Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸及固溶行为的影响

为明确Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸的影响规律,并优化不同Zr含量镁合金固溶处理参数.通过光学显微观察、常温压缩试验,研究了Mg-5Gd-3Y-xZr(x=0%,0.3%,0.6%)合金铸态光学显微组织和力学性能,以及固溶态光学显微组织,统计了合金晶粒尺寸,测定了屈服强度,拟合了霍尔-佩奇公式.实验结果表明:随着Zr含量提高,Mg-5Gd-3YxZr合金晶粒尺寸明显降低,屈服强度与抗压强度提高,且屈服强度与晶粒尺寸关系符合霍尔-佩奇公式,其中佩奇斜率K约为410.Mg-5Gd-3Y,Mg-5Gd-3Y-0.3Zr和Mg-5Gd-3Y-0.6Zr合金最佳固溶处理参数分别为520℃×4h,480℃×6h和450℃×12h.     

Mn对Mg-Zn-Ca-Mn合金显微组织和力学性能的影响

为了研究不同Mn含量对Mg-2Zn-0.5Ca-xMn新型医用镁合金显微组织和力学性能的影响,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子万能试验机分析Mg-2Zn-0.5Ca-xMn镁合金析出相、热挤压显微组织及力学性能.结果表明:铸态Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金组织主要由α-Mg基体组成,热处理前后第二相成分均为Mg0.97Zn0.03、MgZn2、Mg2Ca及Mn颗粒;Mn以单质形式弥散分布于基体内,细化铸态Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金晶粒,并且阻碍热挤压过程中动态再结晶晶粒长大,使晶粒尺寸随着Mn含量的增加而减小;随着Mn含量的增加,挤压态Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金强度逐渐增加,塑性有所降低.Mn质量分数为1.5%的合金抗拉强度最大,达245MPa;Mn质量分数为0.5%的合金断面收缩率和断后伸长率较大,分别为31%和12.5%.     

Zn对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相图及显微组织的影响

为了明确Zn元素对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的影响,采用多相平衡相计算软件Pandat计算了Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr(质量分数x=1%~6%)合金相图,分析了Zn含量对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相平衡的影响.采用示差扫描量热仪、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的相变温度及室温相组成进行了验证.结果表明:该系合金计算相变温度结果与实验测试结果基本吻合;计算和实验分析结果显示该合金室温平衡组织为a-Mg+Zr+Mg5Gd+Mg24Y5+MgZn,随着Zn含量的增加,Mg5Gd、Mg24Y5相含量逐渐增加.在非平衡凝固条件下,在晶界处生成板块状MgZn相.当Zn的质量分数为6%时,520℃,8 h+200℃,168 h处理后,合金晶界处发现两种化合物相Mg(Gd0.2Y0.2Zn0.6)和Mg5(Gd0.25Y0.25Zn0.5).     

Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织和力学性能

研究了铸态、热挤压态和热挤压加时效处理的Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织特征和室温拉伸性能.结合SEM-EDS和TEM-EDS重点分析了热挤压态的合金的相组成.结果表明:合金的铸态组织主要由αVMg基体和沿晶界分布的片层状的第二相组成,经过370℃热挤压变形后,合金中第二相的分布和形貌均发生变化,200℃,70 h时效处理后第二相分布变得不规则.并发现了两种非平衡相,即片状的Mg(GdZn)5和块状的Mg3(Gd0.5Y0.5)相.热挤压变形加时效处理后合金室温抗拉强度显著提高的同时,且具有良好的延伸率.     

均匀化对Mg-9Gd-3Y镁合金热压缩变形的影响

通过对比不同状态下变形镁合金GW93(Mg-9Gd-3Y-0.5Zn-0.5Zr)热压缩变形下组织与性能的变化关系,从而了解其变化的机理.实验研究铸态和均匀化态下该合金在350～450 ℃、0.001～0.1s-1、最大应变70%条件下的压缩行为.分析了两种状态下的应力应变曲线和显微组织演变过程.结果表明:铸态合金显微组织由α-Mg和Mg5Gd,Mg24Y5组成,经过均匀化处理后,α-Mg等轴晶的晶尺寸变大,晶界处的Mg5Gd,Mg24Y5相大部分溶解于基体中,只剩少量的非平衡相未溶解;随应变速率的增加,两种状态下的流变应力均先增加,达到峰值后降低,最后保持不变.两者相比较,均匀化态具有更高的峰值流变应力、稳态应力和发生动态再结晶的临界应变.铸态试样热压缩后基本上发生了完全再结晶,晶粒尺寸明显细化;而均匀化试样热压缩后只在晶界处发生了部分动态再结晶.     

