热处理对Mg-6Al-1Nd-1Gd合金组织和蠕变行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等研究了Mg-6Al-1Nd-1Gd合金固溶与时效处理后的显微组织及在200℃和70 MPa条件下的高温压缩蠕变行为。结果表明:固溶+时效处理后Mg-6Al-1Nd-1Gd合金的β-Mg₁₇Al₁₂相几乎完全消失,金属间化合物为Al₂RE(Nd、Gd)相,且在晶界产生偏聚。蠕变后,热处理后合金的金属间化合物有所增加,T4态合金金属间化合物体积分数增加最多,高温蠕变抗力最好,蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.8%及2.333×10^-8 s^-1,较铸态时的4.45%及5.817×10^-8 s^-1分别降低了59.6%和59.9%。     

Gd含量对Mg-7Al-1Si合金组织及蠕变性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析及高温压缩蠕变装置等,研究了稀土元素Gd对Mg-7Al-1Si合金显微组织及蠕变性能的影响。结果表明,适量Gd的加入能明显细化Mg-7Al-1Si合金的晶粒尺寸、改善Mg2Si相的形态,使β相分布更弥散,并提高了合金的抗高温蠕变性能,Gd的加入还使基体中出现新相Al2Gd。Gd含量为1.0%时,合金的组织和成分均匀,细化效果最好,抗高温蠕变性能也最佳。此时晶粒平均尺寸由79.08μm减小到39.12μm,β相含量由10.88%减少到6.98%,同时Mg2Si相形态明显改善,由粗大汉字状变为短杆状及颗粒状,从而提高了合金的抗高温蠕变性能。     

时效处理对Mg-6Al-1Nd-xGd合金组织及高温力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等手段研究了Mg-6Al1Nd-xGd(0,0.5,1,1.5)合金的时效硬化行为及时效处理(T6)对合金高温拉伸性能的影响,结果表明:Gd元素的加入使Mg-6Al-1Nd合金的时效过程延长,随Gd含量的增多,合金在200℃时效时的硬度峰值从28 h延迟到36 h附近,且Gd含量为1%时合金峰值硬度最大,达到HV51.1。T6处理后,合金的强度及塑性都有所提升,Mg-6Al-1Nd-1Gd合金在200℃的抗拉强度为146 MPa,伸长率为22.3%,较铸态分别提高27.5%和29.7%,合金表现出良好的综合高温拉伸性能。     

Mg-2Al合金的高温拉伸性能和变形机制

研究粗晶粒Mg-2Al(质量分数,%)合金板材的高温拉伸性能和变形机制,并研究溶质Al原子对高温变形机制的影响。通过熔炼、浇铸、轧制和热处理等方法制备平均晶粒尺寸为48.35μm的Mg-2Al(质量分数,%)板材。在300~450℃条件下,以恒定拉伸速率1×10-3 s-1和1×10-2 s-1进行拉伸至失效实验,并在4.98×10-5~2.02×10-2 s-1的应变速率范围内进行应变速率变化条件下的拉伸实验。结果表明,纯Mg的应力指数(n)较为稳定,n≈5时,变形机制为位错攀移蠕变。Mg-2Al合金的应力指数呈现3个区域。在高温和低应变速率区域,Mg-2Al呈现出溶质牵制位错蠕变的特征,即应力指数为n≈3.83,蠕变激活能为Q≈141.46 kJ/mol,且当拉伸速率为1×10-3 s-1时,Mg-2Al合金在400和450℃的伸长率均超过100%。     

复合添加Gd与Ca对Mg-7Al-1Si镁合金显微组织及蠕变性能的影响

在Mg-7A1-1Si合金中添加0～2％的(Gd+Ca),制备不同成分的镁合金.利用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射仪、压缩蠕变装置研究添加(Gd+Ca)对Mg-7Al-1Si合金显微组织及蠕变性能的影响.结果表明,(Gd+Ca)的适量加入,能使Mg-7A1-1Si合金a晶粒得到显著细化、Mg2Si相形态得到明显改善、β相分布更为弥散.当(Gd+Ca)加入量为1.0％时,合金的组织均匀,细化效果最好,抗蠕变性能也达到最佳.晶粒平均尺寸由79.08 μm减小到59.06μm,β相含量由10.88％减少到6.80％,硬度由HV66.7提升到峰值HV77.1;蠕变应变量由5.70％减小到1.15％,比未添加(Gd+Ca)时降低了79.8％.     

Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr铸造镁合金的蠕变机制

在ZM-1(Mg-5Zn-0.6Zr)合金的基础上,适量增加Zn的含量并加入重稀土元素Gd,设计了Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr实验合金。采用砂型铸造工艺制备实验合金试样,在不同温度和应力条件下对该实验合金和ZM-1合金的蠕变曲线进行了测试。结果表明:在相同条件下,Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr实验合金的稳态蠕变速率较ZM-1合金的降低了一个数量级;当施加应力为40 MPa时,实验合金的蠕变激活能Q200-250℃=142.0 kJ/mol,接近镁的自扩散激活能,蠕变受位错攀移控制,而ZM-1合金在相同应力下蠕变激活能Q200-250℃=88.5 kJ/mol,接近镁的晶界扩散激活能,蠕变受晶界滑移控制。合金在200℃条件下的应力指数n=4.21,而ZM-1合金的应力指数n=2.21。因此,认为加入重稀土元素Gd后实验合金的蠕变机制发生改变,200℃时的蠕变机制为位错攀移机制。     

