Si对Mg-4Al-1Zn-xSi合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机研究了Si含量变化对Mg-4Al-1Zn-xSi(x=0.5,1.0,2.0,质量分数,%,下同)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的增加,合金中的α-Mg基体组织逐渐细化;β-Mg17Al12相由点状(块状)逐渐转变为网状分布于晶界上;大量粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布。Si含量从0.5%增加到1.0%和2.0%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸从25μm分别细化到20μm和10μm;汉字状Mg2Si颗粒的平均尺寸从5μm分别增大到10μm和100μm;合金的硬度逐渐提高;其抗拉强度、屈服强度和伸长率先降低后升高;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

稀土La对快速冷却AZ91镁合金显微组织与性能影响

研究快速冷却条件下不同稀土镧含量(w(La)分别为0,0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)的AZ91镁合金的显微组织及相组成,并测试了其力学性能。试验结果表明,经XRD物相分析得知AZ91镁合金是由α-Mg和β-Mg17Al12组成,当向其添加不同含量的La时,会有针状Al11La3析出,且β相数量减少。随着镧含量增加,合金晶粒尺寸由80.29μm减小到66.88μm,细化幅度达到16.7%。稀土La的加入可提高合金的硬度、抗拉强度、伸长率,这与晶粒细化、β相数量的改变以及弥散强化有关。试验中,力学性能最佳的是AZ91+0.9%La合金,其硬度值为84.18 HV,室温抗拉强度为237 N/mm2,伸长率为4.46%;220℃高温抗拉强度为154 N/mm2,伸长率为8.6%。     

冷却速度对Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金组织和性能的影响

采用快速凝固技术制备Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金,用XRD、SEM、HRTEM、显微硬度测量等分析方法研究其凝固组织和性能.结果表明,合金由α-Mg固溶体、晶界处不连续分布的I(Mg3Zn6Y)准晶相和非晶相组成.根据热传导理论,采用一维傅立叶热传导方程计算了合金的冷却速度.冷却速度的提高使得晶粒细化、成分均匀、非晶相含量增多.硬度(HV)随冷速的提高显著增大,最大值为167.23,是普通凝固合金的2.2倍.     

Al含量对Mg-xAl-1Zn-1Si合金组织与力学性能的影响

研究了Al含量对Mg-x Al-1Zn-1Si(x=4,6,8,wt%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg2Si相组成。随着Al含量的增加,α-Mg基体晶粒尺寸先减小后增大;呈网状分布于晶界上的Mg17Al12相的体积分数逐渐增大;Mg2Si相由原来粗大的汉字状逐渐转变为相对细小的杆状。Al含量从4%增加到6%和8%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸分别为30、20和40μm,合金硬度逐渐提高;其室温与150℃抗拉强度、屈服强度和伸长率先升高后下降;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

稀土Y含量对Mg-Al合金组织细化的影响

通过合金制备、金相显微镜和扫描电镜等方法研究了稀土元素Y对Mg-Al合金组织细化的影响。结果表明,适量Y的加入能明显细化基体晶粒,使β相分布更为弥散,Y的加入还使基体中出现点状新相Al2Y。冷速为200℃/min时,Mg-5Al和Mg-7Al合金中加入0.5%Y时的组织和成分更均匀,细化效果最好,晶粒直径分别由92.64μm、82.40μm变为52.83μm、39.47μm,β相含量由11.91%、12.17%变为8.29%、8.81%,合金硬度从50.1 HV5和52.8 HV5升高到56.4HV5和62.2 HV5;随着Y含量的进一步增多,合金又开始呈粗化趋势。在同样的冷速和变质条件下,Mg-7Al合金比Mg-5Al合金晶粒更细,变质效果也更好。     

低冷速对Mg-Al合金晶粒尺寸及β相的影响

在Ar保护条件下获得冷却速度为1、2、3、4和5℃/min的Mg-6Al和Mg-10Al合金,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和Imagetool软件研究慢冷对Mg-6Al和Mg-10Al合金晶粒尺寸以及β相分布特征与数量的影响。结果表明,Mg-6Al和Mg-10Al合金凝固组织由α-Mg相、点状和层片状析出β-Mg17Al12相以及棒状(α+β)共晶组成。随着冷速从5℃/min减小到1℃/min,Mg-6Al与Mg-10Al合金组织中α-Mg晶粒尺寸分别由195.7、180.4μm增至318.7、225.1μm,与此同时β-Mg17Al12相的数量分别由24.56%、45.50%降至18.36%、38.59%。     

Mg-Al二元合金组织和性能的研究

研究了不同Al含量(1%￣9%Al)对Mg-Al二元合金组织和性能的影响。试验结果表明:当Al含量低于5%时,随着Al含量的增加,Mg-Al二元合金的晶粒显著细化,从3097μm降到151μm,进一步添加至9%Al时,晶粒缓慢降到111μm,同时α-Mg树枝晶的二次枝晶臂也得到细化。增加Al含量时,可以显著降低Mg-Al二元合金的热裂倾向,提高α-Mg基体的显微硬度。     

