AM50-x(Zn,Y)镁合金的显微组织、力学性能与凝固行为

将Zn和Y元素以原子比为6∶1的形式加入AM50合金中,并采用金属型铸造成形,利用OM,SEM,EDS,XRD,热分析法及拉伸实验研究了AM50-x(Zn,Y)(x=0,2,3,4,5,质量分数,%)合金的显微组织、凝固行为及力学性能.结果表明:向AM50合金中按原子比为6∶1的形式加入Zn和Y元素后,组织得到明显细化,组织中并未形成Mg3Zn6Y准晶相,而是形成了颗粒状的Al6YMn6相和细小的Al2Y相,其中Al6YMn6相尺寸随着Zn和Y元素含量的增加而增大;当x≥3时,在组织中b相的周围逐渐形成层片状的F-Mg21(Zn,Al)17相,且其数量逐渐增加.热分析结果表明,F-Mg21(Zn,Al)17相约在354℃通过包晶反应形成,其中a-Mg和b相析出温度随着x的增加而降低.由于Al6YMn6相、Al2Y相和F-Mg21(Zn,Al)17相的形成,使得b相的尺寸减小、数量减少;当x=4时,合金组织最为细小,且合金力学性能达到最优,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为206.63 MPa,92.50 MPa和10.04%.     

Mg-x％Zn-(Al)合金显微组织及力学性能

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和万能力学试验机研究了Mg-x％Zn(5、7、9、15和20％)二元合金和Mg-7Zn-4Al合金的显微组织及力学性能.结果表明:Mg-Zn合金铸态显微组织主要由α-Mg和沿晶界分布的Mg7Zn3共晶相组成.随着Zn含量的增加,Mg-Zn二元合金的抗拉强度呈先上升后下降的趋势,而伸长率呈逐渐下降的趋势.当Zn含量为7％时,合金的抗拉强度达到最大,为213.3 MPa;当Zn含量高于9％后,合金的抗拉强度和伸长率急剧下降.在Mg-7Zn基体合金中添加4％Al后,合金的显微组织主要由oα-Mg和Mg32(Al,Zn)49三元共晶相组成.合金的铸态力学性能相对于基体有所下降,但是热处理后抗拉强度得到显著提高,为305 MPa,相对铸态提高了57.8％.Mg-Zn合金中添加A1元素有利于合金的热处理强化.     

Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu合金铸态及其均匀化组织

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)及其附件能谱仪(EDX)研究Al-(7.8~9.0)Zn-1.6Mg-(1.0~2.2)Cu铝合金的铸态及其均匀化组织。结果表明:该铝合金的铸态凝固组织由α(Al)基体+Mg(Zn,Al,Cu)2非平衡共晶相组成;铸态组织中粗大非平衡共晶组织的体积分数随着Zn含量的增加而增大,且伴随其周围析出的条状、细小Mg(Zn,Al,Cu)2粒子也逐渐增多、粗化;当Cu含量(质量分数)为1.0%、1.4%、2.2%时,铸态组织晶内的独立第二相分别为T(Al2Zn3Mg3)相、S(Al2CuMg)相、T(Al2Zn3Mg3)相+θ(Al2Cu)相;各成分合金经过(470℃,24h)均匀化处理时,基体中仅剩下均匀化过程无法消除的尺寸较小、数量较少的初生富Fe相。     

Stability of supersaturated solid solution of quenched Al–X(X 5 Zn,Mg, Cu) binary alloys

In this study, the changing trend of crystal-lattice constant and the influential factors of the stability of supersaturated solid solutions with various alloying additions in the Al–X(Zn, Mg, Cu) binary alloys were investigated. The samples were analyzed using X-ray diffraction(XRD),X-ray absorption fine structure(XAFS), and scanning electron microscope(SEM). It is found that the addition of Cu causes the largest change of crystal-lattice constant of the Al–xCu supersaturated solid solution binary alloy. The most dramatic change occurs in the initial stage of Cu addition.The change is stabilized thereafter. Also, at the same alloying element addition to the Al–X(X = Zn, Mg, Cu)binary alloys, the Al–xCu is the most unstable system.Influential factors of the stability include the lattice constant change and the type of alloying element. The larger the lattice constant changes, the more unstable the supersaturated solid solution is. The alloying element, easy to aggregate, often leads to the solid solution less stable.     

