Microstructure and Corrosion Resistance of Mg-5Al-1Sr- 2Ca-XY Alloy

研究了稀土元素Y含量的不同对Mg-5Al-1Sr-2Ca合金微观组织和耐腐蚀性的影响。使用对掺法制备了Mg-5Al-1Sr-2Ca-XY(X=0,0.5,0.7,1.0;质量分数,%)合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了该合金。结果表明,随着Y的加入,合金中出现Al2Y新相,合金晶粒得到细化。当Y含量为0.7%时,合金晶粒最细。但是当Y含量大于0.7%时,晶粒变大,并且不规则。通过静态失重测试和极化曲线法研究了合金的耐腐蚀性。发现随着Y的添加提高了合金的平衡电位和腐蚀电位,耐腐蚀性提高。在本实验范围内,当Y含量为0.7%时,合金的耐腐蚀性最好。     

Mg-5Al-1Sr-2Ca-xY合金组织及力学性能

制备了不同Y含量的Mg-5Al-1Sr-2Ca-xY(x=0,1,2,5)合金试样,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、材料试验机等观察测试合金的微观组织和力学性能。结果表明,未添加Y时,合金晶粒大小不均匀,且多呈柱状,晶内有较多的点状化合物;Y含量1%时,晶粒细化、球化且大小较均匀;Y含量2%时,晶粒趋于柱状;Y含量5%时,晶粒形状不规则、大小极不均匀。随Y含量的增加,室温和高温力学性能呈先升后降趋势,最高点为Y含量1%,其室温和高温抗拉强度分别较无Y合金提高了约33.8%和25.4%。     

多通道分流挤压Mg-2Al-1Zn-1Si-0.7Sr-0.5Sb合金的组织与性能

主要研究了Mg-2Al-1Zn-1Si-0.7Sr-0.5Sb镁合金的多通道分流挤压,对比分析了不同挤压比和挤压温度对合金组织与性能的影响。结果表明,当挤压比不变时,随着挤压温度的升高,合金晶粒逐渐长大,合金的抗拉强度逐渐减小;当挤压温度不变时,随着挤压比的增大,合金晶粒逐渐细化,合金的抗拉强度逐渐增大。九组对比试验中,当挤压温度340℃和挤压比25时,多通道分流挤压后的Mg-2Al-1Zn-1Si-0.7Sr-0.5Sb合金的晶粒最细小,焊合区和焊合区以外区域平均晶粒尺寸分别为3.8、13μm,合金抗拉强度达到最大,为290 MPa。     

微量La对Mg-8Al-4Sr-1Y合金组织和性能的影响

以Mg-8Al-4Sr-1Y合金为基础合金,在真空电阻熔炼炉中制备了4组La含量不同的Mg-8Al-4Sr-1Y-x La(x=0,0.01%,0.05%,0.1%)合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、WDW-100k N型拉伸试验机、RWS50型高温蠕变试验机研究了少量稀土元素La对合金组织及性能的影响。结果表明,当合金中添加La元素后,合金组织得到进一步细化,合金中出现了另一种针状高温相Al4La,该相主要分布在晶界,适量的La有利于合金室温抗拉强度及屈服强度的提高,且在70 MPa,200℃条件下,Mg-8Al-4Sr-1Y-0.05La合金100 h的总应变为0.13%。     

Ca对铸态Mg-6Al及Mg-6Al-2Si系合金组织与性能的影响

为了明确不同服役温度下Ca对Mg-Al和Mg-Al-Si系合金性能的影响,采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和力学性能试验机,分别研究了Mg-6Al-0.3Mn-0.5Zn-1.5Sn-0.3Sr-xCa(x=0,0.5%)和Mg-6Al-2Si-0.3Mn-0.5Zn-1.5Sn-0.3Sr-xCa(x=0,0.5%)合金的相组成、显微组织、断口形貌,以及室温和150℃时的拉伸性能。结果表明,Ca的加入会促使CaMgSn和CaMg(Sn,S)i等第二相的生成,产生明显的固溶强化作用,提高合金的室温和高温拉伸性能。Si的加入可显著提高合金的高温性能,但会降低合金的室温性能。因此,Mg-6Al-0.3Mn-0.5Zn-1.5Sn-0.3Sr-0.5Ca合金适用于室温部件,而Mg-6Al-2Si-0.3Mn-0.5Zn-1.5Sn-0.3Sr-0.5Ca合金适用于高温部件。     

