低压铸造Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的组织及力学性能

采用低压铸造工艺制备了Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金,利用OM、SEM、EDS、DTA等手段研究了合金在热处理前、后的微观组织演变,并对其热处理工艺进行优化,以提高合金的综合力学性能,并结合组织变化分析了合金的热处理强化机制。结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的铸态组织主要由α-Mg初生相和Mg24(Gd,Y)5共晶相组成,且Mg24(Gd,Y)5共晶相呈网状分布在晶界上。热处理后,连续分布的Mg24(Gd,Y)5相消失,主要为α-Mg和颗粒状Mg5(Gd,Y)相。在520℃×14h+230℃×20h热处理效果最佳。经过520℃固溶14h后,合金强度变化不大,但是伸长率由5.5%变为13.4%,提高了144%。230℃时效处理后,合金的综合力学性能优异,抗拉强度和屈服强度达到307.8 MPa和200.4 MPa,伸长率为7.2%,较热处理前分别提高了41%、38%和31%。     

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应.     

Gd对Mg9AlZnY镁合金消失模组织和性能的影响

在Mg9AlZnY合金基础上添加不同含量Gd元素,采用消失模铸造成形,研究其组织性能变化。结果发现,随着Gd含量的增加,Mg9AlZnY合金中的β-Mg17Al12相形成数量显著减少,并由连续网状结构转变为断续状和颗粒状结构。含Gd的Mg9AlZnY合金组织主要由α-Mg固溶体、β-Mg17Al12相和分布在α-Mg晶界的少量棒状Al2Y相和块状Al2Gd相组成。Al2Y和Al2Gd相热稳定性好,在高温下对晶界具有钉扎作用,防止晶界滑移,提高了晶界的高温强度。当Gd含量在0.9%(质量分数)左右时,经T6热处理后室温的抗拉强度为235MPa,200℃高温抗拉强度为156MPa,分别比Mg9AlZnY合金提高了11.9%和28.9%。     

Gd元素含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响

通过金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、拉伸试验研究了Gd元素含量对砂型铸造Mg-Gd-Y系合金微观组织和力学性能的影响,并引入WE54合金作为对比。研究表明:Mg-Gd-Y系合金的铸态组织主要由等轴树枝晶α-Mg固溶体、晶界处孤岛状共晶相Mg24(Gd,Y)5以及孤立的方块相Mg5(Gd,Y)和起到晶粒细化作用的富Zr核心组成。随着Gd含量的增加,晶界处第二相Mg24(Gd,Y)5的体积分数明显增加,导致合金的抗拉强度和屈服强度不断提高,伸长率却不断降低。GW94合金强度最好:室温下抗拉强度和屈服强度最高分别可达213.7 MPa和156 MPa,伸长率却仅为1.29%。WE54合金的伸长率最高,这可能与铸态WE54合金晶界处形成的相互平行的片层状共晶相有关。Mg-Gd-Y系合金和WE54合金断裂机制都为准解理断裂。     

新型Mg-Gd-Y合金富镁角的相图计算及实验测定

用相图计算软件Pandat计算了Mg-Gd-Y合金的液相面投影图、室温(25℃)的等温截面图、Mg-xGd-2Y和Mg-xGd-7Y合金系的垂直截面图,并选取了Mg-5Gd-2Y和Mg-1Gd-7Y两种合金,通过相图计算与实验验证相结合的方法对合金的相平衡及凝固过程进行了研究.用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及示差扫描量热仪对该合金的室温平衡相组成及凝固过程的相变温度点进行了验证.结果表明,相平衡热力学计算结果与实验结果吻合,Mg-5Gd-2Y合金的凝固顺序为L-L α-Mg-α-Mg Mg5Gd-α-Mg Mg24Y5 Mg5Gd;Mg-1Gd-7Y合金的凝固顺序为L--L α-Mg-α-Mg Mg24Y5--α-Mg Mg24Y5 Mg5Gd,两合金的室温平衡组织均为α-Mg Mg24Y5 MgM5Gd.     