Phases and microstructures of high Zn-containing Al–Zn–Mg–Cu alloys

Phases and microstructures of three high Zncontaining Al–Zn–Mg–Cu alloys were investigated by means of thermodynamic calculation method, optica microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM)energy dispersive spectroscopy(EDS), X-ray diffraction(XRD), and differential scanning calorimetry(DSC) analysis. The results indicate that similar dendritic network morphologies are found in these three Al–Zn–Mg–Cu alloys. The as-cast 7056 aluminum alloy consists of aluminum solid solution, coarse Al/Mg(Cu, Zn, Al)_2 eutectic phases, and fine intermetallic compounds g(MgZn_2). Both of as-cast 7095 and 7136 aluminum alloys involve a(Al)eutectic Al/Mg(Cu, Zn, Al)_2, intermetallic g(MgZn_2), and h(Al_2Cu). During homogenization at 450 °C, fine g(MgZn_2) can dissolve into matrix absolutely. After homogenization at 450 °C for 24 h, Mg(Cu, Zn, Al)_2 phase in 7136 alloy transforms into S(Al_2Cu Mg) while no change is found in 7056 and 7095 alloys. The thermodynamic calculation can be used to predict the phases in high Zncontaining Al–Zn–Mg–Cu alloys.     

Mg-(8-14)Zn-3Al合金显微组织与凝固行为的研究

利用OM、XRD、DSC和SEM等方法研究了Zn含量对铸态Mg-(8-14)Zn-3Al镁合金显微组织与凝固行为的影响。结果表明:Mg-(8-14)Zn-3Al合金的铸态组织由α-Mg相、颗粒状或骨骼状的ε-Mg Zn相以及狭长块状的τ-Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相组成。随着Zn含量的增加,合金中ε-Mg Zn相和τ-Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相增多,沿晶界呈连续网状分布,且合金的平均晶粒尺寸呈减小趋势。与此同时,Zn含量的增加使得Mg-(8-14)Zn-3Al合金中α-Mg相和第二相析出温度降低、合金的凝固温度区间减小。Mg-(8-14)Zn-3Al合金凝固路径相同。Zn含量的增加使得合金中显微疏松由分散状态转变为条形的聚集状态。     

Mg-Zn-Al三元系富镁角在300°C的相平衡(英文)

采用平衡合金法,利用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析,确定Mg-Zn-Al三元系富镁角300°Cα-Mg相平衡关系和相组成。结果表明:在富镁角存在3个三相区:α-Mg+Mg17Al12(γ)+Al5Mg11Zn4(φ),α-Mg+Mg32(Al,Zn)49(τ)+Al5Mg11Zn4(φ)和α-Mg+MgZn+Mg32(Al,Zn)49(τ)。与α-Mg相平衡的金属间化合物都具有很大的成分范围,并非呈线性。同时Zn和Al都能够溶解在α-Mg固溶体中,使金属间化合物达到相平衡。     

Al/Zn比对Mg-Al系镁合金组织及力学性能的影响

用金相显微镜、电子万能试验机、显微硬度仪等研究不同Al、Zn含量及Al,Zn比对MB1变形镁合金组织及力学性能的影响.试验结果表明,当含Al量相同时,随Zn含量增加, (即随Al/Zn比减小)晶粒尺寸呈先减小后增大再减小趋势.含Al量为2%和8%时,随Al/Zn比减小,抗拉强度先增大后减少,而Al量为5%时,随Al/Zn比减小抗拉强度先减小后增大.当Al/Zn=2/5时,抗拉强度达最大值240MPa.含Al量为2%和5%时,随Al/Zn比减小,伸长率逐渐降低.当含Al量为8%时,随AFZn比减小,伸长率先下降后上升.当AI/Zn=1(2A12Zn)时,伸长率达最大值7.175%.     