稀土Y对铜模快冷Mg-6Al合金组织及力学性能的影响

采用铜模喷铸与真空感应熔炼相结合,研究了Y含量(质量分数)对快冷Mg-6Al合金非平衡凝固组织及力学压缩性能的影响。通过稀土相结构及形貌分析对合金晶粒细化规律进行阐述。结果表明:铜模喷铸Mg-6Al合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由铸态时的200μm降低到24.5μm,同时初生α-Mg相形貌从粗大不规则花瓣状向细小等轴枝晶转变。随Y含量增加,快冷Mg-6Al合金组织出现先细化后粗化趋势,其中添加1%Y时合金中形成方块状或棒状Mg_(24)Y_5相,能够促进异质形核,细化效果最佳,平均晶粒尺寸仅13μm,相应压缩强度高达404 MPa。当Y含量过多时,快冷Mg-6Al-1.25Y合金中Mg_(24)Y_5相易发生团聚,从而弱化组织细化效果。     

Ca含量对Mg-5Al-10Zn-xCa镁合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-10Zn-xCa(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5,质量分数,%)镁合金。通过X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-10Zn-xCa合金主要由α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、MgZn_2和Al_2Ca相组成。当Ca含量从0.25%增加到1.25%时,β-Mg_(17)Al_(12)相由粗大的网状转变为细小的网状分布于晶界上,基体晶粒显著细化,此时合金的室温抗拉强度达到最大值157 MPa,较未加Ca时提高了49.5%;Ca含量继续增加至1.5%,晶粒及β-Mg_(17)Al_(12)相又发生粗化,抗拉强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

固溶+时效态Al-8Zn-2.5Mg-1.5Cu(-0.15Y)合金的室温和低温拉伸性能

通过在室温和-20℃下进行拉伸试验,主要研究了时效时间对Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu(-0. 15Y)合金室温和低温拉伸性能的影响。试验结果表明,添加0. 15%的元素Y可以有效提高固溶+时效(T6)态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu合金室温及低温下的抗拉强度和屈服强度。在5～30 h时效时间内,随时效时间的延长,T6态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu(-0. 15Y)合金的抗拉强度屈服强度先上升后下降,断后伸长率则呈先下降后上升的趋势;与室温下的拉伸性能相比,T6态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu(-0. 15Y)合金在-20℃的抗拉强度和屈服强度较高,而断后伸长率略低。室温拉伸时,T6态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu合金呈现典型的韧性断裂特征,而T6态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu-0. 15Y则呈现韧脆混合断裂特征;当拉伸试验温度为-20℃时,T6态Al-8Zn-2. 5Mg-1. 5Cu(-0. 15Y)合金的断口上均可观察到沿晶断裂特征,表现为韧脆混合断裂。     

挤压对Mg-5Li-5Al-0.6Y合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响

对铸态Mg-5Li-5Al-0.6Y合金进行了热挤压,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了挤压对铸态合金物相和微观组织的影响。通过对挤压前后的合金进行室温拉伸试验和断口形貌分析,研究了挤压对合金力学性能的影响。通过析氢、质量减少、动电位极化曲线和电化学阻抗分析了挤压对合金腐蚀行为的影响。结果表明,挤压细化了Mg-5Li-5Al-0.6Y合金的晶粒,第二相沿挤压方向破碎成更细小弥散的颗粒,使合金的室温抗拉强度和伸长率分别提高至243.33 MPa和7.31%,合金的腐蚀速率(由质量减少计算得到)从17.60 mm·y^-1降低至8.41 mm·y^-1,提高了合金的耐腐蚀性能。     

Ce对Al-Zn-Sn牺牲阳极合金性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、动电位极化、电化学阻抗等方法研究了Ce含量对Al-7Zn-0.1Sn(质量分数,%)合金显微组织和电化学性能的影响。结果表明:Ce可明显细化晶粒,使Al-7Zn-0.1Sn合金从粗大枝状晶向细小等轴晶转变;适量的Ce可有效改善Al-7Zn-0.1Sn合金的电化学性能;随着Ce含量增加,合金电位负移、电流效率逐步提高;当Ce含量(质量分数)为0.5%时,合金具有最好的电化学性能,其电流效率相比Al-7Zn-0.1Sn合金的提高10%。     

