Si对AZ91D镁合金显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了加入微量Si的AZ91D合金显微组织和相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,利用SEM分析了合金拉伸断口形貌.结果表明,加入一定量Si后AZ91D合金组织中形成汉字状Mg2Si相,富集于固液界面前沿,阻碍α-Mg基体的自由长大,从而细化合金铸态组织;汉字状Mg2Si相的存在导致合金力学性能的降低;AZ91D合金室温拉伸断口是以解理断裂为主的脆性断裂,加入Si后,断裂常发生于α-Mg基体和汉字状Mg2Si相间的界面处.     

Ca对AZ91显微组织及力学性能的影响

用气体保护法制备了含的合金,研究了对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ca能显著细化AZ91合金铸态和时效态的组织,改善了铸态组织形态。Ca的加入未形成新相或沉淀物,而是溶入β-Mg17Al12相中,并提高了β-Mg17Al12相的热稳定性。Ca的加入可以明显提高AZ91合金室温及高温下的拉伸性能。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

稀土Y和Sm对AZ91D镁合金组织与性能的影响

采用控制变量法研究单一稀土Y和复合稀土Y,Sm元素对AZ91D镁合金微观组织与力学性能的影响,分析稀土元素对AZ91D合金的细化机理。结果表明：复合添加稀土Y和Sm对AZ91D合金的作用效果明显好于单一添加稀土Y对AZ91D合金的作用效果,添加Y和Sm后,生成了块状相Al₂Y相和针状相Al₂Sm相,可以作为α-Mg的有效异质形核点。当加入量为0.8%（质量分数,下同）Y+1.0% Sm时,α-Mg晶粒尺寸最为细小,分布最为均匀,其合金的硬度、抗拉强度及伸长率分别为67.42HV,153.37 MPa和3.62%,改善了铸态AZ91D合金的室温力学性能,但是超过这个最佳添加量后,合金的室温力学性能开始下降。     

AZ91镁合金表面热浸镀Zn．4％Al-1％Sb合金层的状况及Al，Sb的作用

与其他表面处理方法相比,AZ91镁舍金表面热浸镀Zn-4％Al—1％Sb合金层工艺简单、费用低,且又能提高其耐蚀性。采用扫描电镜观察和能谱分析研究了AZ91镁合金表面热浸镀Zn-4％A1-1％Sb合金镀层。结果表明：AZ91镁合金预热温度为200℃,Zn．4％A1．1％Sb合金液温度为420℃,浸镀时间为6s时,能获得较光滑的镀层;且在AZ91镁合金和Zn-4％Al-1％sb合金中含有Mg,Zn,Sb,Al元素,其主要为Mg2Zn3,Mg3Sb2,Mg17Al12化合物,冶金结合效果良好,镀层的耐腐蚀性能明显提高;Sb元素的加入能在-定程度上减缓锌合金液与基体的反应。     

Sb对Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响及机理研究

以Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si铸态合金为研究对象,分析了Sb元素对合金组织的影响及其作用机理。结果表明,Sb元素优先与Mg反应生成Mg3Sb2相,适量Sb对合金组织具有较强细化作用,汉字状的Mg2Si得到显著变质;Sb通过Mg2(Si,Sn)中间相的桥梁作用,进一步阻断Mg2Si的枝晶生长,这种阻碍作用打破了Mg2Si共晶相的生长条件,使其汉字状形态得到控制;与其他合金元素相比,Sb的抑制因子较低,加入适量Sb有利于提高合金形核率,增加过冷度,对细化铸态组织具有重要作用。     

微量镨对Al-5Mg组织及室温和高温力学性能的影响

通过显微组织分析、室温及高温力学性能测试、XRD和SEM分析等方法,研究了稀土Pr对Al_5 Mg合金的显微组织、凝固区间和室/高温力学性能的影响。实验结果表明,Al_5Mg合金中加入稀土Pr使合金凝固区间变窄,细化了合金组织;Pr的加入净化了合金组织,减少了合金组织杂质缺陷,提高了合金性能;Pr的加入对合金有固溶和强化相强化作用,β-Al_(11)Pr_3强化相具有较高的高温稳定性能,提高了合金的高温性能。     

固溶处理对AM60B+XRE及AZ91D+XRE 镁合金性能的影响

研究了添加少量富铈混合稀土的AM60B+xRE及AZ91D+xRE合金(x=0.4、0.8、1.2、1.6和2.0%,质量分数)固溶处理后的显微组织与机械性能.结果表明,添加混合稀土能显著提高合金的抗拉强度σb和屈服强度σ0.2,固溶处理明显提高AZ91D+xRE合金的强度;AM60B+xRE及AZ91D+xRE合金的铸态组织由α(Mg)固溶体、杆状Al11RE3相、颗粒状Al10Ce2Mn7相以及网状Mg17Al12相组成,经过固溶处理后,网状Mg17Al12相完全溶解,只剩下热稳定性较高的Al11RE3相和Al10Ce2Mn7相,随固溶时间的延长,其形态略有改变.AM60B+xRE合金拉伸试样断口呈带局部韧窝的准解理断裂形式,而AZ91D+xRE合金则呈现沿晶断裂+解理断裂的混合断口形态.     

