转磁场可形成电磁搅拌，细化凝固组织；无论哪种磁场再通直流电流，则绌化效果更明显，只是通过的直流电流强度有一饱和值，超过此饱和值，则晶粒反而会发生粗化。

徐林等人通过研究发现，旋转磁场不仅对ｓｎ—Ｐｂ合金起到改善和防止偏析的产生、细化晶粒、提高机械（力学）性能的作用，而且还对合金的冷却曲线产生较大的影响。

于平、李子全【Ｊ３Ｊ等人研究了旋转磁场作用下，ｚＡ一２７合金初生相形貌演变过程及机理（图卜５），指出在低于液相线温度搅拌时，枝晶会发生弯曲变形、断裂、球形化和颗粒聚集的现象：在高于液相线温度电磁搅拌时，初生相会发生形核、球形生长和偏聚。

在旋转磁场作用下，能使ＺＡ－２７合金树枝晶转变为非树枝晶流变组织，且该组织的形成机理倾向于枝晶折断和枝晶弯曲合并两种理论。

交替改上海人学碰卜卜学位论文变磁场旋转方向有利于ＺＡ２７合金初生相的细化和均匀分布，并提高其圆整度加入微量合金元素对初生相有明显细化效果。

图１－－５ＺＡ－－２７合金铸锭组织Ｘ１００１１３１（ａ）砂型铸造（ｂ）在磁场中凝吲（ｃ）经旋转磁场电磁搅拌但来加旋转磁场张奎【１４】等人则研究了交流旋转磁场对Ａ卜Ｓｉ合金凝固组织的影响，结果发现其凝固组织的形貌为圆形轮廓的初生相晶粒浸润在细小的共晶体中，这与传统的凝固态枝晶组织有着显著差异。

超高机械压力对 ZA27 合金组织形貌及固态相变的影响

超高机械压力对ZA27合金组织形貌及固态相变的影响1曹修生，李荣徳，曲迎东沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳（110023）E-mail：caoxiu1982@摘要：在高机械压力作用下制备了小尺寸ZA27合金试样，借助金相分析、X射线衍射、透射等分析手段对高机械压力作用下的 ZA27合金枝晶形貌机理、固态相变进行了研究。

实验结果表明：在5GPa高压下，1500℃时，高压下合金凝固的溶质扩散系数与常压下的溶质扩散系数的比值为D p/D0=6.724×10-4m3/mol, 降低了近四个数量级；压力增加，过冷度增加，在不同过冷度下枝晶形貌明显不同，枝晶形态分别从粗大的树枝晶-细小的树枝晶-粒状-蠕虫状-枝晶臂尺寸明显变细的树枝、雪化状；合金在空气中静置时效数月之后，经透射与X射线衍射分析，确定调幅分解的存在，从XRD衍射曲线上可以看出，调幅分解的发生是从α（111）晶面处开始.关键词：超高压，ZA27合金，过冷度，调幅分解中图分类号：TG219.2 文献标识码：A1 引言当压力达到GPa数量级时[1],合金最终的组织形态与常压条件完全不同。

李荣德等对ZA43[ 2 ]合金进行了高压凝固研究,发现常压下凝固的组织为粗大的树枝晶，在500MPa压力下凝固后树枝晶明显变细，在高压（2.0GPa, 2.5GPa）下凝固后，组织得到了根本性的变化，枝晶变得非常细小，致密，呈“十”字形花瓣状，并且具有一定方向性，在一定区域内二次枝晶相互平行。

另外，于溪凤[ 3 ]等人也发现亚共晶Al-9.21Si合金在3 GPa凝固时,初生α相由常压下凝固时的枝晶变为胞状晶形态, 而过共晶Al-26.6Si合金[4] 在5.5GPa凝固时,由常压下片状变成高压下块状条带。

由此可见,高机械压力作用可以导致合金组织形态发生显著的变化。

因此,研究高压凝固条件对合金组织形态的影响,对于探索高压凝固规律,控制组织形貌进而改善合金的性能等是非常有意义的。

材料成形技术基础(第二版)知识点总结

合金的收缩三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩定向（顺序）凝固：在可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采取其他措施，先使铸件上远离冒口或浇注部位凝固，然后使靠近冒口部位凝固，最后冒口本身凝固。

使先凝固的收缩量由后凝固的液体补充，最后将缩孔转移至冒口中。

措施：合理安放冒口；在该厚大部位设置冷铁，以加快其冷却速度，使其最先凝固，以实现自下而上的顺序凝固。

同时凝固的原则：（1）减小铸件各部分间的温度差，使其均匀冷却。

（2）改善铸型和型芯的退让行；（3）去应力退火浇注位置的选择：1铸件上重要加工面或质量要求高的面或大平面，尽可能置于铸型的下部或处于侧立位置。

（防气孔、砂眼、夹渣、拱起或开裂等缺陷）3面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其垂直或倾斜。

（免浇不足和冷隔）4厚大部分置于铸型的顶部或侧面。

（补缩）5尽量减少型芯数量，且便于安放、固定分型面的选择：1选择分型面应考虑方便起模和简化造型：应选在最大截面处，尽量平直，尽可能减少分型面数目、活块数目和型芯的数目。

2尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工面与加工基准面放在同一砂箱内，以保证其精度。

3应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸等操作，尽量使型腔和主要型芯位于下箱。

铸造工艺参数的确定：机械加工余量和最小铸出孔槽、起模斜度、收缩率、型芯及芯头铸件结构工艺过程简化：1外形结构力求简单（避免外侧侧凹，减少分型面；使铸件分型面平直，避免圆角；加强肋、凸台的设计应便于起模；侧壁应具有斜度）2铸件的内腔结构应简单实用，避免不必要的复杂结构（应尽量少用或不用型芯；应便于型芯的固定、排气、定位和清理）熔模铸造：制造蜡模、制造型壳、脱蜡、型壳焙烧、浇注、脱壳清理金属型铸造：1铸型排气（型腔上设排气孔、通气塞，分型面开通气槽）2铸型涂料（金属性与高温金属液接触面喷刷耐火涂料）3铸型预热压力铸造：不能进行热处理离心铸造：不用铸芯即可铸出中空回旋铸件、铸件组织致密、充型能力强、便于制造双金属铸件实型铸造：无分型面，无需起模，无分型面，无型芯；铸件尺寸精度高金属塑性：塑性和变形抗力综合衡量塑性变形规律：最小阻力定律，加工硬化，体积不变定律自由锻：（是大型锻件的唯一加工方法，锻件形状简单精度低）镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割绘制锻件图因素：敷料、锻件余量、锻件公差自由锻件的结构工艺性：尽量避免锥体或斜面结构、避免交接处形成空间曲线、避免加强筋、凸台、工字形、椭圆形或其他非规则截面及外形、合理采用组合结构模膛：制坯模膛（拔长、滚挤、弯曲），模锻模膛（预锻、终锻）绘制模锻件图：1分模面（顺利取出锻件，通常选最大截面。

