热变形含镁Zn-Cu-Ti合金组织特征、力学性能和耐腐蚀性能

本文采用挤压加轧制的方法制备Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金板材，并探讨其组织演变过程、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：挤压变形后Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金呈细小的等轴晶形貌，Zn基体中存在微米级TiZn3和MgCuZn颗粒相以及纳米级CuZn5颗粒相。轧制变形促使合金的晶粒发生长大，并且晶粒尺寸较为不均匀。随着轧制变形量的增大，基体形变诱导晶内更多MgCuZn颗粒相的析出。轧制变形后合金的强度和延伸率均呈降低趋势，抗拉强度从142.7MPa降低到不到110MPa，这主要归因于晶粒的长大和脆性第二相的增多。不过，轧制变形有助于合金耐腐蚀性能的提高，轧制态合金具有较低的腐蚀电流密度(25.47×10-5Amp/cm2)和较高的腐蚀产物层电阻(166.7Ω/cm2)。     

添加钛对Al-25Zn-3Cu和Al-25Zn-3Cu-3Si合金的结构、力学、摩擦学和腐蚀性能的影响（英文）

为了研究晶粒细化对新开发的Al-25Zn-3Cu基合金性能的影响,采用金属型铸造法制备Al-25Zn-3Cu、Al-25Zn-3Cu-0.01Ti、Al-25Zn-3Cu-3Si和Al-25Zn-3Cu-3Si-0.01Ti合金。用扫描电镜(SEM)观察合金的显微组织,分别用布氏硬度法和拉伸试验测定合金的硬度和力学性能,用球盘式摩擦试验机研究合金的摩擦学特性,用电化学腐蚀实验装置研究合金的腐蚀性能。结果显示,A1-25Zn-3Cu三元合金的显微组织含有α、α+η和θ(Al_2Cu)相。添加3%Si(质量分数)的A1-25Zn-3Cu合金显微组织中形成硅颗粒。添加0.01%Ti(质量分数)的Al-25Zn-3Cu和Al-25Zn-3Cu-3Si合金的晶粒尺寸分别减小约20%和39%,硬度分别从HRB130和HRB141增加到HRB 137和HRB 156,合金的屈服强度分别从278 MPa和320 MPa增加到297 MPa和336 MPa,抗拉强度分别从317 MPa和334 MPa增加到340 MPa和352 MPa。随着钛含量的增加,合金的耐磨性提高,但耐腐蚀性降低。     

轧制及热处理对7055铝合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、材料试验机和电化学工作站等研究了轧制变形量和均匀化工艺对7055铝合金组织与力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明，随着均匀化温度的升高，组织趋于均匀，第二相减少；最佳均匀化处理工艺为400℃×10 h+460℃×24 h,经均匀化处理后，合金组织主要由α-Al基体、MgZn₂和Al₂CuMg相组成，轧制处理并未改变合金相组成。同时，随着轧制变形量的增加，合金硬度先增大后减小，强度和耐腐蚀性能提高。变形量为40%时，合金硬度(HV₅)达到峰值211.4;变形量为50%时，合金抗拉强度和屈服强度分别达到峰值618.6 MPa和610.3 MPa。     

Cu和Ce对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响

本文通过光学显微镜、拉伸试验机对比研究了Ce、Cu元素对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cu、Ce元素对铸态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金晶粒细化效果并不明显,但经350℃热变形后,能显著细化挤压态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金的晶粒组织,其中Ce细化晶粒的效果更加明显,而且Ce能够抑制合金的动态再结晶。此外,Cu、Ce元素的添加均能提高Mg-1.5Zn-0.2Mn合金沿ED和TD方向的屈服强度和抗拉强度,其中Ce元素提高幅度更大,Mg-1.5Zn-0.2Mn-0.2Ce合金ED、TD方向屈服强度分别为185 MPa和162 MPa。与此同时,这两种元素还可以改善Mg-1.5Zn-0.2Mn合金板材强度的各向异性,其中Cu元素的改善效果更明显。     

Mn含量对铸造Mg-Zn-Cu合金组织和性能的影响

采用电磁感应熔炼制备了Mg-8Zn-0.5Cu-xMn系列合金,探究了Mn含量对合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金组织主要为α-Mg+MgZn_2和MgZnCu相,经过固溶处理后大部分Zn元素被固溶进基体,在晶界处残留少量Mg(Zn,Cu)_2相,经双级时效处理后第二相分布更为致密。随着Mn含量提高,合金晶粒尺寸明显细化。随着Mn含量增加至1%,合金中Mn元素团聚成富Mn颗粒。时效态的Mg-8Zn-0.5Cu-0.5Mn合金表现出良好的综合性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为130MPa、228MPa和6.8%。     