Mg-Zn-Al三元系富镁角335°C等温截面(英文)

采用平衡合金法,利用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析,系统地研究了Mg-Zn-Al三元系富镁角335°C的平衡相组成及其成分。从实验上证实,α-Mg固溶体并不与Mg32(Al,Zn)49(τ)三元金属间化合物或q准晶相平衡,而仅与一个三元化合物Al5Mg11Zn4(φ)相平衡。获得了φ相在335°C的整个成分范围,即:52.5%~56.4%Mg、13.6%~24.0%Al、19.6%~33.9%Zn(摩尔分数)。Al在Mg Zn相中的固溶度远大于在Mg7Zn3相中的固溶度,其最大值可达8.6%Al(摩尔分数)。Al和Zn可以同时固溶在α-Mg固溶体中。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金的热力学计算(英文)

采用相图计算方法对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金进行相分数以及凝固路径的热力学计算,并采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)方法对Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu合金进行组成相分析。结果表明,η(MgZn2)受Zn和Mg含量的影响,在Zn含量分别为9.6%,9.4%,8.8%的Al-xZn-1.7Mg-2.3Cu合金中η(MgZn2)含量分别为10%,9.8%,9.2%,同时通过计算得到了θ(Al2Cu)+η(MgZn2),S(Al2CuMg)+η(MgZn2)和θ(Al2Cu)+S(Al2CuMg)+η(MgZn2)相的Mg合金成分区间。Al-9.2Zn-1.7Mg-2.3Cu-Zr合金依次非平衡地析出Al3Zr、α(Al)、Al13Fe4、η(MgZn2)、α-AlFeSi、Al7Cu2Fe、θ(Al2Cu)、Al5Cu2Mg8Si6和β-AlFeSi。组织分析结果表明,合金主要由α(Al),η(MgZn2),θ(Al2Cu)和Al7Cu2Fe组成,计算结果可以预测合金中存在的主要析出相。     

稀土元素镧对AZ91镁合金显微组织及硬度的影响

研究了稀土镧对AZ91合金的显微组织和硬度的影响.结果表明:加入稀土镧后,AZ91合金铸态晶粒细化,且Mg17Al12相减少;大部分镧与铝结合生成高熔点、高热稳定性的针状稀土相(Al11La3),从而改善晶界相的分布,提高铸态宏观硬度;固溶 时效处理后,在晶界处析出片层状Mg17Al12相.随时效时间的延长,硬度进一步增加.     

稀土铈对AZ61变形镁合金组织和力学性能的影响

研究了不同稀土铈含量对AZ61合金显微组织和力学性能的影响.实验发现:加入稀土铈后,AZ61合金铸态组织的β相变少、变细,铸态晶粒细化;大部分铈与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相Al4Ce;在热挤压和退火过程中,Al4Ce能够阻碍晶粒或亚晶粒的长大,使晶粒细化.适量的稀土铈提高了挤压态合金的强度、延伸率和显微硬度;而过量的稀土铈则会导致AZ61合金的性能下降;含1.0%稀土铈的挤压态合金可得到最高的抗拉强度308.1MPa、最高屈服强度180.1MPa、最大的显微硬度HV80.5和最高的延伸率14.2%;所有试验合金的断裂方式是解理断裂.     

Sb对镁合金组织和力学性能的影响

借助SEM、XRD等现代分析技术分析了Sb含量为0.4%时对镁合金组织和力学性能的影响,研究了Sb对镁合金的强化机理.结果表明,Sb可以细化AZ91D镁合金的组织、改善Mg17Al12相形态和分布,并生成新的强化相Mg3Sb2;Sb在稀土阻燃镁合金中,可以减少棒状Al11RE3相,并形成颗粒状CeSb相,使镁合金的抗拉强度提高.     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合材料涂层.借助SEM、TEM和XRD等技术分析了涂层的微观组织结构,通过测定涂层电极电位、盐雾实验和磨损实验研究了涂层的耐腐蚀性能和耐磨性能.结果表明,Al/Al_2O_3涂层的相组成主要为Al、Al_2O_3、Mg_(17)Al_(12);Al_2O_3颗粒均匀镶嵌在Al基体中;Mg_(17),Al_(12)主要分布于涂层与镁合金基材的界面处.与镁合金相比,Al/Al_2O_3涂层具有更高的耐腐蚀和耐磨损性能.     