熔体混合处理对ZA27合金组织和性能的影响

ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；３．ＴａｉＹｕａｎＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙＭｉｎｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
３．太原重工矿山设备分公司，山西太原０３００２４）
摘要：采用正交试验设计方法研究了熔体混合处理对ＺＡ２７合金组织与性能的影响。结果表明熔体混合处理能够明
显提高ＺＡ２７合金力学性能，细化合金铸态组织。当高温熔体温度为７２０℃ ，低温熔体温度为５００℃时，ＺＡ２７合金综合力学性能最好，可使ＺＡ２７合金中的仅相由粗大树枝状变为细小花瓣状结构。处理后的合金硬度为ＨＢ１２２．５，比未
ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｅｐｒｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＺＡ２７ａｌｌｏｙ．ｒｅｉｆｎｉｎｇａｌｌｏｙｃａｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ７２０℃ ．１ｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳ５００℃ ．ＺＡ２７ａｌｌｏｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａ１ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｂｅｓｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｔｈｅａｐｈａｓｅｏｆＺＡ２７ａｌｌｏｙｂｙｂｕｌｋｙｄｅｎｄｒｉｔｅｓｉｎｔｏｔｉｎｙｐｅｔａｌｓｓｈａｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆａｌｌｏｙｉｓＨＢ１２２．５ａｔｅｆｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｉＳｈｉｇｈｅｒ１０．６６％ｔｈａｎｔｈａｔ

1995年哈工大材料学院材料加工工程、材料工程专业825金属学与热处理考研真题

1995年哈尔滨工业大学金属学与热处理学科考研试题
1．名词解释：（10分）
伪共晶
柏氏矢量
回火稳定性
二次硬化
临界变形温度
2．画出由两个包晶反应，一个共析反应及一个包析反应所组成的二元合金状态图。

（15分）3．根据下面三元共晶相图的投影图，画出cd线的垂直截面图。

（15分）
4．什么是成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？（15分）5．论述贝氏体转变的特点，并阐述下贝氏体具有高强韧性的原因。

