脉冲磁场对Mg-Zn-Y合金组织及力学性能的影响

在Mg93Zn6Y1合金凝固过程中施加脉冲磁场处理,主要研究了放电电压对Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响。结果表明,施加脉冲磁场对Mg93Zn6Y1合金凝固组织中的初生α-Mg相和准晶相均具有显著的细化效果。随着放电电压的增加,初生α-Mg相尺寸逐渐减小,其形貌由粗大枝晶状逐步转变为细小花瓣状和颗粒状。同时,准晶相也得到逐步细化,其形貌由粗大的连续网络状转化为不连续状和颗粒状,平均宽度和平均面积比分别由26μm和32%减小至10μm和14%。随着放电电压的增加,Mg93Zn6Y1合金的力学性能显著提高。当放电电压为300V时,Mg93Zn6Y1合金的抗拉强度和伸长率分别为172.1 MPa和1.6%,相比未处理合金提高了71.2%和60.0%。     

中间合金及均匀化处理对航空用镁合金组织和性能的影响

研究了AlTiC中间合金及均匀化处理对镁合金组织和性能的影响。结果表明,铸态镁合金的物相主要为α-Mg和Mg_3Zn_6Y。随着AlTiC含量的增加,镁合金中第二相Mg_3Zn_6Y衍射峰增强,α-Mg基体由粗大树枝晶向等轴晶变化,Mg_3Zn_6Y相含量增加。随着AlTiC含量的增加,铸态镁合金抗拉强度和伸长率显著变化,AlTiC含量在0.15%时,镁合金抗拉强度达到最大值195.3 MPa。铸态镁合金经均匀化处理后,抗拉强度明显提高。中间合金添加0.15%时,镁合金抗拉强度达到213.5 MPa。     

稀土Y对铜模快冷Mg-6Al合金组织及力学性能的影响

采用铜模喷铸与真空感应熔炼相结合,研究了Y含量(质量分数)对快冷Mg-6Al合金非平衡凝固组织及力学压缩性能的影响。通过稀土相结构及形貌分析对合金晶粒细化规律进行阐述。结果表明:铜模喷铸Mg-6Al合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由铸态时的200μm降低到24.5μm,同时初生α-Mg相形貌从粗大不规则花瓣状向细小等轴枝晶转变。随Y含量增加,快冷Mg-6Al合金组织出现先细化后粗化趋势,其中添加1%Y时合金中形成方块状或棒状Mg_(24)Y_5相,能够促进异质形核,细化效果最佳,平均晶粒尺寸仅13μm,相应压缩强度高达404 MPa。当Y含量过多时,快冷Mg-6Al-1.25Y合金中Mg_(24)Y_5相易发生团聚,从而弱化组织细化效果。     

微量Y和Ca组合添加对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响

研究了微量Y和Ca元素对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响。结果表明:铸态ZAM610合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)相和少量Al_8Mn_5相组成,单独添加Ca使Mg_(51)Zn_(20)相被Mg32(Al,Zn)_(49)相替代,添加Y或Y+Ca,合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)、Al_2Y相和少量的Al_(10)Mn_2Y相组成。添加Y或/和Ca,细化了镁合金再结晶晶粒,其中添加Y+Ca组合的细化效果最好。加Ca合金在挤压变形中动态析出MgZn_2相,具有强烈的Zener阻滞作用,形成由细小再结晶晶粒和粗大变形带组成的双模组织。ZAMX6100合金具有最高的强度,其抗拉强度、屈服强度和延伸率,分别为354 MPa、313 MPa和17.3%。加Y合金中Al_2Y相在挤压变形中促进再结晶形核,导致变形带数量减少。微合金化后镁合金力学性能的提高,可归因于动态再结晶晶粒细化、Al_2Y相颗粒形成和动态析出MgZn_2相。合金耐蚀性提高的原因是大量动态析出的MgZn_2相阻碍了腐蚀的连续进行,而稀土Y元素提高了合金基体的耐蚀性能。     

铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的组织和性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜以及扫描电镜对铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金显微组织进行观察分析,用拉伸试验机及布氏硬度计对合金力学性能进行测试,结果表明:铸态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y)相和Mg_(24)(Gd,Y)_5相组成,晶粒较为粗大;在加入Zn元素后,合金由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y,Zn)相以及Mg_(12)Zn(Gd,Y)相组成;随着Zn元素加入量的增加,合金的晶粒先细化再粗化,抗拉强度、伸长率和布氏硬度值先升高后降低,当Zn含量为1.1%时,合金的抗拉强度、伸长率和布氏硬度达到最高值,分别为216.9 MPa、4.74%和84.37 HBW,合金的主要强化相为Mg_(12)Zn(Gd,Y)相,强化机制主要为细晶强化。     

固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg_2Si相组成。固溶处理过程中,β-Mg17Al12相溶于基体而形成α-Mg过饱和固溶体,粗大的汉字状Mg_2Si相颗粒逐渐溶解、溶断而转变为相对细小的球状。随固溶处理时间延长,合金的硬度逐渐降低;室温与150℃下的抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐提高。合金的拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

机械搅拌对含准晶相Mg_(93)Zn_6Y_1合金的显微组织及性能影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析和力学性能测试研究了机械搅拌对Mg_(93)Zn_6Y_1合金的显微组织及力学性能的影响。发现机械搅拌后,α-Mg枝晶破碎,呈菊花状,部分球化,游离分布于组织中;晶粒细化,组织均匀。对不同机械搅拌参数下的Mg_(93)Zn_6Y_1合金进行了力学性能测试。通过改变机械搅拌参数,发现Mg_(93)Zn_6Y_1合金硬度可增加13.8%,耐磨性能及阻尼性能均得到提高。     

挤压铸造Mg-Zn-Y合金显微组织与力学性能的研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、万能拉伸试验机等手段,研究了不同挤压压力(0,50,100,150 MPa)对挤压铸造Mg_(93)Zn_6Y_1合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同挤压压力下合金显微组织由基体α-Mg相和I-Mg_3YZn_6准晶相组成。α-Mg相呈枝晶状形态存在,分枝明显,I-Mg_3YZn_6准晶相以(I-Mg_3YZn_6+α-Mg)层片状共晶组织形态存在,呈网状分布在基体枝晶间。随着挤压压力的增大,α-Mg晶粒明显细化,层片状共晶组织变得细小,且由连续网状逐渐变为断裂网状,分布更均匀。合金的拉伸力学性能随着挤压压力的增大而逐渐提高,当挤压压力为150 MPa时,合金拉伸力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别为193 MPa和4.2%,增幅为30.4%和75.0%,合金力学性能的提高主要归因于细晶强化和I-Mg3YZn6相的强化作用。合金拉伸试样的断口形貌呈现准解理断裂特征。     

熔体超声处理对Al-Si合金组织和力学性能的影响

利用超声处理器对Al-Si合金熔体进行处理,研究超声功率对Al-12Si-4Cu-3Ni-Mg合金显微组织与力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:合金熔体超声处理后,铸态组织中初晶硅相由粗大多边形变成细小且均匀分散的颗粒,α-Al细小圆整,富铁相由粗大的十字状转变为细小的块状;当熔体处理温度720℃、超声功率1.5k W、处理时间2 min时,合金的350℃抗拉强度和伸长率分别为110 MPa和5%,是未经超声处理的1.33倍和1.67倍;随超声功率的增加,初晶硅尺寸逐渐减少并呈线性关系;超声处理提高了Al-Si合金熔体凝固过程中初晶相、共晶相的析出温度,细化了合金组织。     

含LPSO相Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1合金的组织和力学性能

采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1(at%)合金在铸态、退火、挤压和时效态的显微组织与力学性能。结果表明:铸态合金组织由胞状α-Mg相、网状18R LPSO相和块状Mg_(24)(Y,Zn,Ni)_5相组成。退火后,合金中未析出14H LPSO相。经挤压变形,18R LPSO相转变为长条状并沿挤压方向排列,挤压态合金的抗拉强度达到417 MPa,显著高于铸态和退火态合金。经过T5和T6时效处理,在合金的基体中析出大量细小的共格β'沉淀相,合金得到进一步强化。T5态和T6态合金的抗拉强度分别为434和432 MPa,屈服强度均高于300 MPa。     

Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织及力学性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验等研究了Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的长周期结构相和Mg_3(Er,Zn)相组成;合金经过500℃×20h固溶后,铸态合金中LPSO相和Mg_3(Er,Zn)相消失,而在晶界处生成WMg_3Er_2Zn_3相;随后炉冷至400℃,α-Mg晶内析出呈平行排列且贯穿晶粒的条纹状LPSO相结构。拉伸条件下,固溶态合金具有最佳的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为117 MPa、227 MPa、17.9%。与拉伸性能相比,压缩条件下合金表现出更优的力学性能。     

微量Mn添加对Mg-6Zn-3Al镁合金非枝晶组织演变的影响

利用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了Mg-6Zn-3Al-xMn(x%=0%,0.1%,0.3%,0.5%,质量分数)合金的铸态组织和在等温热处理过程中的非枝晶组织演变规律。结果表明:铸态基体合金由α-Mg、Mg_2Zn_3、Mg_7Zn_3和Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相组成。添加Mn后,析出了Al Mn和Al_8Mn_5相,且随Mn含量的增加,晶粒逐渐得到细化。合金经580℃等温保温30 min后,获得的非枝晶组织由初生α_1-Mg颗粒和包裹在共晶组织中二次水淬凝固形成的α_2-Mg颗粒及分布在初生颗粒间呈蜂窝状的共晶相组成。随着Mn含量增加,固相颗粒的平均尺寸和形状因子呈先减小后增加的趋势,组织中液相比例逐渐减少。当Mn含量(质量分数)为0.1%时,可获得近似球状、细小圆整、均匀分布的固相颗粒。在等温热处理过程中,溶质扩散和界面张力对组织演变起主导作用。Zn和Al溶质原子在液相中的成分起伏是初生颗粒在分离和球化过程中产生颈缩的重要原因。     

Ti含量对铸态Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了Ti含量对铸态Mg93Zn6Y1合金凝固组织和力学性能的影响.结果 表明,添加Ti能够显著细化铸态合金的凝固组织.随着Ti含量的增加,合金中初生α-Mg相的晶粒尺寸先减小后增加,准晶相的形貌由连续网状转变为不连续网状,合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低.当添加0.4 at％Ti时,合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别199 MPa和3.4％,与未添加Ti的合金相比分别提高了25.2％和88.9％.     

高Ca含量Mg-13Zn-0.5Nd合金组织与力学性能

以气体保护法制备的Mg-13Zn-0.5Nd-xCa(x=3,4,5,6)合金为研究对象,通过光学金相显微镜、扫描电镜观察、能谱分析、XRD物相分析以及硬度和常温力学性能测试,研究了因含Ca量的不同对该类型合金显微组织和力学性能的影响。合金铸态组织主要由α-Mg基体相、α-Mg+Mg_6Zn_3Ca_2共晶相以及第二相Mg_2Ca和Mg_6Zn_3Ca_2组成,随着含Ca量的增加,晶粒明显细化。经390℃,8 h固溶处理和240℃,8 h人工时效处理后,消除了共晶组织连续网状分布状态,使更多的第二相析出且弥散分布,提高了合金的常温力学性能。Ca加入量为4%时,合金在T6处理后表现出最好的综合力学性能,峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到108和175 MPa,伸长率为6.10%,该合金优异的力学性能主要是第二相强化和细晶强化的双重效果。     

Mg70Zn28Y2合金凝固过程、凝固组织及包晶反应初生相研究

采用XRD，SEM，EDX，TEM，DTA等试验分析手段及快淬方法对MgToZn28Y2准晶合金凝固过程、凝固组织以及对和准晶形成相关的包晶反应初生相进行了研究。Mg70Zn28Y2合金铸态组织由α-Mg枝晶，Mg7Zn3基体相和二十面体准晶相组成。在铸态Mg-Zn-Y合金中观察到了完美的呈5次旋转对称性的平衡态准晶晶体外形。Mg70Zn28Y2合金凝固过程中准晶由包晶反应生成。差热分析显示包晶反应初生相在563℃形成，准晶形成的温度为416℃。能谱分析结果显示包晶反应初生相的成分为Mg22.94Zn55.73Y21.33。通过快淬方法保留的包晶反应初生相呈现粗大枝晶状。然而，通过背散射图片中所观察到准晶中的残留包晶初生相尺寸较小。     