Sr对AZ31B镁合金微观组织和腐蚀性能的影响

研究了Sr对AZ31B镁合金显微组织和腐蚀性能的影响。当AZ31B中加入的Sr含量大于0.3%时,合金组织中β相(Mg_(17)Al_(12))减少,分布更加弥散和均匀,并且在晶界上形成了断续网状分布的Al_4Sr相,合金组织明显细化。当AZ31B中加入的Sr含量达到0.9%时腐蚀速率下降为AZ31B的50%。但Sr含量达到1.2%时,晶界处出现共晶组织呈断续网状分布,合金晶粒再度增大。     

Al_2Sr和Mg2sr相结构稳定性与弹性性能的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的CASTEP和DMOL程序软件包,计算了Mg_(17)Al_(12),Al_2Sr和Mg_2Sr柏的结构稳定性、弹性性能和电子结构.合金形成热和结合能的计算结果显示,Al_2Sr具有最强的合金化形成能力和结构稳定性.Gibbs自由能的计算结果表明,随着温度的升高,Mg_(17)Al_(12),Al_2Sr和Mg_2Sr的结构稳定性发生了变化,在实际工作温度高于423 K以上时,Al_2Sr的结构稳定性最好,Sr合金化Mg-Al基合金形成Al_2Sr有利于提高镁合金的高温抗蠕变性能.体模量(B)、弹性各向异性系数(A)、Young's模量(E)、剪切模量(G)和Poisson比(v)的计算结果表明,Mg2Sr为延性相,而Mg_(17)Al_(12)和Al_2Sr为脆性相,Mg_2Sr的塑性最好.态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明,Al_2Sr结构最稳定的原因主要源于体系存在强烈的共价键作用,而Mg_(17)Al_(12)结构隐定性优于Mg_2Sr是体系中离子键与共价键共同作用的结果.     

镁基准晶中间合金对AZ91组织和性能的影响

研究了镁基准晶中间合金和固溶处理工艺对AZ91合金显微组织和力学性能的影响.结果表明：随镁基准晶中间合金的加入AZ91的冲击韧性有显著的提高,当准晶中间合金增加到5.2%时,冲击韧性达到峰值,与基体合金相比提高了将近一倍;硬度也有提高.固溶处理（28 h）后,Mg17A112相基本溶解,黑色的颗粒状准晶相在固溶处理过程中保持稳定而未溶解.固溶处理对合金的硬度影响不太明显.     

AZ31镁合金表面Al合金化层的制备与性能研究

为提高镁合金表面的耐蚀性,采用热喷涂技术在AZ31镁合金表面制备铝涂层,并利用脉冲钨极氩弧表面熔覆的方法进行表面重熔,获得富铝的合金化层,分析了合金化层的组织结构和性能。研究结果表明:在AZ31镁合金表面的铝合金化层中存在典型的树枝晶结构,含有金属间化合物Mg2Al3,Mg17Al12以及α-Mg和Al固溶体。显微硬度测试表明,铝合金化可使AZ31镁合金表面硬度由HV50左右提高到HV200左右。极化曲线测试表明,合金化层提高了镁合金表面的耐蚀性。     

热处理对轧制AM50+xCa组织及力学性能的影响

研究了固溶、时效对轧制AM50＋xCa（x=0.1％，2％，质量分数）镁合金组织和力学性能的影响。结果表明：合金轧制后，随着固溶时间的增加，Mg17Al12相通过原子扩散弥散嘲溶到镁基体中；而Al2Ca相比较稳定，部分变细，逐渐断开并出现球化现象。随着时效时间的增加，Mg17Al12相以细粒状从过饱和的镁基体中析出；而Al2Ca相比较稳定，其数量和形状变化极小。固溶处理后，合金硬度和拉伸强度有所下降；时效处理后，合金硬度增加到峰值后下降，拉伸强度略有升高。固溶、时效处理肟轧制AM50和AM50＋1Ca镁合金的颦性有所增加；而轧制AMSO＋2Ca镁合金固溶后塑性有所增加，时效后塑性有所下降。