（20分）
6．写出制造汽车或拖拉机齿轮常用的一种钢号，并阐述预备热处理，最终热处理的目的，工艺及使用状态下的组织和性能。

（15分）
7．论述共析钢CCT曲线与TTT曲线的异同。

（10分）。

ZA27合金的变质处理

1 9 9 8年6月Jo u rn a l o f Sh e n yan g Po l y t ech n ic U n ive r s ity J u n. 1 9 9 827合金的变质处理ZA李晨曦吴世常王青澄吴春京(沈阳工业大学金属工程系) (北京科技大学材料学院)摘要研究了变质处理对Z A 27合金初生相的形态和分布的影响. 试验结果表明: 加入适量的变质剂, 如K 2T iF 6, K 2Z r F 6, KB F4等, 在适当的处理工艺条件下, Z A 27合金的初生相由通常条件下的粗大枝晶变为均匀分布的细小粒状晶体; 细化处理使合金的塑性明显提高, 延伸率由1%～6% 增加到15%～20% , 强度及硬度基本保持不变.关键词: Z A 27合金; 铸造锌基合金; 变质处理中图法分类号: T G 290 引言Z A 27合金具有原材料丰富、价格便宜、熔炼耗能低、污染小、强度高、耐磨性好等优点, 但由于合金的塑性、韧性低而限制了它的应用1, 2 . 为扩大Z A 27合金的应用范围和使用的可靠性, 有必要研究改善合金塑性、韧性方法. 细化铸态组织是提高合金性能的重要途径, 本课题试验研究了变质处理对Z A 27铸态组织及机械性能的影响.1 试验条件1. 1 试验材料Z A 27合金对铅、锡、镉、铁等杂质元素特别敏感, 严重地影响着锌合金的机械性能, 尤其是塑性、韧性等, 因而本试验选用较高品位的原材料: Zn 201号锌锭、A l200号铝锭, 铜、镁分别以A l250% C u、A l210%M g 中加间合金的形式加入Z A 27合金中.由上述原材料配制成的合金成分为: A l: 26%～28% ; C u: 2. 0%～2. 5% , M g: 0. 01%～0. 02% ; 其余为锌.精炼剂为六氯乙烷( 化学纯). 变质剂为A l24% T i, A l24% T i21%B 合金, B 2O 3 , KB F4, K 2T i F 6, K 2Z r F 6(化学纯).1. 2 试验设备用电阻坩埚炉熔炼合金, 在W E 30型万能试验机上测抗拉强度、延伸率, 在HW 18725型布洛维硬度计上测布氏硬度.1. 3 变质处理工艺对于不同的变质剂采用了如下两种变质处理工艺.1. 3. 1 用含氟变质剂的变质处理工艺邮政编码: 沈阳110023 本文收到日期: 1996211202 第一作者: 男. 1956年生. 讲师1博士生1第 3 期李晨曦等: Z A 27合金的变质处理73合金熔清并加热至700℃时先进行精炼处理, 即将铝箔包裹的六氯乙烷用钟罩分批压入盛合金液的坩埚底部, 等没有气泡逸出时取出钟罩. 合金液静置数分钟后对其进行变质处理, 即先扒渣, 然后将含氟变质剂撒于合金的液面上, 待其熔融后用钟罩将其压入合金液内, 钟罩取出后静置10m i n 即可浇注.六氯乙烷的加入量占合金液总重的0. 2%. 压成块后的六氯乙烷加入到合金液时能防止六氯乙烷反应速度过快.这类变质剂中的氟化物加热时生成的氟化物气体有精炼作用, 因而先精炼后变质处理不会使合金液中夹杂物增多. 另外, 先精炼处理可使六氯乙烷分解的碳与变质剂中某些元素作用生成有利于组织细化的化合物 3 .1. 3. 2 无氟变质剂的变质处理工艺合金熔清后加热到700℃, 扒渣后先进行变质处理, 然后再进行精炼处理, 处理工艺与上述相同. 采用这种工艺主要因为这类变质剂没有精炼作用, 并可能带入夹杂物污染合金, 后进行精炼处理有利于去除夹杂物, 也有利于使变质剂在合金液中均匀分布.本试验在600℃浇注, 用金属型铸出Υ12 mm ×17 mm 的拉伸试棒, 不经加工直接测定某抗拉强度及塑性12 试验结果及分析2. 1 一元变质剂的作用在一般铝合金中, 结晶过程的初生相为铝基固溶体, 向铝液中加入A l 2 T i , A l 2 T i 2B , K 2Z r F 6, KB F 4, B 2O 3 , K 2T i F 6等有细化初生Α相的作用 3 . 在Z A 27 合金中,由于含铝量较多, 结晶过程的初生相也是铝基固溶体. 因此, 类似于铝合金的细化处理, 本试验采用了上述几种变质剂对锌合金进行了细化处理.表1 是向Z A 27 合金液中加入一元变质剂的种类、加入的变质剂占合金液总重的百分数、变质处理后合金机械性能的测试结果.由表1 可见, 变质处理对合金的强度、硬度影响不大, 似乎强度值略低一些, 硬度值略高一些.A l24 % T i ,B 2O 3 对合金的塑性几表1用一元变质剂处理后合金的性能机械性能平均值变质剂种类加入量% Ρb ƒ(N. m m - 2 )∆, %HB 无变质剂405 3. 4 1190. 20. 84. 03904024073. 43. 23. 1118126125A l24% T i0. 030. 120. 33894013974. 03. 53. 7114119121B 2O 30. 10. 351. 04103973928. 39. 56. 8120124122 K 2Z r F 60. 20. 72. 039538738610. 812. 37. 2124119120 K 2T iF 60. 10. 351. 03903963913. 18. 75. 4121120119 KB F 474沈阳工业大学学报第 20 卷KB F 4 能改善合金的塑性, 尤其是 KB F 4 加入量较少时作用更明显, 使延伸率由3%～ 4% 提高至13% 左右.图1是 Z A 27合金未经变质处理的铸态组织照片, 初生 Α相为白色的粗大枝晶, 加入0.1% 的 KB F 4 变质处理后, 其金相组织如图2所示, Α相明显细化, 成为均匀分布的细小花瓣图1 未变质处理图2 用0. 1% KB F 4 变质处理2. 2 二元变质剂的作用考虑到当 Z r , B 或 T i , B 同时存在时, 由于多种元素的复合作用可能有更好的细化作用, 因而进行了二元变质剂变质处理试验. 表2 用 A l 24% T i 21% B 变质处理后合金的机械性能试验结果见表2～ 4.由表 2 可见, A l 24% T i 21%B 对 Z A 27 合金的机械性能几乎没有作用. 表3表明, 由 20% KB F 4 + 80% K 2 T i F 6 构成的二元变质剂对合金的机械性能有很大的影响, 当加入量为合金重的0. 2% 时, 合金延伸率可达到21. 4% , 明显地改善了合金的塑性, 而机械性能平均值A l 24% T i 21%B加入量- 2 Ρb ƒ(N . m m ) ∆, %HB0. 15 0. 3 0. 6 1. 0 1. 52. 0402 410 412 401 4174223. 9 3. 7 2. 94. 0 3. 83. 2117 120 115 128 122125强度、硬度几乎不变化. 用 KB F 4 和 K 2 ZF 6 进行变质处理后 , Z A 2 7 合金的塑性明显提高的同时, 强度、硬度几乎保持不变 , 当 KB F 4 , K 2 T iF 6 的加入量分别为 0. 1 % 和 0. 4 % 时 , 其延伸率最高 , 为20. 7%.上述试验结果表明, 用适量的二元变质剂处理 Z A 27合金, 可以使其延伸率稳定地提高15%～ 20% 1变质处理后相以颗粒状或细小花瓣分布, 见图31第 3 期李晨曦等: Z A 27合金的变质处理75表3 用20% KBF 4 + 80% K 2T i F 6 变质处理后合金的机械性能机械性能平均值20% KB F 4 + 80% K 2T iF 6 加入量%Ρb ƒ(N . m m - 2 ) ∆, %HB0. 