WC晶粒离散度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响

硬质合金的平均晶粒度影响着合金的使用性能,而硬质相粒度分布对合金性能的影响较少报导。本文选用经典工艺制备的4批粘结相质量分数6%、平均晶粒度为1.6μm、不同WC晶粒离散度试样,1批网状合金试样,1批粘结相质量分数8%、平均晶粒度为1.6μm、WC晶粒高离散度试样,通过Palmqvist压痕实验测定其断裂韧性来研究WC晶粒离散度对硬质合金断裂韧性的影响。结果表明,经典试样WC晶粒离散系数由0.425 8增大至0.533 7时,断裂韧性由15.7 MPa·m~(1/2)降至11.6 MPa·m~(1/2),维氏硬度基本保持1 420 HV30左右;粘结相含量、平均晶粒度及维氏硬度相同的网状结构硬质合金,其WC离散系数为0.653 6时,Palmqvist压痕断裂韧性高达16.0 MPa·m~(1/2);粘结相质量分数为8%的试样,其WC离散系数为0.612 1,维氏硬度为1 350 HV30,断裂韧性仅为12.5 MPa·m~(1/2)。离散度小的硬质相分布及特别的微观结构设计都可以在不降低硬度的情况下提升合金的韧性。     

工艺状态对Mg-5Al-0.4Mn-1.6Ca镁合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机和电化学工作站测试了不同加工状态(铸态、均匀化态、挤压态)的Mg-5Al-0.4Mn-1.6Ca合金组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果显示:铸态合金硬度为61.3HV;均匀化处理后合金组织粗大和第二相溶解导致硬度下降,为55.85HV;而挤压后的合金晶粒明显细化,硬度得以提升,为66.43HV。腐蚀性能方面,铸态合金耐腐蚀性能最好,腐蚀电流密度为37.82μA/cm~2;挤压态腐蚀电流密度为56.08μA/cm~2,耐腐蚀性能稍低于铸态合金;均匀化态腐蚀电流密度为215.15μA/cm~2,耐腐蚀性能最差。这主要是由于铸态合金中有大量不连续的(Mg,Al)_2Ca相作为阳极被腐蚀从而保护了镁基体;而均匀化处理之后,第二相溶解于合金基体中导致这种保护作用降低。     

T4与T6热处理对AM60-0.3Nd镁合金组织和力学性能的影响

通过对AM60-0.3Nd镁合金进行T4及T6热处理,研究了不同热处理工艺对合金组织和力学性能的影响。结果表明,AM60-0.3Nd镁合金经T4热处理后,晶粒尺寸由铸态时的90μm下降至20μm左右,铸态时沿晶界分布的网状β-Mg17 Al12相完全消失,Al-Nd中间化合物由点状、块状凝聚成球状,抗拉强度得到显著提高,达到262 MPa;经T6热处理后,晶粒尺寸由铸态时的90μm下降至30μm左右,β-Mg17Al12相重新析出而Al-Nd中间化合物的形态又转变为块状,硬度得到显著提高,达到75 HV。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

往复挤压Mg-4Al-4Si镁合金的显微组织与力学性能

研究往复挤压对Mg-4Al-4Si(AS44)合金显微组织和性能的影响。结果表明:往复挤压显著地细化晶粒,改善组织的均匀性;往复挤压4道次和8道次后,Mg2Si颗粒尺寸由铸态下的约120μm分别减小至3和2μm,α-Mg基体晶粒尺寸由铸态下的约50μm分别减小至9和8μm,形成了较为细小、弥散分布的Mg2Si颗粒和细小的等轴晶组织。合金的力学性能随往复挤压道次的增加而显著提高,挤压8道次时,合金的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251.7 MPa、210.5 MPa和14.8%,与铸态合金相比,上述力学性能指标分别提高了131.3%、191.1%和469.2%;挤压态合金拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

铸造Al-Mg-Mn合金的显微组织及力学性能

研究了Mg含量、冷却速度、固溶处理对Al-6.8Mg-0.3Mn、Al-3.8Mg-0.3Mn两种合金力学性能的影响。结果表明,随着Mg含量提高,晶界相增多。当Mg含量提高到6.8%时,晶界出现网状组织;随着Mg含量升高,合金强度提高,塑性下降;通过砂型铸造空冷、金属型铸造空冷、金属型铸造淬火来实现不同的冷却速度,发现金属型淬火试样的金相组织中,在晶界附近没有析出网絮状或颗粒状第二相,而强度和伸长率要高于其他两种工艺。两种合金经过430℃×60h固溶处理后,合金的综合力学性能得到大幅度提高。Al-6.8Mg-0.3Mn金属型铸造空冷试样固溶后抗拉强度由280MPa提高到335MPa,伸长率由10.4%提高到20%。     

Microstructure evolution of semi-solid Mg-14Al-0.5Mn alloys during isothermal heat treatment

