Er和Gd复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响

通过金相、扫描电镜和电子探针等方法研究了稀土Er和Gd复合变质对过共晶Mg-3.2Si合金组织和力学性能的影响,并探讨了其变质机理。结果表明,在过共晶Mg-3.2Si合金中,添加约0.6%的Er时,初生Mg2Si相的尺寸由150μm减小到40μm,其形态由粗大树枝状变为不规则多面体形状;在此基础上,继续添加0.6%的Gd,可获得20~30μm的多面体初生Mg2Si相,变质效果最佳;但稀土添加过量,会出现过变质现象。其变质机理是稀土在初生Mg2Si相表面富集,影响其生长过程并改变其生长方式;合金凝固时,稀土Er、Gd的晶体结构相同,形成了连续固溶体。当加入0.6%的Er和0.6%的Gd时,合金的抗拉强度与伸长率分别达到112 MPa和3.2%。     

Mn对Mg-3.2Si合金组织和力学性能的影响

采用Mn对过共晶Mg-3.2Si合金进行变质处理,主要考察了Mn含量对合金中初生Mg2Si相的变质效果及合金力学性能的影响。结果表明,Mn对过共晶Mg-3.2Si合金中的初生Mg2Si相具有良好的变质效果。当Mn含量为2%(质量分数)时,变质效果最佳,此时初生Mg2Si相呈多边形,平均颗粒尺寸仅为32μm,相比未变质合金降低了56.8%。随着Mn含量的增加,合金的力学性能呈先提高后降低的趋势。当Mn含量为2%时,合金表现出最佳的力学性能,其抗拉强度和伸长率分别达到187 MPa和3.2%,相比未变质合金提高了67.0%和166.7%。     

Er对Mg-5Si合金变质效果和性能的影响

研究了不同Er含量对Mg-5Si合金中初生Mg_2Si相的变质效果的影响,测试了合金的力学性能,并讨论其变质机理。结果表明,加入适量Er能有效变质初生Mg_2Si相。当加入2.0%的Mg-30Er时,变质效果最佳,此时,初生Mg_2Si相的尺寸在15μm以下,其形态从粗大的树枝状转变为多面体颗粒状,并且分布均匀,此时,合金的抗拉强度和伸长率分别为135 MPa和3.8%。     

Sr对Mg-4%Si合金中Mg2Si的变质作用

研究Sr对过共晶Mg-4%Si（质量分数）合金中Mg2Si相的变质作用与机理。Mg-4%Si合金中存在多面体形初生Mg2Si相与汉字状共晶Mg2Si相。添加Al-10%Sr可以明显细化初生Mg2Si相,同时可以将共晶Mg2Si相由汉字状变质为多面体状或者纤维状。对初生Mg2Si相的细化作用主要是由凝固过程中含Sr颗粒的异质形核作用引起的,而对共晶Mg2Si相的变质作用是由在凝固过程中熔体中的Sr原子在Mg2Si晶体生长表面富集,从而改变了其生长优势所致的。     

Gd对Mg-5Si合金组织和力学性能的影响

采用Mg-30Gd中间合金对过共晶Mg-5Si合金进行变质处理,考察了Gd对合金组织与力学性能的影响,并讨论了其变质机理。结果表明,Gd对过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相具有良好的变质作用。当加入2.0%的Mg-30Gd时,变质效果最佳,初生Mg2Si相的平均尺寸减小到25μm以下,其形态大部分为近球状,并且分布均匀,合金的抗拉强度和伸长率也达到了最大值,分别为105 MPa和3.1%。但是,当Mg-30Gd增加到3.0%时,初生Mg2Si相又转变为粗大的树枝晶形态。变质机理与稀土元素富集于初生Mg2Si相生长表面抑制优先生长晶向的生长,以及金属间化合物GdxSiy为初生Mg2Si相生长提供了异质形核核心有关。     

Sr对过共晶Mg-Si合金微观组织的影响

利用Mg-25%Sr中间合金对过共晶Mg-Si合金进行变质处理,研究碱土元素Sr对Mg2Si初晶的变质效果(主要包括形态和尺寸),并讨论其变质机理。研究结果表明:碱土元素Sr对过共晶Mg-Si合金中的Mg2Si初晶可有效变质。初生Mg2Si的尺寸明显降低(平均尺寸由50μm左右降低为20μm左右),其形态由粗大树枝状晶、非规则外形颗粒变化为外形相对规则颗粒。共晶Mg2Si由明显的汉字状变化为呈细短的棒状。其变质机理主要有两点:一是Sr的富集颗粒作为异质形核点诱导更多的初生Mg2Si生长;二是Sr富集于共晶Mg2Si相生长表面,抑制其优先生长晶向的生长。     