1 0. 20. 40. 60. 8 412 402410395397 17. 2 21. 415. 89. 36. 2 121 118123122129图3 二元变质剂处理后的 Z A 27合金组织2. 3 影响变质处理效果的因素2. 3. 1 变质效果不均匀当操作工艺不当时, 变质剂可能分布不均匀, 处理后试棒的机械性能, 尤其是延伸率较低. 由金相组织可以看到, 初生 Α相呈不均匀分布, 如图4 所示, 在某些区域 Α相以粒状分布, 在其它区域中仍有枝晶状 Α相出现121312 变质剂加入量不适当变质剂加入量不足时, 金相组织中初生相以枝晶或花瓣状分布, 未能充分细化; 变质剂加入量过多时, 尽管初生还出现了黑色大块状的复合物,在光学显微镜下, 其形态如图5所示. 变质剂加入量不足或过量, Z A 27合金的塑性都不高. 2. 3. 3 变质衰退表4 用 KBF 4 + K 2ZrF 6 变质处理后合金的性能机械性能平均值KB F 4 加入量%K 2Z r F 6加入量Ρb ƒ(N . m m - 2 ) ∆, %HB 0. 10. 4 410 403 14. 2 20. 6 119 121 0. 050. 7 400 16. 7 118010. 4 0. 7 390 387 395 18. 2 20. 7 12. 2 112 109 107 0. 10110. 4 0. 7 400 392 402 16. 3 15. 1 15. 2 120 112 121 0. 2011 0. 4415 408 17. 5 16. 3 123 121 0. 30. 7420 14. 5 131011 0. 4 0. 7413 418 40915. 0 11. 1 9. 3121 122 1180. 4加入量为合金重的0. 2% , 以20% KB F 4 + 80% K 2 T i F 6 为变质剂, 对合金液进行变质处理, 处理后合金液在720℃保温, 随后不同时刻下浇注试棒, 测得试棒的延伸率如图6所示.由图6可见, 保温3h 以上时衰退加快. 2. 3. 4 铁对合金性能的影响锌合金对铁极敏感, 当含有较多铁时, 合金的机械性能尤其是塑性极低. 表5是经正图4 变质处理后分布不均匀的 ZA 27合金组织图5 变质剂过量时 ZA 27合金的金相组织变质处理后合金的机械性能. 经化验证明试样中含有较多的铁. 在金相组织中铁以白亮的针状富铁相存在.3 结论K 2 T i F 6 , KB F 4 , K 2 Z r F 6 能明显细化 Z A 27合金的初生相, 由它们组成的二元变质剂的细化效果更明显. 变质处理后合金的塑性明显提高,延伸率稳定在15%～ 20%.二元变质剂的合适加入量为 0. 2%～ 0. 5% , 加入量过多过少都不利于改善合金的组织及性能. 变质处理后 3 h 内浇注衰退现象不明显. 含有较多铁时, Z A 27合金的塑性较低.图6 变质衰退速度表 5 含铁量对合金机械性能的影响含铁量% Ρb ƒ(N. m m - 2 ) ∆%HB 0. 26410 3. 7 132 0. 534212. 0140参考文献1 王培毅等. 锌铝系列合金的发展及研究概况. 金属科学与工艺, 1990, (3) : 108～ 1172 胡塞育. 发展中的 Z A 合金及其应用. 机械工程材料, 1988, (4) : 4～ 83 郑来苏. 铸造合金及其熔炼. 西安: 西北工业大学出版社, 1994(下转第92面)A pp l ica t i on of the M ul t i sen sor I n f orm a t i on F us ion Techn o l ogyin the Spo t W e l d in g Qua l ity Con tro lC h a n g Y u n lon g, H u a n g S h ish en g, J ia n g Z h il i nA bstra c tA b r i ef i n t ro du c t i o n to th e m u lt isen so r i n fo rm a t i o n fu s i o n is g i ven i n th e p a p e r.T h e b a s i c p r i n c i p le an d gen e ra l fu s i o n m e tho d s a re d iscu s sed. A typ i ca l i n fo rm a t i o n fu s i o n p r o 2 ce ss2m u lt i p a ram e te r au t om a t i c co n t ro l fo r th e qu a lity o f th e re s is tan ce spo t w e ld i n g i s an a2 lyzed an d app li ca t ed.Key word s: i n f orm a t i on f u s i on; spo t we l d i n g qul i ty con tro l; a pp l i ca t i on(王延香编辑) (上接第76面)M od if ica t i on of ZA 27 A l loyL i C h en x i,W u S h i ch a n g,W a n g Q in g ch en g,W u C h u nj i n gA bstra c tT h is p a p e r re s ea r ch e d th e m o d i f i ca t i o n o f Z A 27 a ll o y an d it s i n f lu e n c e o n th e s t r u c t u r e an d d i s t r i b u t i o n o f th e i n it i a l p h a s e. T h e re s u lt o f th e exp e r i m en t show s th a t u n2sde r p rop 2 e r tech n i qu e co n d it i o n s added w ith eno u g h am o u n t o f m o d i f i e r ( fo r ex a m p le: K 2T iF 6, K 2Z r F 6, KB F 4) , th e i n it i a l p h a s e o f Z A 27 a ll o y tu r n s f rom ro u g h g r a i n s i n t o u n ifo rm ly d is2 t r i b u ted f i n e o n e s; th e m o d i f i ca t i o n m ak e s Z A 27 a ll o y p la s t i ca lly i n c r ea s e g r ea t ly, th e p e r21%～6% to 15%～20% , th e s t r en g t h an d b a r dn e s s u n2 cen t age e l en g a t i o n i m p ro v ed f romch a n g ed b a s i ca l ly.Key word s: ZA 27 a l loy ; ca s t i n g Z i n e-con ta i n i n g a l loy; m od i f ica t i on(王延香编辑)。