热轧及退火处理对Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金显微组织及抗压强度的影响

为了探究Mg-10Gd-3Y-0.3Zr高温热轧及退火处理对合金显微组织及抗压强度的影响,文中利用光学金相显微镜观察高温轧制板材的显微组织,分析晶粒尺寸大小和动态再结晶程度.研究结果表明:随着变形量增加,晶粒尺寸显著减小,当下压量为60%时晶粒尺寸大小均匀,约为60μm,孪晶密度高;下压量达到60%之前,晶粒粗大,孪晶密度低,超过60%之后,再结晶晶粒逐步取代变形晶粒,晶粒尺寸减小,孪晶几乎消失.退火处理能够显著提高轧制板材的抗压强度,其中175℃×3h退火处理后强化效果明显,抗压强度达到424MPa,退火温度超过175℃后,强化效果开始减弱.     

Mg-4Zn-0.5Y-0.5Nd-0.3Zr镁合金动态压缩行为及变形组织

为了研究挤压态Mg-4Zn-0.5Y-0.5Nd-0.3Zr镁合金在高应变速率下的动态压缩失效行为及组织演变规律,采用分离式霍普金森压杆装置进行了动态压缩实验,并采用光学显微镜对压缩后镁合金的组织演变规律进行了研究.结果表明,在不同应变速率下挤压态Mg-4Zn-0.5Y-0.5Nd-0.3Zr镁合金呈现出相似的屈服现象,并表现为正应变率强化效应.在较低的应变速率下,平行于加载方向的小裂纹的形成、晶粒长大和孪生均可消耗冲击能量.在较高的应变速率下,试样内部的塑性变形能力得到提高且发生了加工硬化现象,而试样边缘萌生了裂纹.     

ECAP工艺细化铁基形状记忆合金研究

研究等通道转角挤压（equal channel angular pressing，简称ECAP）技术细化Fe基形状记忆合金。研究结果发现，300℃下Fe-17．8Mn-4．73Si-7．80Cr-4．12Ni（wt％）第一道次挤压力为78kN，与理论计算值70．6kN接近；第二道次挤压力上升明显，达到240kN。金相观察显示挤压后的合金晶粒沿剪切方向拉长，TEM分析显示700℃退火30min后再结晶形成0．3μm左右细小晶粒，与未挤压试样相比晶粒明显细化。ECAP挤压极大的提高了材料的力学性能，屈服强度由未挤压时220MPa提高到挤压后的890MPa；挤压后退火的合金恢复率略有提高，在预变形ε=6．5％时，获得η=74％的形状恢复率。     

退火工艺对Mg-4Zn-1．5RE合金显微组织的影响

介绍了Mg-4Zn-1．5RE合金。实验利用小型轧机对挤压态Mg-4Zn-1．5RE合金进行多道次轧制,研究了轧制后合金板材经不同的退火工艺处理后其显微组织随退火温度和退火时间的变化情况．观察了合金中的第二相的TEM形貌并进行能谱分析。结果表明,该镁合金在常温下可进行多道次轧制,但每两道次之间进行300℃x30min的退火处理,总变形量可达到60％;轧制后的板材经再次退火后发生再结晶,合金中第二相为含有稀土元素的w相。     

轧制对Mg-5Zn-3Nd合金组织及力学性能的影响

为研究铸态Mg-5Zn-3Nd镁合金在不同轧制变形量下组织和力学性能的变化,利用小型轧机对铸态Mg-5Zn-3Nd合金进行多道次轧制,并进行了微观组织观察和室温拉伸性能测试.结果表明：该镁合金在常温下可进行多道次轧制,但每道次之间要进行330℃×15min的退火处理,总变形量可达到66%;随总变形量的增加,轧制流线逐渐形成,晶粒的平均尺寸逐渐变小,在许多晶粒内部存在孪晶,在退火过程中发生再结晶.镁合金中Nd主要分布在晶界处的第二相中,并且第二相含Zn较高,材料的强度和塑性均随变形量的增大而增加,当总变形量达到50%以上时,材料的强度和塑性达到极值,抗拉强度为285MPa,屈服强度为279MPa,伸长率为7%.     