中间形变热处理对7050铝合金再结晶组织和力学性能的影响

研究了中间形变热处理热轧变形量对7050铝合金再结晶组织和性能的影响。结果表明,当热轧变形量达到20%时,轧制试样中大部分晶粒形貌基本保持原始形态,合金开始发生再结晶;热轧变形量达到50%时,晶粒发生较大程度的均匀变形,再结晶过程在大范围内发生;当变形量达到80%时,试样发生完全再结晶。经过中间形变热处理的试样力学性能有明显提升,屈服强度提高50～95 MPa,抗拉强度提高70～113 MPa。随着变形量的增大,合金的抗拉强度和屈服强度增大。     

Y含量对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物镁合金组织及性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了 Y含量对铸态Mg-1.8Zn-1.8Gd-xY-0.4Zr合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:合金的组织主要由α-Mg基体、(Mg,Zn)3(Gd,Y)相、Mg12Zn(Gd,Y)相以及Mg3Zn3(Gd,Y)2相组成;随着Y含量的增加,Mg12Zn(Gd,Y)相逐渐增多.当Y含量在1～4 mass％范围内,合金的力学性能及耐腐蚀性能均呈先上升后下降趋势,在Y含量为2 mass％时,Mg-1.8Zn-1.8Gd-2Y-0.4Zr合金的综合性能较好,其抗拉强度达最大值,为(187.4±5.6)MPa,屈服强度和伸长率分别为(101.8±4.5)MPa和(16.7±0.9)％,质量损失腐蚀速率达最小值,为 0.859 mm/year.     

中间形变热处理对7050铝合金再结晶组织和力学性能的影响

研究了中间形变热处理热轧变形量对7050铝合金再结晶组织和性能的影响。结果表明,当热轧变形量达到20%时,轧制试样中大部分晶粒形貌基本保持原始形态,合金开始发生再结晶;热轧变形量达到50%时,晶粒发生较大程度的均匀变形,再结晶过程在大范围内发生;当变形量达到80%时,试样发生完全再结晶。经过中间形变热处理的试样力学性能有明显提升,屈服强度提高50～95 MPa,抗拉强度提高70～113 MPa。随着变形量的增大,合金的抗拉强度和屈服强度增大。     

Sr对Mg-10Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-10Zn-4Al-0.3Mn为基体合金,分别加入不同含量的Sr元素,制备了3种合金。试验观察可知,Mg-10Zn-4Al-0.3Mn基体合金的铸态组织由α-Mg基体与沿晶界分布的准晶相Q组成。加入Sr后,亚稳态准晶相Q转变为平衡相τ相Mg32(Al,Zn)49与共晶相ε相(Mg51Zn20)。随着Sr添加量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率均呈先上升后下降的趋势,有效提高了合金的拉伸性能。当Sr含量为0.3%时,三者均达到最佳值,抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率分别达到195 MPa、147 MPa和7.4%,同时平均晶粒尺寸也减小到最小值37μm。     

冷轧工艺参数对商业纯钛力学性能和腐蚀性能的影响

在液氮温度和室温下对商业纯钛采用不同的压下量进行轧制,并进行真空退火处理。对试样进行单轴拉伸实验和硬度实验研究其力学性能,采用光学显微镜和扫描电子显微镜研究其微观组织和断口形貌,通过电化学实验研究其耐腐蚀性能。结果表明,冷轧可以显著提升商业纯钛的抗拉强度,变形量为90%时可由原始态的281. 4 MPa提升至848. 4 MPa;断裂伸长率由16. 0%降至4. 0%。同时在80%的变形量下,深冷轧制强度(794. 3 MPa)比室温轧制的抗拉强度(691. 8 MPa)更高。随着变形量的增加,断口形貌显示试样由韧性断裂向脆性断裂转变。退火后发生再结晶,硬度大幅度降低,深冷轧制相对室温冷轧的增强强化效果消失。在人工模拟体液中进行开路电位、极化曲线与电化学阻抗谱测试。结果表明,退火使腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,电荷转移极化电阻减小,退火后纯钛晶粒长大,耐腐蚀性降低。     

热挤压高强度Mg-6Zn-4Y合金(英文)