铸造锌铝合金的研究进展及其应用

文章编号:1005-2046(2004)01-0013-05铸造锌铝合金的研究进展及其应用陆　伟,严　彪(同济大学材料科学与工程学院,上海市金属功能材料开发应用重点实验室,上海200092)摘　要:回顾了锌铝合金的研究历史,并详述了锌铝合金的成分、显微组织与性能的关系,以及变质、晶粒细化、热处理和其它工艺对锌铝合金的性能和组织结构的影响,最后介绍了铸造锌铝合金的应用,并对锌铝合金的发展趋势作了展望。

关键词:铸造锌铝合金;稀土变质;晶粒细化;热处理;显微组织中图分类号:TG 14611+3 文献标识码:A收稿日期:2003206205作者简介:陆　伟(1981～),男,硕士研究生,主要从事锌铝合金、纳米晶材料的研究。

1　前　言本世纪初,为代替锡和铅用于制造印刷铅字,人们开发了最早的一种Zn 2Sn 2Cu 2Al 合金,其中Sn6%、Cu5%、Al015%。

但是,早期的锌合金存在许多缺点,如易于晶间腐蚀、过早失效以及在潮湿环境下易开裂等,因而不能成为具有优良性能的工程材料。

随着科学技术的进步以及人们对锌合金的大量深入研究,改善锌合金的缺陷已成为现实。

1930年左右,美国新泽西锌合金公司研制出了Z amak3和Z amak5锌铝压铸合金。

在二次世界大战前和战争期间,德国由于铜资源紧缺,而用重力铸造锌铝合金代替铜制造轴瓦、轴套等轴承材料。

上个世纪60年代末到70年代,先后由美国和加拿大研制出了Z Al2、Z A27和Z A8等合金,构成锌铝合金系列。

1984年,美国材料与试验学会将其列入了AST M 标准,使锌铝合金进入了标准化、系列化年代。

我国于上个世纪80年代初,对这一系列锌铝合金开始试验研究,且有较快发展。

锌铝合金具有许多优良的特性,比如密度较低、热导率和电导率适中、极限抗拉强度高、耐磨性好、承载性好、无磁性以及碰撞时不产生火花等;同时,锌铝合金熔点低、耗能少、成本低廉、成型方便且无污染,适用于多种铸造方法[1]。

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响摘要：本文以ZA27合金为研究对象，采用Ti和Zr的复合变质与热处理方法，研究其对合金显微组织的影响。

通过金相观察、扫描电镜分析和硬度测试等方法，探究复合变质与热处理对合金的显微组织和力学性能的作用。

研究结果表明，复合变质与热处理可以显著改善ZA27合金的显微组织和力学性能。

关键词：复合变质，热处理，ZA27合金，显微组织，力学性能正文：一、引言ZA27合金是一种高强度、高耐热性的铸造合金，广泛应用于航天工业、船舶制造、汽车工业等领域。

然而，合金的显微组织和力学性能与其熔化和凝固过程密切相关。

因此，针对ZA27合金的显微组织和力学性能进行深入研究，对提高其应用价值具有重要意义。

复合变质和热处理是提高合金性能的有效方法。

在这种处理过程中，常常采用添加剂来改善合金的组织和性能。

Ti和Zr作为常用变质剂和强化元素，具有提高合金抗氧化性能和热稳定性的作用。

因此，本研究将采用Ti和Zr的复合变质和热处理方法，研究其对ZA27合金显微组织和力学性能的影响。

二、实验材料和方法实验材料：ZA27合金实验方法：1. 复合变质：将Ti和Zr作为变质剂分别加入ZA27合金中，分别得到Ti-Zr复合变质后的ZA27合金。

2. 热处理：对复合变质后的ZA27合金进行热处理。

3. 显微组织研究：采用金相观察和扫描电镜分析方法，研究复合变质和热处理对合金显微组织的影响。

4. 硬度测试：采用Vickers硬度测试机对不同处理下的合金进行硬度测试。

三、实验结果与分析3.1 复合变质和热处理对ZA27合金显微组织的影响金相观察结果表明，复合变质和热处理均使合金晶粒尺寸增大，同时也使合金晶界变得清晰。

复合变质后的合金晶粒尺寸明显细小于单一添加Ti或Zr的合金。

随着热处理温度的升高，合金晶界逐渐清晰，晶粒尺寸逐渐增大。

当热处理温度达到480℃时，合金晶界最为清晰，晶粒尺寸达到最大值。

控轧控冷习题答案

一、名词解释：1、钢的强化方式固溶强化、形变强化、析出（沉淀）强化与弥散强化、细晶强化、亚晶强化、相变强化、2、韧性概念韧性（又名韧度）是材料塑形变形和断裂（裂纹形成和扩展）全过程中吸收能量的能力。

3、固溶强化采用添加溶质元素使固溶体强度升高的现象称为固溶强化4、柯式气团在过饱和的固溶体中，由于C、N原子有很好的扩散能力，可以直接在位错附近和位错中心聚集，形成柯式气团。

柯式气团作用：对运动的位错起着钉孔作用，使屈服强度、抗拉强度提高。

5、形变强化随着变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，韧性和塑性下降的现象叫做形变强化或加工硬化。

形变强化决定于位错运动受阻。

6、沉淀强化细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动，而产生强化作用，这就是沉淀强化。

7、细晶强化通过细化晶粒而使金属材料的力学性能提高的方法。

晶粒愈小，晶界愈多，晶界阻力愈大，材料的屈服强度提高。

8、亚晶强化亚晶强化的原因是位错密度提高。

9、相变强化通过相变而产生的强化效应称为相变强化。

10、冲击韧性工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。

材料的冲击韧性指标主要是冲击功，即缺口冲击韧性A k（J）或a k（J）值，和韧脆转变温度T c11、断裂韧性指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。

断裂韧性是材料的一种性能，它取决于材料的组织结构二、简答题：1、奥氏体形变的真应力—真应变每个阶段的特点？第一阶段：当塑性变形量小时，随着变形量的增加变形抗力增加，直到达到最大值。

发生了加工硬化，动态回复和动态多边形化，随着变形量的增加，位错消失速度加快，也就是软化加快，但是总的趋势，在这一阶段加工硬化还是超过动态软化。

反映在真阴历—真应变曲线上随着变形量加大变形应力还是不断增大的，只是增加速度逐渐减慢，直至为零。

第二阶段：在这一阶段动态软化速度将大于加工硬化速度，并且随着位错的大量消失，动态软化速度减慢，直至软化速度与硬化速度达到平衡，反应在真应力—真应变曲线上，随着变形量加大变形应力开始下降，直至一轮再结晶全部完成并与加工硬化相平衡，变形应力不再下降为止，形成了真应力—真应变曲线第二阶段。

