稀土Y元素对铸态镁合金组织与力学性能的影响

采用熔炼工艺制备了Mg-2.0Zn-0.2Ca与Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金,研究了两种合金的铸态组织及力学性能。结果表明,Y元素的添加细化了Mg-2.0Zn-0.2C合金的铸态组织。Mg-2.0Zn-0.2Ca合金主要由α-Mg与少量Mg₇Zn₃相组成,添加2wt%的Y后,改变了Zn在Mg基体中的固溶度,降低了其固溶强化效果,同时组织中形成了I相和W相。添加Y元素后,合金的规定塑性延伸强度升高,从41.0 MPa升高到50.6 MPa;伸长率降低,从12.6%降低到4.0%。     

汽车变速器壳体镁合金Mg-Zn-Er-X的铸态组织与性能研究

在汽车用镁合金Mg-3Zn-0.8Er中分别添加合金元素Sr、Y,并进行了显微组织、物相组成、力学性能和耐腐蚀性能的测试。结果表明:Mg-3Zn-0.8Er-0.2Sr由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相和Mg17Sr2相组成,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y则由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相、Mg3Y2Zn3相和Mg12YZn相组成。与商用AZ31镁合金相比,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y的室温抗拉强度较商业AZ31镁合金增加96 MPa,室温伸长率增加6.3%,盐雾腐蚀100h后的质量损失率下降6.3%。     

含W相Mg-Zn-Zr-Y合金组织和高温力学性能研究

对Mg-5.13Zn-4.02Y-0.54Zr(wt%)合金的组织、室温和高温力学性能进行研究。结果表明,添加合金元素Y,引入了大量三元化合物Mg3Y2Zn3(W相);W相在热挤压过程中碎化,弥散分布于合金内,使挤压态合金获得晶粒尺寸为2～3μm的细晶组织,极大提高了合金力学性能;该合金在25、150和200℃时的屈服强度分别达到310、250和237 MPa,明显优于WE54等商用耐热镁合金的高温力学性能,表明W相能有效提高镁合金的高温力学性能。     

Ce元素对Mg-6Zn-1Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

利用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和差热分析等手段研究添加Ce对Mg-6Zn-1Mn镁合金在不同状态下的微观组织和相组成的影响,并对合金的室温力学性能进行测试和比较。结果表明:添加的Ce元素以Mg12Ce相存在于合金中,主要分布在晶界和枝晶间,铸态晶粒得到细化;添加Ce元素能够明显地提高挤压态Mg-6Zn-1Mn合金的屈服强度和伸长率,这是由于热挤压过程中弥散分布在晶界上的Mg12Ce相能够有效钉扎晶界,抑制再结晶晶粒长大,从而得到更加细小的热变形晶粒组织;然而,添加Ce元素恶化了时效态Mg-6Zn-1Mn合金的力学性能,这是因为热处理不能使这些Mg12Ce相固溶于基体中,在拉伸断裂时Mg12Ce相表面形成微裂纹,导致力学性能下降。     

铸造冷却速度对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金组织性能的影响

本文通过两种不同冷却速度制备成分相同、铸造组织特征不同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y铸态合金,研究不同铸造组织特征对挤压变形态合金组织和力学性能的影响。研究结果表明：与空冷铸造合金相比较,通过水冷冷却增大了熔体冷却速度,使铸态组织得到细化,抑制了W-相（Mg3Y2Zn3相）的形核,并促进了I-相（Mg3YZn6相）的生成,获得了更大体积分数的准晶相(I-相)。经过挤压变形后,水冷铸造合金中的再结晶晶粒细小均匀,经过挤压变形破碎的细小I-相颗粒弥散分布在基体上,{0002}基面织构得到弱化,而{101 ?2}织构强度增强,从而使挤压态Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金的强度和塑性都得到了大幅的提高。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,屈服强度和抗拉强度分别达到297.0MPa和327.3MPa,与空冷铸造挤压态合金相比分别提高了46.4MPa和21.4MPa。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金的延伸率达到14.8%,与空冷铸造挤压态合金相比增大了4.7%。     