通过铸造和300℃热加压制备细晶Mg-6Zn-4Y合金,利用XRD、OM、SEM和TEM研究合金组织,并测试其室温拉伸性能。结果表明,合金主要由α-Mg和W相两相组成,挤压态合金具有双峰晶粒尺寸分布;细小晶粒为动态再结晶晶粒,平均尺寸为1.2μm;粗大晶粒(占面积分数的23%)为未再结晶区域,并沿挤压方向被拉长。合金的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(371±10)MPa,(350±5)MPa和(7±2)%,其工程应力—应变曲线有明显的屈服点。合金高强度归因于晶粒细化和W相、纳米沉淀颗粒及强基面织构的增强作用。     

热挤压Zn-2Cu-0.5Zr合金的力学性能与降解行为

针对可降解锌基植入物面临的关键问题,制备了一种兼顾综合力学性能和降解行为的新型热挤压Zn-2Cu-0.5Zr (质量分数,%)合金。该合金的微观组织由Zn基体相、CuZn5相和Zn22Zr相构成。得益于均匀分布的第二相颗粒和基体相晶粒的进一步细化,热挤压Zn-2Cu-0.5Zr合金的综合力学性能显著优于Zn和Zn-2Cu合金,屈服强度、极限抗拉强度和断后延伸率分别提升至192 MPa、213 MPa和61%。此外,基体相晶粒的细化使得热挤压Zn-2Cu-0.5Zr合金表面生成的腐蚀产物层更加均匀致密,因而显著改善了基体的不均匀降解模式。     

超声波功率对半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用超声波辅助半连续铸造工艺制备准φ310 mm的Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭,研究了超声波功率对半连续铸造Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭显微组织与力学性能的影响。结果表明,超声波辅助半连续铸造工艺可以细化铸锭的晶粒和第二相,提高固溶度。超声波功率越大,铸锭的晶粒和第二相越细小,第二相分布更均匀,固溶度越高,拉伸力学性能越高。当超声波功率增大至210 W时,抗拉强度为329.44 MPa,屈服强度为242.34 MPa,伸长率为11.97%。与未施加超声波的铸锭相比,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高5.95%、11.53%和31.25%。     

LPSO堆垛结构转变对挤压态Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y镁合金组织性能的影响

通过改变挤压温度以获得含有不同堆垛结构长周期相(LPSO)的Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y合金,研究LPSO相堆垛结构转变对挤压态合金组织性能的影响规律及其作用机制。结果表明:挤压温度为390℃,合金中有18R和14H 2种堆垛结构的LPSO相,其平均晶粒尺寸为(9.5±3.0)μm,合金的抗拉强度达到280 MPa,延伸率为18.7%;当变形温度达到420℃,合金中18R LPSO相全部转变为14H结构,平均晶粒尺寸大幅细化至(3.1±1.1)μm,合金的抗拉强度和延伸率均得到明显提高,分别达到330 MPa和20.8%;随着挤压温度的进一步提高,合金的平均晶粒尺寸逐渐变大,强度和延伸率开始逐渐降低。由于LPSO相堆垛结构转变和晶粒尺寸变化引起基面织构和柱面织构的强度发生变化,LPSO相形态改变以及晶粒细化是Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y挤压态合金室温力学性能变化的主要因素。     

冷轧对固溶时效Mg-Li合金显微组织及性能的影响

对固溶时效的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金挤压板进行了轧制,采用OM、XRD分析了轧制前后合金显微组织的变化,通过拉伸试验测试了不同变形量下合金的拉伸性能。结果表明,固溶时效合金组织主要由β-Li和少量颗粒状化合物组成,轧制过程中合金内部析出α-Mg、θ-MgLi_2Al以及AlLi等相,并且随着轧制进行,θ-MgLi_2Al相逐渐转变为AlLi相。随着轧制变形量增大,合金晶粒尺寸变大,固溶时效Mg-11Li-3Al-xZr合金的力学性能先升高后降低。Mg-11Li-3Al合金在60%冷变形量时综合性能最好(抗拉强度为242 MPa,伸长率为46%);Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金在40%变形量下综合性能最佳(抗拉强度为255 MPa,伸长率为24%)。     