T型ECAP变形纯铝微观组织与力学性能研究

在室温下对工业纯铝进行T型等通道挤压变形(T-ECAP),研究了挤压速度(5、12、60、120、180mm/min)和挤压道次(1道次、2道次、4道次)对纯铝微观组织与力学性能的影响.结果表明:不同挤压速度下,1道次挤压变形可以将晶粒细化到1μm以下,但是微观组织存在不均匀性;随着挤压道次的增加,晶粒逐渐细化,4道次时晶粒大小为350nm.在试样的纵向中心位置,显微硬度呈现“两端高,中间低”的漏斗状分布;随着挤压道次的增加,漏斗状的硬度分布逐渐减弱,4道次挤压变形后,硬度逐渐趋于均匀.挤压速度180mm/min时,拉伸强度呈现反常的Hall-Petch关系.随着挤压道次的增加,伸长率逐渐增大,2道次挤压变形后,拉伸强度趋于平稳.     

冷模压铸Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金的组织及性能

为了开发高强度耐热压铸镁合金,采用冷模压铸工艺制备了Mg-8Gd-3Y-0.5Zr（GW83K）合金.通过光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射及力学性能测试等手段,分析了压铸态和短时低温固溶处理状态下合金的显微组织及力学性能.结果表明：GW83K合金冷模压铸组织比较均匀,晶粒细小（平均晶粒尺寸为40~50μm）,具有优良的高温瞬时力学性能.压铸GW83K合金经低温短时固溶处理（400℃×2h）后,晶粒度变化不大,组织均匀状态未发生变化,只是片层状的共晶体消失,第二相以不连续的棒状或粒状分布于晶界处,室温拉伸力学性能可达到σ_b=261 .7MPa,σ_s=240.8MPa,δ₅=6%,比压铸态合金分别提高21%,28.4%和30.4%,且高温瞬时性能也得到进一步提高.     

GH4169合金叶片挤压过程的微观组织模拟

建立了GH4169合金动态再结晶及晶粒长大的微观组织模型,利用DEFORM-3D软件对GH4169合金叶片挤压成形过程进行了微观组织模拟。研究结果表明:叶身部位的动态再结晶百分数为100%,晶粒细小且均匀,晶粒尺寸为17.1μm,较原始晶粒49.5μm小很多。并与实际挤压叶片的微观组织进行比较,模拟结果与实际叶片相接近,从而验证了此模型的准确性。     

挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的显微组织与拉伸性能

针对挤压态和热处理态挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的显微组织和拉伸性能进行了研究,以确定稀土元素Ce和T5处理对该类合金性能的影响规律.结果表明,加入稀土元素Ce可以有效地细化挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr合金的组织,提高其室温抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率.经过T5处理后,Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金的抗拉强度和屈服强度可以得到显著提高,其中Ce质量分数为1%的合金具有最优的综合拉伸性能.断口形貌观察结果表明,不同处理状态的挤压变形Mg-4%Zn-0.5%Zr-xCe合金在拉伸加载条件下主要呈现脆性和韧性混合断裂.     

Gd对挤压Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金氧化动力学行为的影响

为研究Gd对挤压Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金氧化动力学行为的影响.采用热分析天平和SEM、XRD、EDS等分析方法研究了Mg-xGd-5Y-0.5Zn-0.5Zr（w%）合金的氧化动力学规律,分析了氧化膜的表面形貌及组织结构,探讨了该合金的氧化机理.结果表明：随着Gd含量的增加,挤压态Mg-Gd-Y合金晶粒越细小;在相同温度下,随Gd含量的增大,氧化速率增大,随温度的升高,氧化速率增大;在400℃和500℃时,合金的高温氧化动力学曲线符合直线-抛物线规律;合金表面的氧化膜具有双层结构的复杂氧化膜,其中外层主要由Gd2O3、Y2O3和MgO组成,内层则由大量的金属Mg和MgO组成.     