A new Mg-14Al-0.5Mn alloy that exhibits a wide solidification range and sufficient fluidity for semi-solid forming was designed.And the microstructure evolution of semi-solid Mg-14Al-0.5Mn alloy during isothermal heat treatment was investigated. The mechanism of the microstructure evolution and the processing conditions for isothermal heat treatment were also discussed.The results show that the microstructures of cast alloys consist ofα-Mg,β-Mg17Al12 and a small amount of Al-Mn compounds.After holding at 520℃ for 3 min,the phases ofβ-Mg17Al12 and eutectic mixtures in the Mg-14Al-0.5Mn alloy melt and the microstructures ofα-Mg change from developed dendrites to irregular solid particles.With increasing the isothermal time,the amount of liquid increases,and the solid particles grow large and become spherical.When the holding time lasts for 20 min or even longer,the solid and liquid phases achieve a state of dynamic equilibrium.     

脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金双级时效组织和性能的影响

将Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金在477℃固溶1 h后,基于脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金进行双级时效处理,通过改变时效时间,且与常规双级时效组织和性能对比分析,研究脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金时效过程中析出相和力学性能的影响,并结合动力学分析Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金在脉冲磁场双级时效过程中析出相加速析出的扩散机制。采用SEM观察Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金析出相和拉伸断口形貌,并进行力学性能测试。结果表明,脉冲磁场在Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金经时效过程中,提高扩散系数,提高析出相的形核率,使得时效后,基体中出现弥散细小的析出相。经脉冲磁场双级时效处理(121℃×90 min+177℃×60 min)后,抗拉强度为495.43 MPa,硬度为156.3 HV5,相比于常规的双级时效处理,抗拉强度提升20.83%,硬度提升17.89%,时效保温时间缩短87.5%。     

往复挤压Mg-Al-Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压(RE-n,n为挤压道次)制备Mg-4Al-2Si(AS42)、Mg-4Al-4Si(AS44)和Mg-6Al-6Si(AS66)合金,并在150℃和1.33×10-3s-1的初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:RE-8-AS42合金晶粒尺寸为2.1μm,Mg2Si颗粒尺寸为1.3μm;RE-4-AS42合金晶粒尺寸为4.8μm,组织中含有2～20μm的大块Mg2Si颗粒;RE-AS44和RE-AS66合金晶粒尺寸约为11μm,组织中存在>20μm的Mg2Si颗粒。合金拉伸强度随挤压道次增加而提高,RE-8-AS42合金性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为250 MPa、197 MPa和62%,高的性能归因于细小的晶粒和阻碍晶界滑移的细小稳定Mg2Si颗粒。     

Ce 含量对 Mg2.2Sn1Al0.5Zn合金显微组织和力学性能的影响

利用 OM、XRD、SEM、EDS 等方法,研究了不同Ce 含量对 Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn 合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：添加适量的稀土 Ce 能细化晶粒,Ce 与 Al 结合形成高熔点的稀土相 Al4Ce,使β-Mg17Al12相数量减少;针状或杆状 Al4Ce 相分布在晶界周围,阻止了位错运动;合金的抗拉强度、塑性和硬度均随 Ce 含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当 Ce 含量为0.6%时合金的力学性能最佳。对断口进行扫描分析证明拉伸断裂为穿晶断裂和韧性断裂的混合断裂。     

淬火速率对含Sc(Zr)高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

通过末端淬火实验(JEQ)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究一种热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr棒材的淬火敏感性。结果表明:随着距离淬火端越远,冷却速率从1800℃/min下降至111℃/min,合金硬度从150 HB下降至133 HB,抗拉强度从430 MPa下降至375 MPa。当冷却速率为131.2℃/min时,合金的硬度为135 HB,合金淬透深度约为93mm。随着冷却速率的降低,端淬时远离淬火端位置,平衡η相先后在晶界、晶内处析出、长大、粗化;时效后,析出的η′强化相的数量减小;时效后,合金内出现无沉淀析出带(PFZ),晶界的PFZ变宽,宽化至160 nm。     

Effect of high pressure on microstructure of cast Mg-8Zn-0.5Zr-0.5Gd alloy

Mg-8Zn-0.5Zr-0.5Gd alloy was prepared by high pressure solidification. Effect of high pressure on microstructure, micro-hardness and corrosion behavior in Hank's solution of the Mg-8Zn-0.5Zr-0.5Gd alloy were investigated by means of optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), and X-ray diffractometer(XRD). The results showed that, compared with the conventional solidification, high pressure solidification obviously refined the grain size of Mg-8Zn-0.5Zr-0.5Gd alloy. The grain size was refined from 200-300 μm to 100-200 μm and the secondary dendrite arm spacing reduced from 30-50 μm to 10-30 μm. Moreover, the solubility of Zn in the alloy increased and the amount and size of Mg-Zn-Gd phases significantly decreased. The micro-hardness of the alloy solidified under high pressure was improved significantly from 56.17 HV to 63.14 HV. The polarization resistance(Rp) of the alloy had a substantial increase in simulated body fl uid, thus the corrosion rate was significantly reduced from 4.0 to 2.7 mm·year-1.