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。     

时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、极化曲线、阻抗谱等对铸态、时效态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及耐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金由α-Mg、树枝状相Mg_(24)(Gd,Y)_5及颗粒状相Mg_5(Gd,Y)组成,合金经515℃×8 h固溶+225℃×36 h时效处理后,树枝状Mg_(24)(Gd,Y)_5转变为大量薄片状及细长条状的Mg_5(Gd,Y)相。室温力学性能测试结果表明,经时效处理后的合金显微硬度增加27.8%,达到101.97 HV0.1,抗拉强度增加52.5%,达到305 MPa,规定塑性延伸强度增加121.3%,达到239 MPa。极化曲线及阻抗谱表明,时效处理后合金的腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,电荷传递电阻增大,合金耐腐蚀性能增强。     

铸态Mg-4Li-xSn合金组织和力学性能研究

采用OM、XRD、SEM对铸态Mg-4%Li-(1,3,5)%Sn合金进行微观组织、成分和形貌研究,同时利用万能试验机和显微硬度计对其力学性能和硬度进行分析。结果表明,Sn元素能细化Mg-4Li合金晶粒,同时析出Li_2MgSn相和Mg_2Sn相;随着Sn添加量增加,析出相含量增多,合金抗拉强度及硬度提高,合金的伸长率先增加后下降;当添加3%Sn时,合金的抗拉强度达到122.79 MPa,伸长率达到12.76%,硬度为56 HB。     

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。     

Li对铸态Mg-5Sn合金组织和性能的影响

利用OM、SEM、XRD、万能试验机及布氏硬度计对不同锂含量的铸态Mg-x Li-5Sn合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,合金中添加Li后,可析出在晶界网状分布Li_2MgSn相和在晶粒内部呈颗粒状弥散分布的少量Mg_2Sn相;随着Li含量的升高析出相先增多后减少。Li可使合金晶粒细化。在添加量为4%时,合金晶粒尺寸最小,力学性能最好,抗拉强度为126 MPa,布氏硬度为63 HB。     

砂型铸造Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金的微观组织和力学性能

通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微维氏硬度测试与拉伸测试研究了砂型铸造Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金的微观组织和力学性能。结果表明:铸态GW94合金主要由等轴晶琢-Mg固溶体、晶界处的共晶相Mg24(Gd,Y)_5以及少量的方块相Mg_5(Gd,Y)组成,优化后的固溶处理工艺为525℃伊6 h。固溶后的组织主要由琢-Mg过饱和固溶体、铸态残留相Mg_5(Gd,Y)以及固溶过程形成的方块相组成。GW94合金具有极高的时效硬化响应能力,250℃时效18 h后即达到峰值硬度(HV122)。室温拉伸时,峰值时效态合金的抗拉强度和屈服强度分别为300MPa和247 MPa,而伸长率仅为0.9%。250℃以内拉伸时,抗拉强度均高于300 MPa,表现出极佳的耐热性能,而且出现了抗拉强度随温度升高而升高的反常力学行为,这可能是由于茁忆相与位错相互作用所致。峰值时效态合金断裂机制由室温的穿晶断裂为主转变为高温的沿晶断裂。     

铸态Mg-6Al-xGd合金凝固组织及力学性能研究

采用x射线衍射分析、扫描电镜分析、显微组织分析及拉伸性能测试,研究Gd含量对Mg-6A1-xGd(x=0,0.6%,0.9%,1.2%,1.5%,1.8%)镁合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明:Gd含量逐渐增加,α-Mg晶粒尺寸先减小后增大,β-Mg_(17)Al_(12)相从连续网状变为断续网状、颗粒状,且体积数量减少。加入Gd后合金组织中出现了弥散分布的Al_2Gd相。Gd的添加使得合金晶粒得到细化,在Gd含量为0.9%时细化效果最为明显。Mg-6Al-xGd铸态合金的室温抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,在Gd的添加量为0.9%时,抗拉强度为210.93 MPa,比未添加Gd元素提高了21.4%。由铸态合金拉伸断口可见大量韧窝和撕裂棱,合金表现为韧-脆混合型断裂特征。     