Y、Nd对Mg-5Al合金组织和性能的影响

通过微观分析和力学性能测试等方法.研究了Y、Nd对Mg-5Al合金时效组织和性能的影响.结果表明,加入少量Y、Nd后,合金中Al-RE相以粒状(Al2Y,Al2Nd)、棒状和针状(Al2Nd)分布于基体上,Mg17Al12相数量减少,形态弥散细小.研究表明,Mg-5Al合金中加入0.5%的Y、0.5%的Nd及0.5%的Y+0.5%的Nd后,合金的晶粒尺寸由104.5 μm分别降为86.1、83.5、78.6μm;随着Y、Nd的加入,合金的抗拉强度提高、伸长率增加,其中Mg-5Al-0.5Y-0.5Nd合金具有最高的强度和伸长率,分别为225.2 MPa和13.92%.     

微量Nd对Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd医用镁合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、万能材料试验机和电化学试验等方法,研究了Nd含量对Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd(质量分数/%,x=0,1,2)合金微观组织、力学性能及耐蚀性能的影响。结果表明,添加Nd可以细化晶粒,形成颗粒状均匀分布的Mg-Zn-Nd第二相(T相),且第二相体积分数随着Nd含量的增加而增加。室温拉伸试验结果表明,微量的Nd可以提升镁合金的抗拉强度和屈服强度,但伸长率略有下降。利用Hank’s溶液研究合金的降解行为,结果发现,当x=0、1、2时,Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd合金的腐蚀速率分别为0.49、0.39、1.12 mm/a。添加1%的Nd的合金耐蚀性能有所提升,而添加2%的Nd的合金耐蚀性能大幅下降。总体来看,Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-1Nd合金具有最佳的力学和耐蚀性能。     

Yb对Mg-5Al-0．4Mn镁合金显微组织和力学性能的影响

采用金属型铸造方法制备了Mg-5Al-0.4Mn-xYb(x=0,1,3,5,wt.%)镁合金,通过合金成分优化,利用高压压铸法制备了Mg-5Al-0.4Mn-4Yb合金.研究了重稀土元素Yb对Mg-5Al-0.4Mn镁合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明:Yb的添加抑制了Mg17Al12相的生成,合金中主要第二相是分布在晶界处的板条状Al2Yb相,同时随着Yb含量的增加,合金晶粒明显细化,Yb通过细晶强化、弥散强化等提高了合金室温和高温力学性能;高压压铸Mg-5Al-0.4Mn-4Yb合金具有较好的压铸性能和更高的力学性能;从热稳定性、形态、分布等方面讨论了沉淀相对合金性能的影响.     

Nd对Mg-2Ca合金组织和性能的影响

以Mg-2Ca-xNd三元合金为主要研究对象,运用金相分析(OM)、扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)及万能拉伸试验机等多种分析和测试手段,系统研究了稀土元素Nd含量对Mg-2Ca-xNd三元合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明,随着Nd含量的增加,晶粒变得细小,当Nd含量超过2%时,晶粒又开始变得粗大,并且晶界析出相明显增多,晶内析出大量针状Mg-Nd金属间相.Mg-2Ca-xNd合金的抗拉强度先升高后降低,合金的塑性降低.Mg-2Ca-xNd合金的硬度随着Nd含量的增加而增加.     

Nd对铸态Mg-10Gd-0.7Al合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了Mg-10Gd-xNd-0.7Al(x=0,1,1.5,2 mass％)合金,通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机等设备研究了Nd对铸态Mg-10Gd-0.7Al合金组织和力学性能的影响,结合边-边匹配理论讨论了Nd对合金晶粒的细化机理.结果 表明:铸态Mg-10Gd-0.7Al合金的组织由粗大的α-Mg基体、Mg5Gd相和Al2Gd相组成,添加Nd元素后,合金产生了新相Al2Nd和Mg41Nd5,且细化了晶粒;随着Nd添加量的增加,铸态Mg-10Gd-xNd-0.7Al合金的室温拉伸力学性能先升高后降低,当Nd的添加量为1.5 mass％时,合金综合力学性能最好,其抗拉强度为200.32 MPa,屈服强度为175.47 MPa,伸长率为4.43％;加入Nd后,合金的断裂方式由脆性断裂逐渐转变为韧性断裂.     