热处理过程中Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金的组织演变及性能

采用透射电镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射及力学性能等测试手段,研究热处理工艺对水冷铸造的Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr(质量分数)合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。合金铸态显微组织由α-Mg、Mg(Gd,Y)相、富Zr小颗粒相和β-Mg_(24)Y_5网状共晶组成。在520℃固溶24 h后,合金中共晶相固溶进基体,固溶演变过程为α-Mg+β-Mg_(24)Y_5相+Mg(Gd,Y)→过饱和α-Mg固溶体+Mg(Gd,Y)相。225℃时效,合金的析出序列为Mg(S.S.S.S)→β″(DO19)→β′(CBCO)→β_1(FCC)→β(FCC),时效24 h达到峰时效态,合金的室温抗拉强度达到231MPa,伸长率为3.4%。时效处理能提高合金耐腐蚀性能,225℃时效72 h时合金析出稳定β(FCC)相,平均析氢速率最小,为0.22 mL/(cm~2·h),合金的耐腐蚀性能最强。     

Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金组织性能的影响

通过光学金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)和拉伸试验研究了Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着Gd含量的增加,Mg-Gd-Y-0.5Zr合金的抗拉强度逐渐增大,伸长率逐渐降低.随着Y含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均是先增大后减小.当Gd含量为9％、Y含量为3％时,综合性能最好,抗拉强度达到330～350MPa,伸长率为6％.由于Gd和Y在化合物中相互置换,致使该系列合金的室温非平衡相组成为α(Mg)固溶体、离异共晶化合物Mg5(Y,Gd)、颗粒化合物Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5,非平衡结晶的颗粒化合物Mg3(Gd,Y)和Mg2(Y,Gd).     

Mg-10Y-1.5Sm合金的组织和力学性能

采用合金熔炼、组织分析和拉伸试验,研究了Mg-10Y-1.5Sm合金经过固溶时效后的组织和力学性能.结果表明,合金的组织由α-Mg基体和Mg24Y5相组成,细小的Mg24Y5颗粒相均匀弥散地分布在α-Mg基体上;Sm加入后没有形成新相,而是通过固溶作用,进一步强化了α-Mg基体和Mg244Y5相;合金在200～300℃之间的抗拉强度均大于200 MPa,伸长率均为3%左右,与室温时相比没有发生显著变化;合金的力学性能优于Mg-10Y合金,最高使用温度可达350℃.     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的组织和性能北大核心CSCD

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了不同热处理对Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:不论是铸态、固溶态,还是时效态,合金组织都主要由α-Mg基体以及稀土化合物Mg5(Gd,Y,Zn)、Mg24(Y,Gd,Zn)5和Mg12Zn(Gd,Y)组成;但铸态下合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在晶内呈平行的流线状排列,晶粒粗大。通过固溶时效处理,Mg12Zn(Gd,Y)相在晶界处析出并向晶内生长,成为合金的主要强化相,其强化方式主要为固溶强化和时效强化。室温下,铸态合金抗拉强度为138 MPa,伸长率为2.16%,时效态合金抗拉强度为223 MPa,伸长率为3.94%,合金力学性能得到明显提升。     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的组织和性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了不同热处理对Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:不论是铸态、固溶态,还是时效态,合金组织都主要由α-Mg基体以及稀土化合物Mg5(Gd,Y,Zn)、Mg24(Y,Gd,Zn)5和Mg12Zn(Gd,Y)组成;但铸态下合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在晶内呈平行的流线状排列,晶粒粗大。通过固溶时效处理,Mg12Zn(Gd,Y)相在晶界处析出并向晶内生长,成为合金的主要强化相,其强化方式主要为固溶强化和时效强化。室温下,铸态合金抗拉强度为138 MPa,伸长率为2.16%,时效态合金抗拉强度为223 MPa,伸长率为3.94%,合金力学性能得到明显提升。     

Microstructure and mechanical properties of extruded Mg-6.5Gd-1.3Nd-0.7Y-0.3Zn alloy