Gd含量对挤压态Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd生物镁合金组织及耐腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

研究了Gd含量对挤压态Mg-0.5Zr-1.8Zn-x Gd(0~2.5%,质量分数)生物镁合金组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明:挤压比为7.7、挤压温度为350℃时,合金发生了完全动态再结晶,其晶粒尺寸随Gd含量的增加先减小,最后趋于稳定。合金中的第二相主要由颗粒状(Mg, Zn)_(3)Gd相和Mg_(2)Zn_(11)相组成,其数量、尺寸及体积分数随Gd含量的增加逐渐增大,同时,纳米级棒状(Mg, Zn)_(3)Gd相与合金基体具有半共格界面关系。Gd含量大于2.0%(质量分数)时,部分未溶第二相以弯曲线条状在合金基体中随机分布,其尺寸及数量随Gd含量的增加逐渐增大。合金的耐腐蚀性能随Gd含量的增加先增强后减弱,Gd含量为1.0%(质量分数)时,合金具有较好的耐腐蚀性能。     

Gd对Al-5Mg-2Si-Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Gd对Al-5Mg-2Si-Mn合金铸态组织、相结构、力学性能和断口形貌的影响。研究发现,Gd对Al-5Mg-2SiMn合金中的初生α-Al及共晶Mg_2Si相具有很强的变质和细化作用,当Gd含量为0.4%时,变质和细化效果最为明显,二次枝晶间距由未变质处理的28.23μm减小到12.96μm,共晶Mg_2Si尺寸从9.38μm减少到5.07μm。且合金的力学性能显著提高,抗拉强度、伸长率和硬度(HRB)分别由未细化变质的235MPa、3.9%和33.21增加至328MPa、6.0%和43.33,合金的断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂。     

Gd含量对Mg-Gd-Sm-Zr合金组织和性能影响

通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及室温到300℃的拉伸试验,研究了Mg-(6,9,12,15)Gd-1Sm-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-Gd-Sm-Zr系镁合金由α-Mg基体和Mg5Gd相组成。适量Gd元素的添加能够细化合金组织、提高合金室温和高温的力学性能。在Gd含量达到和超过9 mass%后,合金出现抗拉强度反常温度效应,本文初步探讨了出现这种现象的微观机理。合金伸长率在200℃以下时,随Gd添加量的增加而减小;超过200℃后,伸长率随Gd添加量的增大而增大。     

Zn和Gd元素含量和比例对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究Zn和Gd元素含量及其质量比对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。挤压后,析出相破碎。β-Li中分散着粒径约100 nm的球形微粒。形成了由长条状α-Mg粗晶和再结晶β-Li细晶组成的双峰结构。挤压后合金的强度和塑性显著提高,且屈服强度和极限抗拉强度随Zn和Gd含量的增加而增加。Mg-8Li-8Zn-2Gd合金表现出最优的综合性能,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为274 MPa、283 MPa和39.9%。挤压态合金主要强化机制为由β-Li的细晶强化和α-Mg的织构强化组成的双模态结构强化和析出相的弥散强化。     

Gd对ZK60镁合金组织与力学性能的影响

分析了铸态和挤压态ZK60?xGd(x=0~4)合金的组织和相组成,测试了其拉伸力学性能。结果表明,随着Gd含量的增加,铸态组织逐渐细化,Mg?Zn?Gd新相逐渐增多,而MgZn2相逐渐减少直至消失,第二相趋于连续网状分布于晶界处;当 Gd 含量不超过2.98%时,铸态室温拉伸力学性能稍降低。经挤压比λ=40和挤压温度T=593 K的挤压后,组织显著细化,平均晶粒尺寸逐渐减至ZK60?2.98Gd合金的2μm,破碎的第二相沿着挤压方向呈带状分布;挤压态的拉伸力学性能均显著提高：298和473 K时的抗拉强度分别从ZK60合金的355和120 MPa逐渐提高至ZK60?2.98Gd合金的380和164 MPa。挤压态拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征。     