Cu对Mg-Zn-Y合金组织和力学性能的影响

以Mg93Zn6Y1合金作为研究对象,主要研究了Cu对铸态Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响。结果表明,Cu的引入使得Mg93Zn6Y1合金的铸态组织得到显著细化。铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金中的共晶组织[α-Mg+I-Mg3Zn6Y相+MgZnCu相(Laves相)]呈连续网状分布在枝晶和晶界间。合金的室温和高温(200℃)力学性能均得到提高。室温和高温下,铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的抗拉强度和伸长率分别为178 MPa、3.8%和153 MPa、10.6%,相比基本合金,分别提高了10.5%、40.7%和26.4%、49.3%。     

铸态Mg-11Gd-2Y-xSm-0.5Zr合金组织和性能分析

通过光学显微镜对铸态Mg-11Gd-2Y-x Sm-0.5Zr(x=0,1,3,5)合金微观组织进行观察,使用X射线衍射仪研究合金的物相组成,同时通过扫描电镜和能谱仪对合金微观形貌及成分进行观察,最后利用拉伸实验测试合金的力学性能。研究结果表明:铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金组织由固溶有稀土元素的粗大枝晶状α-Mg基体和沿晶界析出的稀土化合物Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5组成。Sm的加入增加了Mg_(41)Sm_5相,使基体由粗大的树枝晶逐渐转变为枝晶细小的等轴晶。随着Sm含量的增加,第二相形态由不连续分布向连续网状分布转变。Sm的加入明显提高合金的强度,使合金室温强度先升高后降低,伸长率由2.39%下降至0.47%,在本研究范围内,Sm加入量为3%时合金抗拉强度为220 MPa,伸长率为1.19%,综合力学性能最优。     

Mg-Sr-Y合金的制备及其第二相的研究

常规镁合金晶粒粗大、高温力学性能低、耐蚀性差,限制了其在生产中的应用。添加变质剂以细化晶粒可提高其综合力学性能。采用"对渗法"制备不同成分配比Mg-Sr-Y合金,用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和XRD等研究了Sr/Y比值对Mg-Sr-Y合金组织形态及其第二相的影响。结果表明:Mg-Sr-Y合金组织由枝晶状的初生相α-Mg和鱼骨状的共晶组织(α-Mg+Mg17Sr2)及(α-Mg+Mg24Sr5)组成。实验随Y含量的增加,镁合金铸态组织得到细化,但Sr含量的增加却使合金组织粗化。     

镁基准晶对AM50合金组织与性能的影响

通过普通凝固方法制备含高体积分数准晶相的Mg-48Zn-13Y(MZY)准晶中间合金。利用OM、SEM、EDS、XRD及拉伸试验研究了MZY准晶对AM50合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:向AM50合金中添加MZY准晶后,组织中可保留Mg_3Zn_6Y准晶相,并使合金组织得到明显地细化;组织中β-Mg_(17)Al_(12)相的数量减少,且形貌由粗大连续网状向断续条状及颗粒状转变。其中,当MZY准晶加入量为6%(质量分数)时,合金组织最为细小,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率达到峰值,分别为202.92 MPa、100.57 MPa和10.8%,其比AM50合金分别提高了24.59%、74.9%和66.15%。外加MZY准晶改善AM50合金力学性能的原因可归结于组织细化、β-Mg_(17)Al_(12)相数量及形貌的改善、以及与镁合金基体具有良好润湿性的准晶相的弥散强化作用。     

Be和Y对AZ91D压铸镁合金组织的影响

以AZ91D为基体,研究了添加Be和Y对其压铸组织的影响。结果表明,加入Be,AZ91D合金组织中析出了Mg_(3.1)Al_(0.9)、Mg_2A_(l3)和Mg_(17)Al_(12)相。Be含量增加,AZ91D合金α-Mg相枝晶得到细化,有球化趋势。Y也可显著细化α-Mg基体,并细化β-Mg_(17)Al_(12)相;随Y含量的增加,压铸AZ9D合金组织得到逐步细化,相组成为α-Mg、Mg_(0.97)Zn_(0.03)和Mg_(3.1)Al_(0.9)。