山大MD延伸率实现倍增!流线型强化相构型的AlSiMg合金
Al-Si-Mg合金是目前应用最为广泛的铝合金之一,除了细晶强化、粒子强化及热处理强化之外,晶粒的取向及强化相的构型在合金的强度和塑性方面同样起着重要的主导作用。为了获得高强高韧的材料,有必要研究合金的组织构型和力学性能之间的相互关系。
山东大学刘相法教授团队利用自主研制的Al-TCB-25Si晶种合金,通过其中的C掺杂型TiB2 (C-TiB2)细化α-Al晶粒,并通过SiC进一步强化基体,制备了强化相呈网状构型的新型Al-Si-Mg合金。进一步借助热挤压工艺将网状构型改变成流线型,系统地研究了不同构型Al-Si-Mg合金的组织和力学性能,并讨论了组织构型对力学性能的影响机理。相关论文以"Revealing the correlation of microstructure configuration and mechanical properties of Al–Si–Mg alloy reinforced by C-doped TiB2 and SiC"为题发表在《Materials & Design》上。论文第一作者为山东大学材料科学与工程学院李道秀博士生,通讯作者为刘思达研究员(个人链接:https://faculty.sdu.edu.cn/liusida/zh_CN/),刘相法教授(课题组链接:纳米晶种材料创新工作室 (nfalloys.com))。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111694
铸态Al-Si-Mg合金中的共晶Si呈网状构型分布,SiC和C-TiB2分布在晶内和晶界处,热挤压后,合金中的共晶Si、SiC和C-TiB2沿挤压方向呈流线型分布。网状构型的Al-Si-Mg合金的晶粒取向是各向同性的,而流线型构型合金则具有(100)Al的择优取向,(111)Al和(220)Al取向的强度有所减弱。此外,网状构型合金的平均晶粒尺寸为69.2 μm,晶粒尺寸被明显细化。流线型构型合金的晶粒发生了动态再结晶,平均晶粒尺寸为36.7 μm,比网状构型合金减小了47%。
图1网状构型及流线型构型的Al-Si-Mg合金的显微组织
图2 网状构型和流线型构型的晶粒取向及晶粒尺寸
在成分一致的情况下,与网状构型合金相比,流线型构型合金的极限抗拉强度(UTS)和屈服强度(YS)略有降低,其中UTS降低了11.0%,YS降低了15.6%,然而其延伸率提高了79.5%,达到20.1%。经T6处理后,网状构型合金的UTS和YS分别达到338 MPa和275 MPa,而流线型构型合金仍具有良好的延伸率,比相同状态下的网状构型合金高出约84.2%。
图3 T6热处理前后两种构型合金的室温拉伸性能
晶粒的取向对合金的性能也有明显的影响。Schmidt因子越大,滑移系越容易开动,晶体越容易变形。网状构型合金和流线型构型合金的Schmidt因子的平均值分别为0.435和0.459,说明在外力作用下,大多数晶粒滑移体系趋于同时被激活并发生变形。但网状构型合金中Schmidt因子范围小于0.4的晶粒比例更高,抗变形能力更强。此外,虽然两种组织构型合金的Taylor因子都在2.3–3.7范围内,但是网状构型合金的Taylor因子分布较为均匀,而流线型构型合金则主要集中在2.3–3.1的较低范围,说明流线型构型的合金更容易发生塑性变形,具有更好的塑性。
图4 组织构型对合金Schmidt因子、Taylor因子及GND密度的影响