Mg_2Si/AZ91D复合材料阻尼性能

以AZ91D镁合金为基体,采用搅熔铸造法将球磨后的粉煤灰漂珠颗粒加入到熔融态基体中,设置球磨漂珠质量分数(2%、6%和10%)和搅拌时间(3min和6min),成功制备了Mg2Si/AZ91D复合材料。采用金相分析、XRD分析和动态机械热分析等方法研究了铸态和固溶态Mg2Si/AZ91D复合材料的显微组织、成分及阻尼性能。研究表明:与AZ91D镁合金相比,加入球磨漂珠颗粒后制备的Mg2Si/AZ91D复合材料中生成了Mg2Si相,而且随着漂珠质量分数的增加,Mg2Si相呈现不规则形状,固溶后Mg2Si相呈现均匀块状。随着漂珠质量分数的增加,Mg2Si/AZ91D复合材料的阻尼性能越好,搅拌时间6min制备的复合材料阻尼性能高于搅拌时间3min制备的复合材料的阻尼性能,并且固溶态的阻尼性能优于铸态。在室温下,Mg2Si/AZ91D复合材料阻尼性能可用位错理论来解释。     

Sb变质Mg-10Al合金的组织与力学性能

研究了不同Sb含量的Mg-10Al合金的微观组织及在室温和150℃高温下的力学性能。结果表明,加入适量的Sb,Mg-10Al合金中生成了弥散分布的针状Mg3Sb2相,α-Mg初晶显著细化,抑制了网状共晶组织的形成。当Sb含量为0.5%(质量分数)时,组织细化效果最佳。随着Sb含量的增加,室温及高温下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率先升高后降低,均在Sb含量为0.5%(质量分数)时获得最佳综合性能。Mg-10Al-0.5Sb合金在150℃的抗拉强度为180MPa、伸长率为19%,比Mg-10Al合金分别提高了30%和90%。此外,在150℃条件下,含Sb合金仍保持了与其在室温下相当的强度,而未添加Sb的Mg-10Al合金的强度则明显下降。     

石墨烯纳米片/AZ91镁基复合材料的显微组织与力学性能

采用铸造工艺制备了石墨烯纳米片(GNPs)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对复合材料的微观组织、界面结合和断口形貌进行了表征和分析,讨论了复合材料的强化机理。结果表明:石墨烯纳米片可有效细化镁基体的晶粒组织,在添加少量石墨烯纳米片时(0.1%),复合材料的屈服强度、延伸率和显微硬度分别为(164±5)MPa、(7.7±0.1)%和(74.2±2)HV,比基体分别提高了37.8%、13.2%和24.7%。GNPs与镁基体形成了强界面结合,这更有利于发挥应力转移强化、细晶强化等作用,提高镁合金强度、塑性等力学性能。     

SiCP/AZ91复合材料的显微组织、力学性能及强化机制

通过搅拌铸造工艺制备出SiC_P体积分数分别为2%、5%、10%和15%的4种5 μm SiC_P/镁合金（AZ91）复合材料。对5 μm SiC_P/AZ91进行了固溶、锻造和热挤压。通过与AZ91对比,研究了SiC_P对AZ91基体热变形后显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：SiC_P/AZ91热变形后的晶粒尺寸取决于SiC_P的体积分数。SiC_P的体积分数由0%增加到10%时,SiC_P/AZ91热变形后的平均晶粒尺寸减小;当SiC_P颗粒继续增加到体积分数为15%时,平均晶粒尺寸反而增大。SiC_P的加入能显著提高AZ91的屈服强度和弹性模量,并随颗粒体积分数的增加而增大。SiC_P对AZ91基体的强化作用主要源于位错强化、细晶强化和载荷传递作用,其中,细晶强化对屈服强度的贡献最大。     

Microstructures and mechanical properties of AZ91 alloy with combined additions of Ca and Si