挤压态和时效态Mg-Zn-Mn-Sn-Y合金的组织性能

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等对挤压态和时效态Mg-6Zn-1Mn-4Sn和Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y镁合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明：与ZMT614镁合金相比,添加Y元素后,ZMT614-0.5Y晶粒得到细化,综合力学性能得到提高。Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y合金的相组成为α-Mg、Mg Zn2、Mn、Mg2Sn和MgS n Y相。经过T6热处理后,合金的抗拉强度和屈服强度明显得到提高,伸长率明显被降低。理论计算表明,在挤压态合金中,细晶强化和固溶强化产生重要的作用,而在T6热处理态合金中,析出强化产生决定作用。     

单辊快速凝固Mg-4.8Zn-0.6Y合金的组织

采用单辊快速凝固方法制备了Mg-4.8Zn-0.6Y合金薄带,利用SEM、TEM、XRD、EDX及DTA,研究了合金的显微组织、相组成、偏析及凝固特征。结果表明,快速凝固制备的Mg-4.8Zn-0.6Y合金由过饱和的α-Mg固溶体、准晶I(Mg3YZn6)和X(Mg12YZn)相组成,自由表面晶粒为1~3μm的细小等轴晶。凝固过程的冷却速度为4.60×106~1.04×107 K·s-1,满足准晶相析出所需的冷却条件。沿薄带厚度截面Mg、Zn和Y的分布比较均匀,仅存在少量偏析,晶内也存在微观偏析。偏析是由于从辊面到自由面凝固速度的差异及溶质传输和晶格结构造成的,其中Zn元素偏析最大,Y次之,Mg最小。     

体育器材用镁合金的低温拉伸性能研究

采用超声振动辅助搅拌法制备Mg-6Zn-1Y-0.2Co-0.1Sc镁合金,利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和力学性能试验机等分析测试手段,研究其微观组织与低温拉伸性能。结果表明,Mg-6Zn-1Y-0.2Co-0.1Sc镁合金由α-Mg基体和少量Mg3YZn6和Mg3Y2Zn3相组成。随着温度的降低,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐增加,伸长率逐渐降低。     

Zn含量对Mg-xZn-3Y-0.7Zr合金组织和性能的影响

采用低压铸造制备了Mg-xZn-3Y-0.7Zr合金,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、热分析仪等设备,研究了Zn含量对合金微观组织的影响,并通过热处理工艺来改善合金微观组织中的第二相分布,从而提高合金的力学性能。结果表明,Mg-5Zn-3Y-0.7Zr合金主要含有α-Mg和W-Mg3Zn3Y2相,其中W相呈网状在晶界上分布;当Zn含量为8%时,铸态组织中树枝晶明显增多,并且出现了I-Mg3Zn6Y相;热处理后I相消失,网状分布的W相被打断,在三角晶界处仍有鱼骨状片层共晶组织。Mg-5Zn-3Y-0.7Zr合金铸态抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为223.8MPa、124.9MPa和7.3%,经过T6处理后提升效果不明显,而Mg-8Zn-3Y-0.7Zr合金在铸态时力学性能较差,经过T6处理后其抗拉强度、屈服强度和伸长率为263.3 MPa、207.9 MPa和2.2%。Mg-5Zn-3Y-0.7Zr合金的断裂机制为准解理断裂,断口处有发生塑性变形而出现的撕裂棱。Mg-8Zn-3Y-0.7Zr合金的断裂机制主要为解理断裂,并没有发现韧窝。     

铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能

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Zn对铸态Mg-9Gd-4Y-x Zn-0.5Zr(x=0,0.5 1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。此时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为209.72 MPa和172.69 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

铸造Mg-6Zn-(1-2)Y合金热压缩变形行为

通过常规铸造(金属型)制备了Mg-6.24Zn-1.88Y和Mg-5.96Zn-0.89Y合金。采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为150~350℃、应变速率为0.015~15 s-1条件下,对两种合金的热压缩变形行为进行了研究。结果表明,Mg-6.24Zn-1.88Y合金由α-Mg,I-Mg3YZn6和Mg6.8Y0.35Zn2.81相组成,Mg-5.96Zn-0.89Y合金由α-Mg,I-Mg3YZn6和Mg12YZn相组成;增强相多以"共晶组织"形式和杆状分布在α-Mg枝晶间,Mg-6.24Zn-1.88Y合金增强相较多、且组织较细。150℃变形时孪生起着重要的作用,250℃变形机制由孪生向再结晶逐渐过渡,350℃再结晶是主要的变形机制。在相同形变条件下,含增强相较多、且组织较细的Mg-6.24Zn-1.88Y合金具有较高的应力水平。增强相在热压缩过程中易被破碎、球化,沿流变方向分布。     