增强相的构型对合金的性能也有显著影响,这与其承载力的方式密切相关。对于具有网状构型的合金,在承受外力时,位错首先在强化相周围聚集,形成的大量位错也沿网状分布,直至形成微裂纹。在持续的外力作用下,微裂纹垂直于应力方向相互连接,直至试样断裂。相比之下,流线型构型合金中的位错同样首先在强化相周围产生,但随着拉伸过程的进行,微裂纹趋于沿拉伸方向扩展,裂纹之间难以连接,合金得以持续变形,拥有更好的塑性。
图5 网状构型和流线型构型合金在拉伸过程中裂纹扩展的示意图。
综上,共晶Si和增强颗粒的流线型分布有利于提高Al-Si-Mg合金的塑性,其延伸率几乎是网状构型合金的两倍。网状构型的增强相能更好地承受应力,防止基体变形,提高合金强度;而流线型的增强相为基体的塑性变形提供了有利条件,阻碍基体中微裂纹的接触,从而提高合金的伸长率。这为高强高韧材料的设计提供了数据支撑和理论支持。
*感谢论文作者团队对本文的大力支持。
本文来自微信公众号"材料科学与工程"。欢迎转载请联系,未经许可谢绝转载至其他网站。
智能手表销量有望大增,科技巨头扎堆出新品!概念股放量上涨,超四成市盈率不足30倍点蓝字关注,不迷路随着底层硬件创新逐步成熟和应用场景不断丰富,智能手表使用群体和出货规模不断扩大,行业进入加速发展期。2022年全球智能手表销量增速有望达到17市场研究机构Stra
扒一扒插混这个伪新能源车百公里7L油,这也配当新能源车?无论是插混还是非插混,从原则上来说都不应该定义为新能源车,更不应该发放更高价值的新能源号牌。从技术角度上来说,PHEV以及HEV都是一种技术上的折中产物,利用内燃机与电池电机的特性
千禾被海天带上风口之后,产品提价被打回原形一切起因都从海天酱油事件说起,今年10月份海天酱油添加剂风波引起了消费者对酱油行业的高度关注,作为酱油大国,供需两侧的量能都非常巨大,此时的千禾还是酱油江湖里的一个无名小卒,与海天
乡村振兴陕西汉江渔民开启农旅融合新生活秋日里的秦巴山区,湖光山色间别有一番韵味。在秦巴山区腹地的陕西省安康市瀛湖风景区,波光粼粼的碧水掩映在青山之间,宽阔平静的水面倒映着蓝天白云,点缀着游船划出的道道涟漪,绘出一幅恬静
厦门环岛路椰风寨沙滩帐篷露营海边风筝冲浪秋日生活打卡季趁着休闲假期,游玩厦门环岛路。海韵台黄厝沙滩至椰风寨一段。棕榈树高大挺拔,椰风凌凌。这一片海域宽阔,海水相对较缓。沙滩绵长,沙子细腻。椰风寨棕榈树下,绿草茵茵。草地平
千山行(三)五佛顶五佛顶千山是一座山岳寺庙型景区,集佛教与道教于一体,山中寺庙坐落山间,晨钟暮鼓,香烟缭绕,佛乐飘渺,使千山充满着神秘色彩。当地人说登不上五佛顶,赏不尽千山景。第一次来千山,自然先登
穿越昆明铁帽垭口打猎山,走沙朗古驿道,追寻红色足迹之旅昆明周边一天能够往返,风光秀丽的山峰很多,著名的古迹也有不少,非常适合周末休闲游览。上周,我们从昆明普吉路口公交站包车前往五华区西翥街道的朵村进行徒步穿越活动。一路经过朵村新建闸水
我的乡村我的家合中村黄东娜,是庙镇合中村的一名外来媳妇,嫁到崇明快十年的她,见证了村子这些年翻天覆地的变化。如今,她在位于合中村的香朵开心农场工作,和来自五湖四海的游客打交道,听过不少游客反馈这里吸引
密克罗尼西亚联邦,太平洋上一个奇特的岛国这是一个很小的太平洋岛国,事实上太平洋上的岛屿虽然很多,但是大洋洲的几个岛国领土面积却很小,斐济汤加基里巴斯图瓦卢等几个国家领土面积加起来没有法国的喀里多尼亚大。这个不起眼的国家,
西雅图在太平洋的这头,那头却有我最重要的人,最爱听的故事金秋佳节话家常一个人踽踽独行在异国他乡,最牵挂的,是太平洋那边的外婆。最希望有一个任意门,带我随时到你的身边。上学时候湖边有很好的景色外婆睡前给我讲故事,我跟外婆睡一张床直到我上大
西安网评践诺新时代,铸就新辉煌十年来,我们经历了对党和人民事业具有重大现实意义和深远历史意义的三件大事一是迎来中国共产党成立一百周年,二是中国特色社会主义进入新时代,三是完成脱贫攻坚全面建成小康社会的历史任务,