钇在AZ91D镁合金熔体中合金化技术的研究

为了提高稀土钇在镁合金中的收得率并改善稀土镁合金的组织,采用扫描电镜、XRD、光学显微镜、ICP光谱仪,研究了直接添加金属钇和添加铸态及挤压态Mg-Y中间合金对镁合金组织及稀土钇收得率的影响。结果显示:用井式坩埚炉熔炼镁合金AZ91D,直接添加Y时,在熔炼温度750℃、60 min内收得率低于50%而且未完全熔解。生成的Al-Y金属间化合物组织粗大,并容易沉降到熔体底部。以铸态及挤压态Mg-Y中间合金加入时,生成的Al-Y金属间化合物组织细小均匀,Y收得率分别为71.3%和78.3%;以铸态中间合金加入时收得率略低于以挤压态中间合金加入时的收得率。其原因是中间合金中的α-Mg基体首先溶解,Mg_(24)Y_5相随之分散到熔体并分解为Mg_2Y;经挤压变形后,Mg_(24)Y_5相被破碎成更为细小的颗粒,加入合金熔体后分解为Mg_2Y,粒径越小沉降速度越缓慢,提高了Y的收得率。     

时效处理对车用Mg-10Gd-2Y-xNd合金微观组织及力学性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、硬度测试和拉伸性能测试等试验方法,研究添加不同含量的Nd元素对Mg-10Gd-2Y合金的显微组织、硬化行为以及力学性能的影响。结果表明:在Mg-10Gd-2Y合金中添加适量的Nd元素,会增加合金中Mg_(24)Nd与Mg_5Gd相的量。合金时效处理后,晶界偏析现象以及位于晶界处的富稀土非平衡共晶组织都已彻底消失。当合金中的Nd元素含量逐渐上升后,其时效态组织的硬度也随之增大。当Nd含量为1.0%,Mg-10Gd-2Y-1Nd合金的力学性能最佳,屈服强度为192.3 MPa、抗拉强度为249.8 MPa、伸长率为8.5%、硬度为63 HV。     

Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金显微组织和力学性能研究

以Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金为研究对象,采用OM、XRD、SEM、TEM、拉伸试验对合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:铸态和时效态合金显微组织均由α-Mg、Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5、Mg_(41)Nd_5相组成,时效态合金组织分布更加均匀。室温(25℃)到350℃范围内合金的抗拉强度呈先升高后降低的趋势,且在250℃时达到峰值309.5 MPa,出现明显的反常温度效应。该合金具有优异的高温力学性能,在300℃时抗拉强度为283.5 MPa,远高于目前商用稀土镁合金WE54。     

Nd含量对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、透射电镜、硬度测试和拉伸性能测试等实验方法,研究添加不同含量的Nd元素对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金的显微组织、时效硬化行为以及峰值时效下力学性能的影响。结果表明:随着Nd含量的增加,铸态合金中第二相Mg_5(Gd/Y)和Mg_(24)(Gd/Y)_5的含量显著增加,合金经固溶淬火后,时效强化现象越来越显著,峰值时效时间缩短,峰值时效硬度明显增加。当Nd元素的含量为1.0%(质量分数),合金的力学性能最佳,Mg-6Gd-2.5Y-1Nd-0.5Zr的抗拉强度为289 MPa,屈服强度为241 MPa。时效硬化行为和峰值时效力学性能得到改善,其主要是因为加入Nd元素后,在α-Mg基体中形成大量的β′相,且β′相明显细化,β′相的形貌也发生改变。     

Zn添加对铸造Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响（英文）

研究Zn添加对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr(wt.%)合金在铸态、固溶态和峰时效态下显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,不含Zn的铸态合金由α-Mg和Mg_(24)(Gd,Y)_5相组成,而含0.5wt.%Zn的铸态合金由α-Mg、(Mg,Zn)_3(Gd,Y)和Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5相组成。随着Zn含量增加到1 wt.%,Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5相消失,一些针状堆垛层错沿晶界分布。此外,在含2wt.%Zn的铸态合金中观察到18R型长周期结构相。固溶处理后,Mg_(24)(Gd,Y)_5和Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5共晶相完全溶解,(Mg,Zn)_3(Gd,Y)相、针状堆垛层错和18R型长周期结构相均转化为14H型长周期结构相。适当体积分数的14H型长周期结构相和细小的椭球状β′相共同赋予峰时效态下含0.5 wt.%Zn合金优良的综合力学性能,该合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为338 MPa、201 MPa和6.8%。     