The Mg-6.5Gd-1.3Nd-0.7Y-0.3Zn alloy ingot and sheet were prepared by casting and hot extrusion techniques,and the microstructure,age hardening behavior and mechanical properties were investigated.The results show that the as-cast alloy mainly containsα-Mg solid solution and compounds of Mg5RE and Mg24RE5(RE=Gd,Y and Nd)phases.The grain size is refined after hot extrusion,and the Mg5RE and Mg24RE5 compounds are broken during the extrusion process.The extruded alloy exhibits remarkable age hardening response and excellent mechanical properties in the peak-aging state.The ultimate tensile strength,yield strength and elongation are 310 MPa,201 MPa and 5.8%at room temperature,and 173 MPa,133 MPa and 25.0%at 300℃,respectively.     

热处理对Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、XHB-3000型布氏硬度计和万能电子拉伸实验机等研究了Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金的最佳热处理工艺和热处理对合金显微组织及性能的影响。结果表明:合金的最佳固溶工艺为485℃×16 h+505℃×16 h,时效工艺为225℃×12 h。铸态合金主要由初生相α-Mg基体和大量处于晶界处网络状的Mg5Gd、Mg24Y5、Mg2Ca相组成。经固溶时效后,相种类没有变化,但晶界变得清晰,第二相的形貌显著改变,呈颗粒状和短棒状均匀分布在基体上,组织得到明显改善,合金的力学性能显著提高,时效态合金的抗拉强度、屈服强度及硬度均显著优于铸态合金,分别由原来的217 MPa、185 MPa和92 HB增加到265 MPa、228 MPa和121 HB,这主要归功于时效沉淀强化的作用。     

稀土Ho对ZA52合金显微组织及力学性能的影响

采用OM、XRD、SEM、EDS和高温拉伸试验机研究了不同Ho含量对ZA52合金的微观组织与力学性能的影响.结果表明,加入Ho能够细化基体组织,使Mg32 (Al,Zn)40相由半连续网状结构转变为孤岛状或颗粒状,同时会生成花瓣状和块状的Al2Ho相.当Ho含量超过0.5％时,花瓣状Al2Ho逐渐消失,块状相逐渐增多,随着Ho含量的增加,常温和高温下的抗拉强度和伸长率都有了显著的提高.其中添加Ho含量为1.5％时,常温抗拉强度σb和伸长率δ达到最大值分别为234.3 MPa、13.6％.高温抗拉强度σb为117.5 MPa,高温伸长率无明显变化.加Ho后的合金200℃下断裂方式属于以韧性为主的准解理断裂和韧窝断裂的混合断裂形式.     

Y、Gd对ZA63镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法研究了Y、Gd复合稀土对ZA63镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加适量RE元素后,ZA63合金中的τ相由半连续网状分布转变为针状或棒状且分布较均匀,ε相由岛状变为细小颗粒状,部分RE元素固溶于τ相中形成Mg-Al-Zn-RE相。随着RE含量的增加,经T6处理后的合金在室温、150℃和175℃下的抗拉强度和伸长率基本都呈先升高后降低的趋势。当RE含量为1.5%时,合金在3个温度下的抗拉强度和伸长率都达到最大值。     

Bonding interface zone of Mg-Gd-Y/Mg-Zn-Gd laminated composite fabricated by equal channel angular extrusion

In order to improve the mechanical properties and corrosion resistance of Mg alloys, the equal channel angular extrusion (ECAE) was employed to fabricate the Mg-5Gd-5Y/Mg-2Zn-1Gd (GW55/ZG21) laminated composites. After fabrication and annealing treatment, the microstructural evolution, phase constitution, microhardness, and bonding strength were investigated on the bonding interface zone of GW55/ZG21 laminated composites. The bonding interface zone of GW55/ZG21 laminated composites comprises a lot of Mg3(Y, Gd)2Zn3 particles along the bonding interface, some rod Mg24(Y, Gd)5 phases on GW55 side, and a precipitation free zone (PFZ) on ZG21 side. After annealing treatment, Mg3(Y, Gd)2Zn3 particles along the bonding interface increase, rod Mg24(Y, Gd)5 phases on GW55 side decrease, and PFZ is broadened. Meanwhile, the hardness on the bonding interface zone decreases and the bonding strength increases from 126 MPa to 162 MPa.     

Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的高温回归再时效工艺

采用硬度计、数字涡流金属电导仪、透射电镜(TEM)、万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)等对Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金在高温回归再时效(RRA)过程中的性能与组织演变规律进行研究。结果表明:合金在170 ℃回归时,具有较高硬度与优良的抗电化学腐蚀性能,合金170 ℃回归1 h时主相η′细小弥散数量众多,在形变过程中借助位错切过与Orowan机制强化合金,强度可达625.1 MPa,伸长率达9.6%,获得了优于单级时效(T6)G.P.区强化达到的强度592.4 MPa、伸长率6.5%,强度提高32.7 MPa,伸长率提高47.7%,拉伸断口形貌SEM显示为完全的韧性断裂特征。Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的优秀RRA工艺为140 ℃×24 h+170 ℃×1 h+160 ℃×24 h。     

均匀化处理和挤压对Mg-Y-RE-Zr合金组织性能的影响

通过调整元素Y的含量,制备了多种Mg-Y-RE-Zr镁合金,对合金不同状态下微观组织和力学性能进行了分析和测试.结果表明,不同合金晶界上的化合物以Mg24Y5,Mg41Nd5,Mg5Gd等为主,随着元素Y含量的增加,晶界上的化合物数量和尺寸增加,晶粒平均尺寸变化较小,保持在50～60μm;经过均匀化处理(535℃×24 h)后,合金中化合物的分布由铸态时连续的岛状分布变为弥散细小的颗粒状分布,Mg5Gd相基本上全部分解并溶入基体中,合金中弥散分布的点状颗粒相主要为Mg24Y5和Mg41Nd5相;经过挤压变形后,合金的组织得到细化,平均晶粒尺寸在20μm左右,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都有大幅度的提高,其中Mg-5Gd-5Y-3Nd.0.5Zr合金表现出了较好的综合力学性能;在设计的合金中,元素Y的含量(质量分数)应控制在5%以下.     

Microstructures and properties of Mg–7Gd alloy containing Y

Mg–7 mass%Gd–x mass%Y (x = 0, 1, 3 and 5) alloys were prepared by casting method, and the microstructures, age hardening behavior and mechanical properties have been investigated. The results show that the addition of Y to the binary Mg–7Gd alloy could reduce the grain size of the as-cast alloys, and enhance the age hardening response and improve mechanical properties during the investigated temperature range. The Mg–7Gd–5Y alloy exhibits maximum ultimate tensile strength and yield strength at peak hardness, and the values are 258 and 167 MPa at room temperature, and 212 and 140 MPa at 250 °C, respectively, which is about 1.8 times as high as the Mg–7Gd binary alloy. When x is more than 3, the amount of Mg₅(Gd,Y) phase is observed at the peak hardness of aged alloys. The significant improvement of the tensile strength at peak hardness is mainly attributed to the fine dispersion of the β-Mg₅(Gd,Y) precipitate.     

Effect of Gd content on microstructure and mechanical properties of Mg-Y-RE-Zr alloys

Four kinds of Mg-Y-RE-Zr alloys with different Gd contents were prepared,and the effect of Gd content on microstructure and mechanical properties of the alloys was researched.Based on the experimental investigation,the compounds at the grain boundaries are mainly Mg_(24)Y_5,Mg_(41)Nd_5,and Mg_5Gd phases.The average grain size of as-cast alloys is 50-60μm.After T4(535℃, 24 h)treatment,Mg_5Gd phases mostly decompose and dissolve into the matrix,and the disperse spotted phases are mainly Mg_(24)Y_5 and Mg_(...