Effect of Nd and Yb on the Microstructure and Mechanical Properties of Mg-Zn-Zr Alloy

研究了稀土元素Nd、Yb对Mg-5.5Zn-0.6Zr合金组织与性能的影响。结果表明:单独添加Nd或Yb元素后,试验合金的组织明显细化,同时在晶界处形成了γ((Mg,Nd)Zn2)或γ((Mg,Yb)Zn2)三元稀土相;而复合添加Nd和Yb元素后,试验合金的组织不但没有细化,而且在晶界处形成了呈网状分布的γ((Mg,Nd+Yb)Zn2)四元稀土相,并且晶界变宽。经过T4固溶处理后,Mg-5.5Zn-0.6Zr合金中的共晶组织完全溶入基体,而添加Nd、Yb元素后的Mg-5.5Zn-0.6Zr合金晶界处仍有未溶的化合物相存在。其中,添加Yb元素后的Mg-5.5Zn-0.6Zr合金经固溶处理后在晶界处形成了一种新的Mg-Zn-Yb三元球状颗粒相,其常温下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了255.6 MPa、163.6 MPa和17.4%,这主要是因为加入稀土元素Yb后固溶处理产生了复合强化效果。在高温条件下,复合添加稀土元素Nb、Yb后的试验合金具有很好的热稳定性,但其高温塑性比较差。     

稀土元素Nd、Yb对Mg-Zn-Zr合金组织与性能的影响(英文)

研究了稀土元素Nd、Yb对Mg-5.5Zn-0.6Zr合金组织与性能的影响。结果表明:单独添加Nd或Yb元素后,试验合金的组织明显细化,同时在晶界处形成了γ((Mg,Nd)Zn2)或γ((Mg,Yb)Zn2)三元稀土相;而复合添加Nd和Yb元素后,试验合金的组织不但没有细化,而且在晶界处形成了呈网状分布的γ((Mg,Nd+Yb)Zn2)四元稀土相,并且晶界变宽。经过T4固溶处理后,Mg-5.5Zn-0.6Zr合金中的共晶组织完全溶入基体,而添加Nd、Yb元素后的Mg-5.5Zn-0.6Zr合金晶界处仍有未溶的化合物相存在。其中,添加Yb元素后的Mg-5.5Zn-0.6Zr合金经固溶处理后在晶界处形成了一种新的Mg-Zn-Yb三元球状颗粒相,其常温下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了255.6 MPa、163.6 MPa和17.4%,这主要是因为加入稀土元素Yb后固溶处理产生了复合强化效果。在高温条件下,复合添加稀土元素Nb、Yb后的试验合金具有很好的热稳定性,但其高温塑性比较差。     

Y/Zn摩尔比对Mg-Zn-Zr-Y合金相组成的影响(英文)

采用XRD和SEM/EDS等分析方法研究铸态和退火态富镁Mg-Zn-Zr-Y合金中相组成随着Y/Zn摩尔比的变化而演变的规律,并从相图计算的角度解释这种演变规律。结果表明:Mg-Zn-Zr-Y合金中第二相的形成严格依赖于Y/Zn摩尔比,X相(Mg12YZn)、W相(Mg3Y2Zn3)和I相(Mg3YZn6)随着Y/Zn摩尔比的降低依次析出。与相组成对应的摩尔比或摩尔比范围定量描述如下:当Y/Zn摩尔比约为0.164时,相组成为α-Mg+I;当Y/Zn摩尔比为0.164~0.33时,相组成为α-Mg+I+W;当Y/Zn摩尔比约为0.33时,相组成为α-Mg+W;当Y/Zn摩尔比为0.33~1.32时,相组成为α-Mg+W+X;当Y/Zn摩尔比约为1.32时,相组成为α-Mg+X。该研究为Mg-Zn-Zr-Y合金设计和合金选用提供了指导。     