Mg含量对汽车发动机缸体用Al-Si-Cu合金微观组织和力学性能的影响

熔炼制得不同Mg含量的汽车发动机缸体材料Al-Si-Cu合金,以实验制得的合金为研究对象,研究了Mg元素含量对其微观组织、力学性能的影响。结果表明:汽车发动机缸体材料Al-Si-Cu合金中加入一定量的Mg能显著提高铸态及T6态合金的抗拉强度、硬度;随着Mg含量的增加,合金中开始产生Mg_2Si相,Mg_2Si相强化了合金的抗拉强度与屈服强度;但过多Mg元素将不能全部溶入基体,产生较粗大的Mg_2Si脆性相,降低合金抗拉强度及硬度,试验合金中加入0.4%Mg的合金力学性能最佳;随着冷却速率的增加,合金抗拉强度、屈服强度和硬度均增加。     

铸态Mg-Zn-Y-(Gd)合金凝固组织、腐蚀性能和力学性能（英文）

采用常规凝固技术在Mg_(94)Zn_3Y_xGd_(3-x)(x=3,2,1.5,1,摩尔分数)镁合金中获得具有长周期堆垛有序(LPSO)结构相,并对合金凝固组织、耐腐蚀性能和压缩力学性能进行系统研究。结果表明:n(Zn)/n(Y+Gd)=1:1的Mg_(94)Zn_3Y_xGd_(3-x)合金凝固组织含有α(Mg)相、Mg_3Zn_3R_E2(W)相、14H-LPSO相和少量颗粒状面心立方结构的Mg-Y-Gd相。Gd含量显著影响合金中LPSO相的形成和分布。随着Gd含量增加,合金中14H-LPSO相体积分数先增加后减少。结合电化学阻抗谱分析,LPSO增强Mg-Zn-Y-(Gd)镁合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀等效电路为R(Q(R(QR)))。4种合金的腐蚀电流密度在10_(-5)A/cm2数量级。当x(Gd)≤1%时,Mg-Zn-Y-(Gd)合金表现出良好的耐蚀性,并优于工业用AZ91D镁合金。而当x(Gd)≥1.5%时,合金的耐腐蚀能力下降。在室温条件下,随着14H-LPSO相体积分数增加,Mg-Zn-Y-(Gd)合金的压缩力学性能显著提高。此外,适量W相和弥散分布块状Mg-Y-Gd相的钉扎作用有利于提高合金的力学性能。     

稀土元素Pr对挤压态AZ91镁合金微观组织与力学性能的影响

利用OM、SEM和EDS研究稀土元素Pr变质对AZ91镁合金的微观组织的影响,并探究其与合金显微组织及力学性能的关系。结果表明,随着稀土元素Pr含量的增加,粗大树枝状的β-Mg_(17)Al_(12)相开始断裂,尺寸逐渐减小。当Pr添加量(质量分数)为1.0%时,粗大树枝状的β-Mg_(17)Al_(12)相断裂为短棒状。然而,当Pr含量继续增加时,β-Mg_(17)Al_(12)相尺寸又开始变大。随着Pr的添加,合金中生成条状Al_(11)Pr_3相和块状Al_6Mn_6Pr相。热挤压可以显著细化铸态AZ91镁合金晶粒,挤压后,β-Mg_(17)Al_(12)相沿挤压方向有序排列。随着Pr含量的增加,挤压态AZ91镁合金的力学性能呈现先上升后下降的趋势。当稀土元素Pr添加量为1.0%时,AZ91镁合金力学性能最佳,合金抗拉强度、伸长率、硬度较基体分别提升了20.5%,26.0%和18.5%。