时效对Mg-7Gd-4Y-0.6Zn-0.6Zr合金显微组织及硬度的影响

为了提高Mg合金的强韧性和抗高温性能.文中通过显微硬度测试、差示扫描量热仪及透射电镜分析,研究了挤压Mg-7Gd-4Y-0.6Zn-0.6Zr系镁合金的显微硬度及时效析出相的结构.结果表明:钆的添加增强了Mg-Gd-Y合金的时效硬化效果,对合金时效硬化的总体规律无明显影响.透射电镜分析发现具有DO19超点阵的β″和斜方晶体β′相在合金时效硬化阶段析出,提高了合金硬度.在时效后期由于粗大的针片状1β相析出,使合金硬度下降.     

ECAP对Mg-Mn-Zn-Ce合金显微组织及拉伸性能的影响

为了确定挤压路径和挤压道次对Mg-Mn-Zn-Ce合金的显微组织及拉伸性能的影响,采用不同挤压路径对Mg-Mn-Zn-Ce合金进行了不同道次的等通道转角挤压(ECAP).显微组织观察结果表明,经一道次等通道转角挤压后,合金的平均晶粒尺寸约为20μm,而经二道次挤压后,平均晶粒尺寸约为2μm;不同挤压路径所产生的晶粒细化效果大致相同,但在不同挤压方向上,晶粒呈现不同的形状.拉伸试验结果表明,合金的抗拉强度和屈服强度均随着挤压道次的增加而提高,合金的伸长率在一道次挤压后略有提高,而在二道次挤压后明显下降.     

电子束冷床熔铸大规格TA1纯钛扁锭的多道次降温热变形行为研究

针对电子束冷床(EB)熔铸的8 000 mm×1 570 mm×200 mm规格TA1纯钛扁锭，沿轧制方向取样后利用Gleeble-3500热模拟试验机在不同变形参数下进行总变形量75%的多道次降温热压缩实验，研究了不同部位铸态扁锭的多道次压缩热变形行为、微观组织及其细化机理.结果表明：随着道次变形温度从890℃降低到850℃,变形量从13%提高到17%,流变应力呈阶梯升高而道次间软化率逐渐降低；多道次热压缩后，铸态粗大的等轴晶和柱状晶由于发生动态回复与再结晶及静态软化现象，破碎细化成较为细小均匀的等轴α相，平均晶粒尺寸由3.5 cm降至21μm,铸锭不同部位微观组织显示出相似的变化规律；综合分析，EB炉熔铸的TA1纯钛扁锭在相变点以上开始塑性变形并在α相区完成大部分变形，能够提高动态再结晶过程中的形核率，有利于细化热轧组织.     

硅酸盐体系中Mg—Gd—Y系镁合金微弧氧化配方优化

采用硅酸盐体系对Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr镁合金进行了微弧氧化处理,并通过扫描电镜、X射线衍射、电化学测试技术等方法研究了不同电解液浓度下微弧氧化膜层耐蚀性能及形貌特征.结果表明,经微弧氧化处理,合金的耐蚀性能明显提高.通过4因素3水平的正交实验,确定了硅酸盐体系中进行微弧氧化处理的最佳工艺方案为:硅酸钠20 g/L,双氧水10 mL/L,氟化钾15 g/L,丙三醇 5 mL/L.所得膜层厚度均匀,主要由MgO和Mg2SiO4组成,还有少量的MgF2存在.     

时效处理和添加SiC对镁合金组织及性能影响

对添加Si C镁合金Mg-6Zn-0.6Zr在160~190℃进行时效处理,通过金相组织分析、X射线衍射分析、断口形貌扫描分析及力学性能测试,研究了Si C的加入和时效处理对镁合金的显微组织与力学性能的影响。研究结果表明,时效处理过程能促进挤压铸造镁合金中第二相Mg7Zn3到Mg4Zn7的转变,促进了合金的韧脆转变。而添加少量的Si C能够细化合金的晶粒,提高镁合金的抗拉强度和塑性。