Mn含量对铸造Mg-Zn-Cu合金组织和性能的影响

采用电磁感应熔炼制备了Mg-8Zn-0.5Cu-xMn系列合金,探究了Mn含量对合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金组织主要为α-Mg+MgZn_2和MgZnCu相,经过固溶处理后大部分Zn元素被固溶进基体,在晶界处残留少量Mg(Zn,Cu)_2相,经双级时效处理后第二相分布更为致密。随着Mn含量提高,合金晶粒尺寸明显细化。随着Mn含量增加至1%,合金中Mn元素团聚成富Mn颗粒。时效态的Mg-8Zn-0.5Cu-0.5Mn合金表现出良好的综合性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为130MPa、228MPa和6.8%。     

Zn含量对Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜以及拉伸试验机,研究Zn含量对时效态Mg-9Gd-4Yx Zn-0.5Zr(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%以下时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。当Zn含量达到1%时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为279.4 MPa和220 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

稀土钇对铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金显微组织和力学性能的影响

镁锂(Mg-Li)合金是现今最轻的金属结构材料,在航空航天及交通运输等领域具有重大的应用价值。但铸造镁锂合金绝对强度低限制了其发展和应用。在Mg-Li二元合金中添加铝(Al)、锌(Zn)和稀土元素钇(Y)三种强化元素制备Mg-Li-Al-Zn-Y五元铸态镁锂合金来提高镁锂合金的力学性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试对比研究添加稀土Y前后铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金中相组成、微观组织和力学性能,揭示稀土元素Y对铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金的增强机制和断裂机理。结果表明:铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金主要包含3种相:基体α-Mg、第二相AlLi和MgLi2Zn。添加1.0%(质量分数)Y后,铸态镁锂合金中AlLi相消失,并析出了大量富集在α-Mg晶界处的硬质Al2Y相,合金的晶粒发生细化。与Mg-8Li-3Al-3Zn(抗拉强度134.40 MPa、屈服强度96.46 MPa和伸长率7.5%)相比,Mg-8Li-3Al-3Zn-1Y抗拉强度、屈服强度和伸长率依次为189.99 MPa、128.2 MPa和7.8%,分别提高了41.4%、32.9%和4%。合金的断裂方式由解理断裂转变为准解理断裂。铸态镁锂合金力学性能的提高主要归因于Al2Y的形成及其对α-Mg相的细化作用。     

Zn含量对Mg-6Gd-4Y变形镁合金显微组织与力学性能的影响

研究了Mg-6Gd-4Y(wt.%)合金与添加1％Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的显微组织与力学性能。结果表明：Mg-6Gd-4Y合金的铸态组织由?-Mg基体和Mg24(GdY)5两相组成。而含有Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的铸态组织则主要由α-Mg,Mg24(GdY)5和具有18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成。挤压后,在含锌合金中发现了14H-LPSO相,分布于条状分布的Mg12Y1Zn1之间。14H-LPSO相的形成机理为沉淀析出,反应可表示为α-Mg′→α-Mg + 14H。Zn含量对β系列沉淀物没有明显的影响。在Mg-6Gd-4Y合金和Mg-6Gd-4Y-1Zn合金上进行的时效（T6和T5）处理均引起β"析出相的形成。T6处理后的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金具有高拉伸强度和良好的延展性,屈服强度（YS）,抗拉强度（UTS）和延伸率分别为309MPa,438MPa和6.8％。这是18R-LPSO相与细小弥散分布的14H-LPSO相和β"沉淀相共同作用的结果。     

Cu对铸造Mg-4Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能影响

以Mg-4Zn-0.5Ca合金为研究对象,研究了Cu对Mg-4Zn-0.5Ca合金组织及力学性能的影响。结果表明,Cu可以通过与Zn原子结合形成Mg-Zn-Cu三元相在α-Mg基体边界富集,阻碍基体长大,使Mg-4Zn-0.5Ca合金铸态组织得到细化,合金主要由α-Mg,Ca2Mg6Zn3,Mg Zn Cu相组成。Cu元素可以提高Mg-4Zn-0.5Ca合金的硬度及抗拉强度,当Cu含量为1%时,铸态Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金的抗拉强度和屈服强度分别为149 MPa、102 MPa,相对于基本合金提高了14.6%和29.1%,合金硬度提高18.8%至63 HV。过量的Cu会使合金中的析出相呈连续的网状分布在晶界上,导致力学性能的下降。     

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。