Bi含量对Al-Mg_2Si合金的微观组织及拉伸性能的影响

针对国家能源集团煤炭企业的采煤设备部件偶合器力学性能较差的问题,利用金相、XRD和力学性能测试等方法研究了Bi含量对铸态Al-Mg_2Si合金的微观组织及拉伸性能的影响。结果表明,合金元素Bi对合金中的初生和共晶Mg_2Si均具有显著的变质效果。当Bi含量增加到0.3%时,初生Mg_2Si的形貌从粗大尖角多边形变成平角多面体形状,平均粒径从43μm下降至24μm;同时,共晶Mg_2Si相从迷宫状变为短纤维状或点状。当Bi含量超过0.5%时,共晶Mg2Si呈现出过变质现象。Bi可以提高合金的抗拉强度和伸长率;与未变质合金相比,添加0.5%Bi的合金抗拉强度和伸长率分别提高了34.9%和90.5%。     

Ba与富La稀土复合变质对Mg合金显微组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等研究复合添加Ba与富La稀土对Mg-6Zn-4Si合金显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明:Ba与富La稀土的复合添加起到协同变质Mg2Si的作用;当同时添加0.5%Ba和0.5%富La稀土时,变质效果最好,初生Mg2Si变为细小的多边形状,平均尺寸为20μm,共晶Mg2Si呈短杆或颗粒状弥散分布于基体中;此时,Mg-6Zn-4Si合金的室温和高温抗拉强度较基体合金分别提高45.7%和52.4%,伸长率分别提高64.3%和62.5%,腐蚀速率较变质前降低71.8%,腐蚀电流密度减小为3.127×10-5A/cm2,降幅达一个数量级。     

稀土元素Nd对过共晶Mg-Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用

利用光学显微镜、扫描电镜及XRD物相分析研究稀土元素Nd对过共晶Mg-3%Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用与机理。结果表明：随着Nd含量的增加,初生Mg 2 Si粒子的形貌由粗大的树枝状转变为细小的多面体状。当Nd含量增至1.0%时,初生Mg 2 Si粒子被完全细化,尺寸约为10μm。然而,随着Nd含量的进一步增加,初生Mg 2 Si粒子反而又出现了粗化的现象。其变质机理主要是Nd元素富集于初生Mg 2 Si相的生长表面并抑制其优先生长晶向的生长,即中毒效应。当Nd含量超过3.0%时,初生Mg 2 Si粒子中的白色粒子由NdMg 2相转变为NdSi和NdSi 2化合物。因此,适量的Nd元素可以有效地细化初生Mg 2 Si粒子。     

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。     

Sr和P变质对Mg-5Sn-2Si合金显微组织的影响

利用Sr、P及Sr与P复合添加分别对Mg-5Sn-2Si合金进行变质处理,研究了不同Sr含量。不同P含量以及Sr和P复合添加对Mg_2Si变质效果的影响。结果表明:随着Sr含量的增加,共晶Mg_2Si相的形貌逐渐由汉字状向蠕虫状和颗粒状转变,共晶Mg_2Si显著细化,但对初生Mg_2Si相钝化作用有限。在Mg-5Sn-2Si合金中添加P后,P和熔体Mg形成Mg_3P_2,对初生Mg_2Si起到形核核心作用,从而细化初生Mg_2Si,而对细化共晶Mg_2Si相作用不大。P和Sr复合变质后,初晶Mg_2Si尺寸相对单一P变质效果更细小,P和Sr复合变质对合金中的初生Mg_2Si和共晶Mg_2Si具有更好的细化作用。     

变质和细化工艺对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过添加稀土Ho、P、混合稀土、Ca对Mg2Si相进行变质(细化)处理,观察变质(细化)前后材料的组织与力学性能变化,确定合适的变质(细化)剂。结果表明:经不同变质剂变质处理后,材料中初生Mg2Si相尺寸都有所减小,变质效果依次为:稀土Ho变质P和混合稀土复合变质P或混合稀土单一变质Ca细化。经稀土Ho变质处理后,初生Mg2Si相转变为不规则的块状或长棒状,共晶Mg2Si变成纤维状,聚集在初生Mg2Si相周围,初生Mg2Si相尺寸达到16μm左右;经稀土Ho处理后,该合金的力学性能有所提升,抗拉强度提升至180 MPa以上,硬度提升至84HB以上。     

Nd、Ti、B复合变质对Al-18Mg_2Si合金组织与性能的影响

针对Al-18Mg_2Si合金力学性能差的问题,采用OM、XRD、SEM等手段研究单独添加Nd与Nd-Ti-B复合变质处理对Al-18Mg_2Si合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明,经0.25%的Nd变质处理后,初生Mg_2Si尺寸由未变质的65μm减小到26μm,包裹初生Mg2Si的α-Al相数量增加;共晶Mg2Si片间距由未变质的3~5μm降低到1μm,共晶团尺寸减小,数量增加;经0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,初生Mg_2Si尺寸减小到15μm,数量增加1倍。经0.25%的Nd和0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,Al-18Mg_2Si合金的抗拉强度分别提高9.6%和23.6%,伸长率分别提高33%和75%。Nd-Ti-B变质处理效果优于单一Nd变质处理。     