Ca对Mg-5Al-1Bi合金显微组织和力学性能的影响

使用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪及力学性能测试等试验手段,研究了Ca含量对铸态Mg-5Al-1Bi镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态Mg-5Al-1Bi镁合金由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成,加入Ca后,合金晶粒细化,β-Mg17Al12相的数量减少,由连续变得较为分散。当Ca含量达到3%时,合金中生成新的第二相Al2Ca。高熔点相Al2Ca在高温条件下能钉扎晶界,阻碍晶界滑移,有利于提高合金的高温蠕变性能。合金硬度和屈服强度随着Ca含量的增加而提高,而抗拉强度和伸长率下降。     

n-SiC_p含量对铸态Mg-9Al-1Si镁合金组织和性能的影响

采用半固态搅拌+超声处理的方法制备了Mg-9Al-1Si合金和Mg-9Al-1Si-xn-SiC_p(x=0, 0.5%,1%,1.5%和2%)复合材料,利用OM、SEM及室温拉伸等方法研究了显微组织与力学性能。研究表明,半固态搅拌与超声处理复合法可以将n-SiC_p引入到Mg-9Al-1Si合金中,并实现较为均匀的分布;当n-SiC_p含量超过1%时,n-SiC_p出现少量团聚。随n-SiC_p含量的增加,Mg-9Al-1Si合金的基体晶粒尺寸减小、Mg_2Si相显著细化,β-Mg_17Al_12相尺寸变小,并且由连续网状分布变为不连续网状分布;随n-SiC_p含量增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率呈现先增后减的趋势;n-SiC_p含量为1%时,性能较佳。     

Nd合金化对生物医用Mg-Zn-Sn合金腐蚀性能的影响

将稀土元素Nd添加到Mg-2Zn-3Sn合金中，采用金属型铸造制备了Mg-2Zn-3Sn-xNd(x=0, 0.5, 1, 2,质量分数，%)合金，采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等分析了铸态Mg-2Zn-3Sn-xNd合金的微观组织，应用电化学测试和Hank’s溶液静态浸泡测试研究了其耐腐蚀性能。结果表明，铸态Mg-2Zn-3Sn-xNd合金由α-Mg相、MgSnNd相、Mg₂Sn相和少量的MgZn相组成。与Mg-2Zn-3Sn合金相比，Mg-2Zn-3Sn-xNd合金的晶粒得到明显细化。少量Nd(0.5%、1%)可提高Mg-2Zn-3Sn合金的耐腐蚀性，但当Nd的添加量较高时(2%),电偶腐蚀加剧，合金的耐腐蚀性能降低。Mg-2Zn-3Sn-0.5Nd合金的耐腐蚀性能最佳，说明适量Nd可改善Mg-2Zn-3Sn合金的耐腐蚀性。     

Zr含量对Mg-3Zn-1Y合金显微组织和腐蚀行为的影响

采用传统重力铸造法制备了Mg-3Zn-1Y-x Zr(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、失重和电化学实验研究了Zr含量对Mg-3Zn-1Y显微组织和腐蚀行为的影响。结果表明:Mg-3Zn-1Y主要由α-Mg基质和Mg3YZn6(I)相组成,Zr的加入没有改变第二相的类型。Zr能显著细化晶粒,优化组织结构,提升合金耐腐蚀性。同时,Zr能提升合金基体腐蚀电位,减小腐蚀电流密度,抑制合金腐蚀。失重结果表明,Mg-3Zn-1Y-0.6Zr具有最佳的耐腐蚀性能,达到(0.325±0.042)mm/a。     

Mg-5.5Al-0.5Y-xSm合金的显微组织和力学性能

采用XRD、OM、SEM和EDS等手段研究了Mg-5.5Al-0.5Y-xSm(x=0~2.0%)合金的显微组织和力学性能。实验结果表明,加入适量的Sm后,合金晶粒和Al2Y相得到细化,Mg17Al12相数量减少,同时基体中出现高熔点相Al2Sm相。随着Sm含量的增加,合金的室温(25℃)和高温(150℃和175℃)力学性能先升高后降低,且在Sm含量为1%时达到最佳。