机械搅拌对ZA27合金组织的影响

收稿日期:1995-01-05 *甘肃省“八五”重点攻关课题机械搅拌对ZA 27合金组织的影响*陈体军　郝　远　寇生中　李元东(甘肃工业大学材料工程系,兰州　730050)摘　要　研究了机械搅拌对ZA27合金组织的影响,同时给出了温度与固相率的对应值.结果表明,在机械搅拌下,ZA27合金的凝固组织为等轴晶或玫瑰状聚集体,由枝晶残体和棒状与球状粒子组成,且随着温度的降低,初生相逐渐球状化和分散化;初生晶非树状化是由于枝晶臂颈缩折断,合并生长所致;机械搅拌加剧了晶臂颈缩,促进了颈缩折断;固相间存在着合并生长.关键词　机械搅拌　ZA 27合金　组织　非树枝状晶　颈缩分类号　TG146.13在通常情况下,铸件的组织为树枝状晶,其部分合金在凝固过程中,当固相率为30%时,就失去了流动性.但如果在搅动条件下,组织为非树状晶,在50%的固相率下仍会保持良好的流动性,在此情况下所形成的铸件收缩率小、尺寸精度高、内部缺陷诸如偏析和晶间缩松等少及力学性能好[1],且在其加热到半固态时具有触变性,能进行二次成形[2];在复合材料制备中,强化相粒子不易上浮或下沉,且界面性能好[3,4].ZA27合金在锌铝系列合金中,虽具有最好的综合力学性能,但其组织中往往存在大量的晶间缩松,并且在以其为基的复合材料制备中,增强粒子如Si,C p 和Cr p 等很难进入基体.因而为了克服这些缺点,本文研究了机械搅拌对ZA27合金组织的影响及影响机理,并测出了温度与固相率的对应值,为制备锌基复合材料奠定了基础.1　材料及实验方法所用材料为ZA27合金,其成分见表1.表1　ZA27合金的成分元素Al Cu M g RE T i Zn 质量百分含量2720.020.020.04余量本实验采用复合材料的制备装置[5].待ZA27合金熔化后,用六氯乙烷除气、扒渣(或除渣),然后随炉冷却,待温度降至520℃时开始搅拌,搅速为312r/m in.从510℃起每隔适当的温度段开始取样:用玻璃管吸取适量合金并马上取出水淬,然后制样并用硝酸酒精腐蚀,用光学显微镜分析.并确定每个温度下的固相率.第23卷第1期1997年3月甘　肃　工　业　大　学　学　报Journal of G ansu U niv ersity o f T echnolog y V o l.23N o.1M ar.19972　实验结果与分析2.1　温度所对应的固相率经实验测量,温度与固相率的对应值见表2.表2　温度与固相率的对应值T /℃504493482474464453444固相率/%391725314360 从表2可以看出,在504～464℃之间,随着温度的降低,固相率平稳增大,当温度低于464℃时,固相率急剧增大.因为当温度低于464℃时Zn -Al 相图固相线出现一段近乎水平的直线,即温度下降很小,固相率增加很快.也就是说,实验结果与相图相符,说明用此法测温度与固相率的对应值比较可靠.从本实验还发现,最初有固相的温度为507℃,因随炉冷却,温度下降很慢,加上强烈的搅拌,溶质和温度分布均匀,很接近平衡凝固,因而ZA 27合金的液相线温度为507℃左右.2.2　机械搅拌对ZA27合金凝固组织的影响在搅拌情况下,初生晶粒为树枝状晶不发达的等轴晶或玫瑰状组织,这种等轴晶或玫瑰状组织由枝晶残体、球状和棒状粒子组成,呈聚集团状.随着温度的降低,这种聚集团逐渐长大,而且聚集团间也开始出现聚集,见图1.还发现,随着温度的降低(搅拌时间的延长),等轴状或玫瑰状组织逐渐向单个球状和棒状聚集团演变,并且聚集团趋于分散化,见图2.部分凝固合金的固相最初来自坩埚壁上生长的树枝状晶[6].坩埚壁上有一附面层,其切变速率为零,晶粒生长与无搅拌时相同.当树枝状晶生长超过附面层时,会被流体冲刷下来进入流体,其生长形态将发生变化:从树枝状晶变为非树枝状晶,而且随着搅拌时间的延长,晶粒尺寸增大(图1).(a)487.5℃ (b)474.5℃图1　搅拌组织　100× 对于非树枝状晶形成的机理,现在还不统一.有的人认为是由于机械力的作用枝晶折断和相互撞击钝化所致[7],有的则强调是由于枝晶臂合并生长所致[1],还有的人认为是由于枝晶合并生长和枝晶颈缩折断的结果[3],而Fleming s 认为初晶的撞击,聚合生长是其主要原因[4].从本实验的结果来看,在温度较高时,初生晶已经为非树枝状晶(图1a ),而此时固相率低,晶粒・18・甘肃工业大学学报第23卷(a )474℃ (b)464℃(c)457℃ (d)454℃图2　连续冷却条件下,ZA 27合金的搅拌凝固组织　200×(a) (b)图3　晶缩折断(464℃)　500×间相互撞击的机会少,因而在本实验情况下,枝晶折断和撞击钝化等并不是主要原因,而是枝晶自身生长粗大化的同时(图1b )还有颈缩折断,而且颈缩折断为其主要原因.因为每个晶臂几乎都存在颈缩(图1b,图2a),当颈缩到一定程度,由于剪切力的作用而折断,形成球状粒子.图3a 和图3b 分别为颈臂由于颈缩将要折断和折断后的情形.同时还发现有少量的晶臂合并生长而生成球状粒子的情况(见图4).随着固相率的增加(搅拌时间的延长),除大量的晶臂颈・19・第1期陈体军等:机械搅拌对Z A 27合金组织的影响缩折断和少量的合并生长外,晶粒的相互碰撞开始起作用,因为随着固相的增加,球状晶粒的数目增多(图2d ).碰撞可以促进颈缩的晶臂折断,同时也可使其钝化和球状化.图4　晶臂合并生长(446℃)　500×二次枝晶端部处于较低的温度中,固相排出的溶质大部分被流动的流体带走,使这部分固相生长加快.而二次枝晶根部生长排出的溶质,除由于流体速度梯度(晶臂端部到根部)造成部分溶质被根部前面的流体带走外,主要还是通过扩散传递,阻碍根部的生长,而且随着凝固的继续进行,溶质浓度越来越高,凝固所需温度随之降低,生长速度越来越慢,晶臂甚至有可能被重新熔化而减小,使之产生颈缩.相比之下,由于枝晶端部和根部生长速度的差异,搅拌下的颈缩比非搅拌下的严重,在机械力的作用下,颈缩晶臂很容易被打断而形成球状粒子.相邻枝晶臂生长粗化时,有可能靠近端部的某部分相互接触而合并生长(见图4,内部封有少量液体),因而初晶球状化过程可用图5表示.图5　初晶的演变过程图6　粒子的聚集长大(446℃)　500× 晶粒尺寸变大的过程,除枝晶自身生长粗化、合并生长外,还有粒子间的聚集长大过程,如图6所示.相互独立的晶粒或粒子由于表面张力的作用,为了降低表面能,有相互聚集的倾向,有些会接触到一起而合并生长.并不是所有相互聚集的晶粒都会合并生长,而是遵循位向择优原则,合并生长主要发生在接触面位向差很小的固相之间.聚集的粒子间往往有一层液体膜,使之分开,不稳定,时聚时散,如图2所示.随着固相率的增大,由于聚团间的撞击,聚团被撞开,趋于分散化.3　结论1)用液淬法能可靠地测出温度与固相率的对应值.・20・甘肃工业大学学报第23卷2)在机械搅拌下,初生晶为非树枝状晶,由枝晶残体、球状和棒状粒子组成.随着温度的降低(搅拌时间的延长),固相将由小的等轴晶或玫瑰状组织变为大的球状聚合体,直到成为分散的球状粒子.固相间存在合并生长.3)初晶的非树枝状晶化主要是由二次晶臂颈缩折断而形成,其次是晶臂的合并生长及机械力的晶臂折断和撞击钝化等.机械搅拌加剧了晶臂颈缩,促进了颈缩折断.参　考　文　献1　张世江.搅拌凝固 Zn-22%合金 !∀#∃%&组织∋形成举动.铸物,1993,65(8):6212　张世江.Zn-A l 合金的搅动凝固特性及其铸态组织与拉伸性能:[博士论文].南京:东南大学,19933　王　楠.部分凝固合金的显微组织和流变性:[博士论文].南京:东南大学,19844　F lemings M C .Behavior of met al alloy in the sem isolid st ate .M etall T rans ,1991(25A ):9575　陈体军.锌基复合材料的制备及其力学和摩擦系性能的研究:[硕士论文].兰州:甘肃工业大学,19966　M olennar J M M.Solidified mir ostr uctur e of met al alloy under stir r ing.Jm ater Sci,1986(21):3897　吴　锵.部分凝固合金的流变学行为铸锭显微组织及力学性能.[博士论文].南京:东南大学,1991Effects of mechanical stirring on microstructure of ZA 27alloyChen T ij un ,H ao Yuan ,K ou Shengz hong ,L i Yuandong(Dept .of M at erials Engineer ing ,G ausu U niv .o f T ech .,Lanzhou 730050)Abstract T he effects of mechanical stirring o n the micr ostructure of ZA27alloy ar e inves-tig ated.Simultaneously ,the qualitative relation of the tem peratures and solid fractions is given.The results sho ws that,by m eans of stir ring the primary crystals o f the alloy are e-quiax ed gr ains and ro sette agg lomeratio ns com po sed of ellipsoidal and sphero idal paricals mix ed with residual dendrites.In addition the primar y cry stals g radually become more rounded spheroid and unifor m w ith decreasing temperatures.The formation of nondendrites is due to the neck shrinking ,breaking and joining of the dendrite arms .The mechanical stir-ring intensifies the neck shrinkage of the dendr ite ar ms and accelerates their breakdow n .There is co alescing between so lid phases.Key words m echanical stir ring ;ZA27allo y;microstr ucture;nondendrite;neck shrinkage ・21・第1期陈体军等:机械搅拌对Z A 27合金组织的影响。