固溶处理对Sr变质镁合金中共晶Mg_2Si的影响

通过重力铸造制备了Sr变质Mg-2Al-Zn-Si合金,研究了Sr对共晶Mg2Si的变质效果,尤其是固溶处理对Sr变质Mg-2Al-Zn-Si合金中共晶Mg2Si的影响,分析了固溶处理对共晶Mg2Si的变质机理。结果表明,Sr对共晶Mg2Si相有明显的变质效果,Mg2Si由粗大汉字状变质为细小棒状或颗粒状;固溶处理对Mg-2Al-Zn-Si合金中共晶Mg2Si有显著的细化作用,汉字状Mg2Si退化为均匀圆球状,但对Sr变质后Mg-2Al-Zn-Si合金中共晶Mg2Si相的球化作用很差。固溶变质机理为Sr固溶于共晶Mg2Si相,改变Mg2Si相的优先生长方向及抑制了Si原子的扩散。     

Ce对Al-18%Si-10%Mg合金显微组织与力学性能的影响

研究了稀土元素Ce对Al-18%Si-10%Mg合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在合金中添加适量的Ce对初生Mg2Si和初生硅都有良好的变质作用。当Ce添加到0.8%时,初生的Mg2Si颗粒由粗大十字状或者不规则的多面体转变成为细小规则的块状,初生硅和共晶硅颗粒的尺寸也减小。随着稀土元素Ce的添加,合金的抗拉强度和硬度均得到了提高,增幅分别为29.7%和15.8%。同时摩擦系数以及磨损量则逐渐降低,降幅分别为10.5%和74.5%。     

Sr添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的腐蚀行为研究（英文）

利用XRD、OM、SEM、EDS、极化曲线测试和浸泡试验分析研究Sr元素添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的显微结构和腐蚀行为。Sr元素的添加能够有效地改善Mg-6Zn-4Si合金中初生及共晶Mg2Si相的形貌和尺寸。随着Sr元素添加量的增加,初生Mg2Si相的尺寸先降低后逐渐增加。Sr元素能够有效地改善合金的耐腐蚀性。当Sr添加量为0.5%(质量分数)时,合金具有最优的耐蚀性,此时表现为最高的腐蚀电位,最低的腐蚀电流密度和腐蚀速率。添加Sr元素后,细小且分散均匀的Mg2Si相是耐蚀性提高的主要原因。过量的Sr添加会形成针状Sr Mg Si新相,降低了合金的耐蚀性。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

以微细Si粉为原料制备Mg-2Si合金的研究

研究了以微细Si粉作为原料制备的Mg-2Si合金的组织及力学性能.结果表明,当Si以微细粉末(≤48 μm)的形式在700 ℃加入到熔体中并保温3 min后浇注,可以获得较为细小的合金组织,其中初生Mg2Si相呈细小的多面体(≤10 μm),共晶Mg2Si杆长度在100 μm以下.当Si以微细粉末的方式加入时,合金熔体中出现大量的富Si区域和贫Si区域,从而在凝固过程中析出细小而数量较多的初生α-Mg相和初生Mg2Si相.二者构成细密的骨架,分割剩余熔体,抑制共晶组织的生长,从而明显提高合金的力学性能.     

P-Sb复合变质对Al-Si合金组织的影响

研究P变质、P-Sb复合变质、Mg含量对Al-Si合金组织及力学性能影响。结果表明,P变质后,初生Si尺寸由40μm减小至20μm,共晶Si长度由20μm减小至12μm,而且分布更均匀,抗拉强度、屈服强度均提高15%。P-Sb复合变质后,初生Si尺寸减小至5μm,共晶Si变为蠕虫状,α-Al枝晶得到细化,与P变质相比,抗拉强度、屈服强度均提高8%。Mg含量增多,激化Sb变质效果,共晶Si变为球体状,初生Si消失、α-Al枝晶更细小,与P-Sb复合变质相比,抗拉强度、屈服强度均提高3%。     

Sb+Ce复合变质对20Mg_2Si/Al-5Si复合材料中初生Mg_2Si相的影响

采用原位合成工艺制备了20Mg_2Si/Al-5Si复合材料,并研究了Sb+Ce复合变质对初生Mg_2Si相的影响。结果表明,当添加0.2%的Sb,随Ce添加量增加,初生Mg_2Si的平均尺寸呈现先减小后增加的趋势,初生Mg_2Si颗粒在0.2%的Sb+0.6%的Ce时最为细小,约为28μm,且分布均匀;0.4%的Sb+xCe复合变质时,有效细化了初生Mg_2Si相,其平均尺寸为30~40μm;0.6%的Sb+xCe复合变质时,初生Mg_2Si颗粒细化效果最佳,平均尺寸为27~31μm,且颗粒圆形度高,分布更加均匀。