Zn/Cu质量比对挤压态Mg-Zn-Cu-Ce合金组织和性能的影响

研究了Zn/Cu质量比分别为9:1、2:1、1:1、1:1.5、1:2的挤压态Mg-Zn-Cu-Ce合金的组织与性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对合金的显微组织与相结构进行了分析表征,测试了合金的室温、150、175、200℃的力学性能,研究了合金在200℃/50 MPa条件下的蠕变行为。结果表明,合金主要由α-Mg、Mg Zn Cu、Mg_2Zn_3组成,随着Zn/Cu质量比的减小,合金在晶界处出现灰色Mg_2Cu相。挤压态合金的室温抗拉强度和屈服强度随着Zn/Cu质量比的减小先增大后减小,Cu的增加可以提高合金的高温力学性能。室温下挤压态Mg-8Zn-8Cu-Ce(Zn/Cu=1:1)合金的抗拉强度和屈服强度分别为320和290 MPa,在150℃下,抗拉强度仍高于220MPa。Zn/Cu质量比的减小对提高Mg-Zn-Cu-Ce镁合金的蠕变性能非常明显,但Cu超过一定含量时,蠕变性能下降。Mg-8Zn-8Cu-Ce合金蠕变性能最好,稳态蠕变速率为1.21×10~(-8) s~(-1),100 h的蠕变量仅为0.562%。     

固溶/时效对MA18轧制板材组织和拉伸性能影响

通过OM、SEM、XRD和拉伸试验研究热、冷轧中间固溶/时效处理对MA18镁锂合金轧制板材组织和拉伸性能的影响。结果表明:中间固溶/时效处理的轧制板材(RWQAR)比直接轧制(RR)的MA18合金板材晶粒细小,形成的第二相更多,同时存在明显的Al3(La+Ce)相。中间固溶时效处理可提高MA18合金板材的抗拉强度和屈服强度,但伸长率较直接进行冷轧的板材略微降低。中间固溶时效后的冷轧MA18合金板材拥有最佳的综合拉伸力学性能:抗拉强度207 MPa,屈服强度168 MPa,伸长率39%。     

Cu含量对大应变轧制Al-Cu-Mg合金微观组织及力学行为的影响

采用光学金相显微镜、X射线衍射、拉伸试验、扫描电镜、透射电镜等技术,研究Cu含量对Al-Cu-Mg合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态Al-Cu-Mg合金中存在明显的树枝晶,沿晶界分布着大量块状S(Al_2CuMg)和θ(Al_2Cu)析出相。均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本熔入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,3种Al-Cu-Mg合金中均得到典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相、θ(Al_2Cu)相和T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,沿晶界呈连续而均匀分布。经时效处理后,3种Al-Cu-Mg合金均表现出优异的综合力学性能,Cu含量为2%(质量分数)时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为507 MPa、430 MPa和10.3%;合金的力学性能随着Cu含量的增加呈递增趋势,当Cu含量为4.5%时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为644 MPa、547 MPa和10.5%。     

轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、电子万能试验机和激光导热仪研究了轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:铸态Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金主要由镁基体(α-Mg)和沿晶界分布的LaMg_(12)、CeMg_(12)第二相组成。经过轧制变形后,合金的晶粒细化,力学性能得到改善。当轧制温度相同时,合金的抗拉强度随着轧制道次的增加而提高。当轧制道次相同时,轧制温度越高,合金的抗拉强度越高。在相同的轧制温度下,合金的断后伸长率随着轧制道次的增加先降低后升高。轧制退火态合金的抗拉强度低于轧制态合金,这是由于退火处理后晶粒长大,合金的抗拉强度略有降低。合金在410℃轧制不同道次时的热导率较高,3道次轧制的最高,达146.678 W/(m·K),比铸态合金提高了20.9%。410和450℃轧制退火态合金的热导率相比轧制态的变化不明显。     

CoCrFeNiMo0.2高熵合金的不完全再结晶组织与力学性能

通过深冷轧制再结晶处理,在CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金中实现了典型的不完全再结晶组织,并研究了其对力学性能的影响。对比研究了室温和深冷轧制及热处理后的不完全再结晶组织。结果表明,CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金室温轧制35%(RTR35%)和深冷轧制35%(CTR35%)试样经800℃、30 min退火处理,均产生了由未再结晶的大晶粒和再结晶细小晶粒组成的不完全再结晶组织。深冷轧制能提高合金的再结晶速率,退火后产生的再结晶细小晶粒体积分数更高,更有利于提高合金的加工硬化能力。因此,CTR35%退火试样的屈服强度为539.3 MPa,延伸率为46.8%,与RTR35%退火试样相比,其屈服强度相似,但延伸率提高了30%。