Sb对ZA27合金尺寸稳定性及耐磨性的影响

形成ＡＳ合物相，少了富Ａ的相数量，ｂ可钝化ｄ枝晶。ｂ的加入提高了合金的尺寸稳定性和耐磨性。１ｂ化减ｌＳＳ
含０．ｂ时，Ｚ２５％Ｓ使Ａ７合金的磨损量减少５９％，在含１．０％Ｓｂ时。Ａ７合金的尺寸稳定性提高了８Ｚ２１％。Ｓｂ对
赵海瑞，夏兰廷ｚ刘楠ｚ李桂玲，，（．１榆次液压有限公司，山西晋中０００；．３６０２太原科技大学，山西太原００２）３０４
摘要：通过对Ｚ＋ｂ二元及Ｚ２＋ｂ多元锌基合金的试验数据检测、分析表明：ｂ在Ｚ２ｎＳＡ７ＳＳＡ７合金中与Ａｌ
Ｒｇｋｄａ一５０型ＸＤ衍射仪、Ｃ双目金相ｉｕ／ｘ２０ａｍＲ４Ｘ
显微镜。
基合金使用中存在的较大问题之一是合金的尺寸
稳定性差（俗称 “ 化 ”）随合金中Ａ含量的提高而老，ｌ
试验用合金成分设计为二类。首先制备ｚｎ和Ｚ＋ｂｎＳ二元合金，单独考察ｓ对锌基二元合金尺寸ｂ稳定性的影响：次制备Ｚ２其Ａ７和Ｚ２＋ｂ的多元Ａ７Ｓ
ＺＨＡＯｉｒｉＩＬｎ鸭，ＵｎＬｉＫｇＨａ－ｕ，ＸＡａｕＮａ，ＩＧｕ — ｎ
（．ｕｉｙｒｌａｔＣ．ＬＤＪｚｏｇＹｃ３０４Ｃｉ；１ＹｃｄｕｉＰｒｏＴ，ｉｈｎｕｉ０２，ｈｎＨｃｓ，ｎ０ａ
２０年第６期０８
２０年１月０８２

ZA27合金的微观组织

[文章编号]1004-0609(2002)02-0294-06ZA27合金的微观组织①陈体军1,2,郝　远1,孙　军2,狄杰建3(1.甘肃工业大学材料科学与工程学院,兰州730050;2.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安710049;3.西安电子科技大学机电工程学院,西安710043)[摘　要]用SEM和TEM对金属型铸造并经18个月自然时效的ZA27合金的微观组织进行了观察。