Ca and Si additions to AZ91 alloy have been investigated and the results show that addition of Ca or Ca combined with Si resulted in the refinement of the as-cast microstructure, increase the thermal stability of β phase and the inhibition of discontinuous precipitations. Small amounts of Ca added to the AZ91 alloy mainly dissolved into β phase and raised the thermal stability of the phase, thus strengthening the alloy at elevated temperatures. Combined additions of Si with Ca to the AZ91 alloy were more effective on increasing the tensile strength at both ambient and elevated temperatures. The creep resistance of the alloy was also improved significantly in the alloy with Ca and Si additions. The creep rate of the alloy containing 0.3% Ca and 0.6% Si, tested at 473 °K and 50 MPa, was one order of magnitude lower than that of the base alloy (without Ca and Si addition). The mechanism of mechanical properties improvement caused by Ca and Si was also discussed.     

Microstructures and mechanical properties of ultrafine-grained Ti/AZ31 magnesium matrix composite prepared by powder metallurgy

The microstructure of ultrafine grain for magnesium alloys can result in drastic enhancement in their room temperature strength, but the issue of low strength at elevated temperature becomes more serious as well due to grain boundary slide. Here ultrafine-grained Ti/AZ31 magnesium matrix composites with high strength at both room and elevated temperature were prepared by vacuum hot pressing and subsequent hot extrusion. The microstructure of the composite samples before and after consolidation processing was characterized, and the mechanical properties of the as-consolidated bulk samples were measured at room and elevated temperatures. The results indicate that after extrusion ultrafine-grained magnesium alloys were obtained and Ti particulates with particulate size of ～310?nm disperse in Mg matrix. The magnesium grain of AZ31-15at.%Ti grows from 66?nm to 800?nm. Meanwhile, the relative densities of Ti/AZ31 composites are higher than 99%. The yield strength (YS) of extruded AZ31-15at.%Ti composite at room temperature is 341?MPa, being 2.4 times higher than original AZ31 alloy. Theoretical estimation shows that remarkably enhanced room-temperature mechanical strength attributes to grain boundary strengthening with the contribution ratio of 74%. In addition, the peak stress of extruded AZ31-15at.%Ti composite at 573?K is 82?MPa and ultrafine Ti dispersions are responsible for the enhanced strength.     

Sb对Mg-5Al-2Sr合金组织和性能的影响

采用表面活性元素Sb微合金化的方法制备了Mg-5Al-2Sr-xSb(x=0,0.3,0.6,1.0)合金,通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等方法研究了Sb含量对Mg-5Al-2Sr合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,Mg-5Al-2Sr-xSb合金铸态组织主要由枝晶α-Mg、沿晶界或分布在枝晶间的层状或离异共晶的Al4Sr相、块状三元Mg9Al3Sr相(τ相)和颗粒状SbSr2相组成,随着Sb含量的增加,Sb-Sr2相的数量逐渐增多,τ相逐渐减少.Sb的质量分数为0.6%时,断续分布的Al4Sr相和细小弥散分布的Sb-Sr2相能够提高Mg-5Al-2Sr合金的室温和高温(150℃)机械性能.     

碳纳米管-Ti3AlC2/AZ91D复合材料的微观组织及力学性能

采用化学镀铜的方法对增强相碳纳米管(CNTs)和Ti₃AlC₂进行表面改性,热压烧结制备了CNTs-Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料,研究了其微观组织和力学性能的变化及增强机制。结果表明:CNTs-Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料内部主要物相为CNTs、Ti₃AlC₂、Mg和Al₁₂Mg₁₇,增强相均匀分布在基体内,在增强相与基体的界面处存在U相(MgAlCu),使二者界面结合良好。当增强相CNTs 和Ti₃AlC₂含量分别为1wt%和25wt%时,较镁合金AZ91D,CNTs-Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料的弹性模量、拉伸强度、屈服强度和延伸率分别提高了120.30%、25.72%、126.50%和36.84%,弯曲强度和压缩强度分别为337.92 MPa和436.27 MPa。CNTs-Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料的断裂方式表现为脆性断裂,其强化机制主要为热配错强化、Orowan强化和细晶强化机制。      

Mg-TiB2中间合金和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究了粉末原位合成法制备的Mg-50%TiB2(质量分数,下同)中间合金的组织和结构,以及Mg-50%TiB2和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,1.4%(Mg-50%TiB2)中间合金和0.1%Sr的复合添加可使AZ91D镁合金的α-Mg晶粒尺寸由基体合金的240μm降至49μm。通过面错配度计算证实TiB2可成为初生-αMg的良好异质核心。加入碱土元素Sr引起合金成分过冷度增加,从而激活固/液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。