结果表明: ZA27合金凝固的初生相为富Al的树枝状α′相,随后在α′相周围形成一层富Zn的包晶β相,最后剩余液体发生共晶反应,共晶β优先依附于包晶β相形核、长大,而共晶η则在包晶β相间形成一层薄膜,在有些区域则形成棒状共晶组织;在随后的冷却及时效过程中,β发生胞状分解形成规则的共析α+η层片组织或不规则的复杂形状组织,共析胞以共晶η相为基形核,并向枝晶中心生长,使α′相也分解为层片α+η组织,当其生长被α′中心的连续分解所阻挡时,致使其芯部形成细小的α+η颗粒组织;富Cu的ε相存在于所有η相中。

[关键词]ZA27合金;金属型铸造;自然时效;微观组织[中图分类号]TG111.5;TG113.1 [文献标识码]A Zn2Al合金不仅具有优良的铸造性能、较高的强度,而且其制备原材料廉价丰富,熔铸工艺简单,拥有广泛的用途[1,2]。

在Zn2Al系列合金中, ZA27合金的力学性能最好,室温强度可达400 MPa以上[3],但是,当使用温度超过100℃时,其强度急剧下降,从而使其应用受到极大限制[4]。

众所周知,合金组织决定其性能,但Zn2Al合金的组织极为复杂,其凝固过程不仅包括包晶反应、共晶反应,而且在随后的冷却和时效过程中,还会发生一系列的固态相变,诸如初生α′相的调幅分解、β相的连续、非连续分解,加之ZA27合金中又加入了少量的Cu,致使组织更加复杂化[5～7]。

近年来,虽然有人对该合金的室温、高温力学性能进行了研究,但很少有人从组织—性能的角度考虑[3,4]。

对筒节在热处理过程中尺寸及组织变化的预测

z z z PsgiolePfrp
漆
熟工
z z z PsgiolePfrp
尺寸，具有十分重要的意义。许多学者对筒节热处理过程中微观组织的演化
和尺寸变化做了大量的研究工作。国外学者Ａｂｂａｓｌ和Ｒａｉｎｆｏｒｔｈ［６１研究了微合金钢在退火后微观组织及力学性能的变化。他们发现，经过退火处理，组织的晶粒度得到了细化，而且材料的屈服强度和延伸率都得到了提高。国内学者Ｆｕ等人［７１研究了加氢材料２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ一０．２５Ｖ热处理过程析出物的演化。他们发现，当材料从奥氏体化温度９８０ｃＩ＝淬火时，在基体材料晶界处会有碳化物析出。另外，还有许多学者也针对筒节热处理过程中的形变做了大量研究。如Ｌｅｅ等人［８３基于所测低合金钢物性参数，建立起计算机有限元模型，并且预测筒节在热处理过程中的尺寸变化。Ｆｕｋｕｍｏｔｏｄｅｎ等人【９］也模拟预测了齿轮在热处理过程中尺寸和形状的变化。然而，关于大口径薄壁加氢筒节在热处理过程中微观组织和尺寸变化的研究成果却鲜有报道，主要是大型筒节热处理试验数据取得周期长、成本高。
考虑到筒节热在处理过程中，因残余应力（包括热应力和组织应力）而导致的塑性变形较小，应变速率较低。因此，本试验设定的ＧＬＥＥＢＬＥ应变速率为０．００１Ｓ～，压缩变形量为２０％。在不同的冷速下，测定不同温度下的应力一应变曲线，得到压缩试验方案图中以实心圆点代表试样在该温度下进行的压缩变形，获得组织的应力一应变曲线（见图１），将最终所测定的流变曲线，作为ＤＥＦＯＲＭ一３Ｄ有限元模拟预测筒节变形的材料本构。

【半导体物理与器件】【尼曼】【课后小结与重要术语解释】汇总

第一章、固体晶体结构1.小结1.硅是最普遍的半导体材料2.半导体和其他材料的属性很大程度上由其单晶的晶格结构决定。

晶胞是晶体中的一小块体积，用它可以重构出整个晶体。

三种基本的晶胞是简立方、体心立方和面心立方。

3.硅具有金刚石晶体结构。

原子都被由4个紧邻原子构成的四面体包在中间。

二元半导体具有闪锌矿结构，它与金刚石晶格基本相同。

4.引用米勒系数来描述晶面。

这些晶面可以用于描述半导体材料的表面。

密勒系数也可以用来描述晶向。

5.半导体材料中存在缺陷，如空位、替位杂质和填隙杂质。

少量可控的替位杂质有益于改变半导体的特性。

6.给出了一些半导体生长技术的简单描述。

体生长生成了基础半导体材料，即衬底。

外延生长可以用来控制半导体的表面特性。

大多数半导体器件是在外延层上制作的。

2.重要术语解释1.二元半导体：两元素化合物半导体，如GaAs。

2.共价键：共享价电子的原子间键合。

3.金刚石晶格：硅的原子晶体结构，亦即每个原子有四个紧邻原子，形成一个四面体组态。

4.掺杂：为了有效地改变电学特性，往半导体中加入特定类型的原子的工艺。

5.元素半导体：单一元素构成的半导体，比如硅、锗。

6.外延层：在衬底表面形成的一薄层单晶材料。

7.离子注入：一种半导体掺杂工艺。

8.晶格：晶体中原子的周期性排列9.密勒系数：用以描述晶面的一组整数。

10.原胞：可复制以得到整个晶格的最小单元。

11.衬底：用于更多半导体工艺比如外延或扩散的基础材料，半导体硅片或其他原材料。

12.三元半导体：三元素化合物半导体，如AlGaAs。

13.晶胞：可以重构出整个晶体的一小部分晶体。

14.铅锌矿晶格：与金刚石晶格相同的一种晶格，但它有两种类型的原子而非一种。

第二章、量子力学初步3.小结1.我们讨论了一些量子力学的概念，这些概念可以用于描述不同势场中的电子状态。

了解电子的运动状态对于研究半导体物理是非常重要的。

2.波粒二象性原理是量子力学的重要部分。

粒子可以有波动态，波也可以具有粒子态。