Mg-Al-Nd/Sr耐热镁合金的组织结构与蠕变性能

以Mg-6Al合金为基体,分别单一添加稀土Nd、Sr和复合添加稀土Nd和碱土Sr元素,采用水冷模工艺制备Mg-6Al-6Nd,Mg-6Al-2Sr和Mg-6Al-2Sr-2Nd耐热镁合金,并比较研究单一添加Nd或Sr和复合添加稀土Nd和碱土Sr对合金组织结构和蠕变性能的影响。结果表明:复合添加稀土Nd和碱土Sr后,合金中除了析出第二相Al2Nd、Al11Nd3和Al4Sr外,还析出Sr和Nd相互取代的Al4(Sr,Nd)和Al11(Nd,Sr)3复合相;在Mg-6Al-2Sr基础上添加2%Nd,不仅细化合金枝晶间距,还显著地提高第二相的分布密度,增强合金蠕变过程中位错与第二相交互作用,提高合金的蠕变性能。     

Gd对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金组织和性能的影响

采用光学金相、扫描电镜、X射线衍射分析和力学性能测试等手段,研究了稀土元素Gd对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,Gd的添加并没有细化Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金的晶粒尺寸,但晶粒尺寸保持在较小的范围内,合金显微组织有所粗化。Gd含量为3.6%时,合金的室温及高温强度达到最大值。Gd的添加对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金的高温力学性能有一定改善,尤其是200℃时的力学性能提高较明显,但过量的稀土元素添加使得Mg-6Al合金的强化作用减弱。     

热处理对Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料组织演变与蠕变性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、EDS能谱分析等手段研究了不同热处理态Al₂O_3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料在200℃、70 MPa条件下压缩蠕变前后金属间化合物的变化情况以及蠕变性能差异。结果表明：Al₂O_3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料中的金属间化合物主要可分为β-Mg₁₇A1₁₂、Al₂(Nd,Gd)、Al₁₁(Nd,Gd)₃和Mg₂Si四种。复合材料经420℃+24 h固溶处理后,β-Mg₁₇A1₁₂相和Al₁₁(Nd,Gd)₃相几乎完全消失,而经T6处理后,又会重新析出。其中,β-Mg₁₇A1₁₂相呈针状或块状弥散分布于晶内,而Al₁₁(Nd,Gd)₃相则呈...     

Mg-6Al-(Sr,Ca)合金的显微组织和蠕变性能

系统研究了Mg-6Al—2Sr和Mg-6Al-（1—2）Sr-1Ca合金在水冷模铸造和压铸态下的显微组织、力学及蠕变性能．Mg—6Al-2Sr合金的铸态组织由α-Mg和沿枝晶界分布呈片状的α—Mg＋Al4Sr共晶相组成．在Mg-6Al-2Sr基础上加入少量的Ca，合金中的Al4Sr被Mg2Ca取代，且出现了Mg-Al—Sr三元中间相，合金的抗蠕变性能显著提高．对蠕变后试样进行的扫描电镜观察表明。Mg-6Al合金中添加Sr和Ca后形成的中间相均具有很高的热稳定性．Mg-6Al—2Sr合金蠕变后的试样中出现了β-Mg1τTAl12相的非连续析出；而采用Sr和Ca复合合金化的试样显微组织在蠕变后无明显变化，也未析出卢相，因而显著地提高了合金的抗蠕变性能．与水冷模铸造试样相比，压铸试样具有更细的显微组织和更高的室温与高温力学性能。但抗蠕变性能略低．     

Al和Li含量不同的时效态Mg-Gd-Zn-Zr-Ag合金的组织和力学性能

研究了铝和锂元素含量不同的Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag(质量分数,%)合金经T6热处理后的组织演变和力学性能。结果表明,T6热处理后,有新的Mg3Gd颗粒从Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中析出,且Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的大多数Al2Li3相变得更细小,分布更均匀。时效态Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的晶粒尺寸和c/a比值相比时效态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金有显著的减小,这有利于提高抗拉强度和塑性。时效态Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金具有最佳的抗拉强度、弹性模量和塑性匹配,其抗拉强度为210 MPa,弹性模量为50.7 GPa,延性率为24.8%。     

Microstructure and strengthening mechanisms of Mg-6Al-6Nd alloy

The microstructure and strengthening mechanisms of as-cast Mg-6Al-6Nd alloy were studied. The results show that the addition of 6 wt.% Nd into Mg-6Al alloy leads to the precipitation of Al11Nd3 and Al2Nd phases and decrease in the content of Al solid soluted in Mg-Al matrix. The volume fractions of Al11Nd3 and Al2Nd phases are 3.64% and 0.34%, respectively. Compared with Mg-6Al alloy, the ultimate strength, yielding strength, and elongation of Mg-6Al-6Nd alloy at room temperature and 175°C are enhanced in some degrees. The strengthening mechanisms of Mg-6Al-6Nd alloy are mainly composed of solid solution strengthening of Al solid soluted in Mg-Al matrix and grain refinement strengthening, dispersion strengthening, and composite strengthening brought by the precipitation of Al11Nd3 phase. The composite strengthening includes the load transfer from the matrix to Al11Nd3 phase and the enhancement of dislocation density due to the geometrical mismatch and thermal mismatch between the matrix and Al11Nd3 phase.     

铸态Mg-2Zn-1.5Cu合金组织及力学性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD物相分析以及力学性能测试等手段,研究了Mg-2Zn-1.5Cu(at%)合金的显微组织及力学性能。结果表明:铸态合金存在较为明显的元素偏析,主要的第二相为MgCuZn相;合金的力学性能随着温度的提高而不断降低,塑性变化幅度要明显高于强度,合金的断裂方式也由低温时的沿晶断裂转变为高温时的穿晶断裂;在相同温度下,随着应力的提升,合金的稳态蠕变速率提高,蠕变机制由晶界控制转变为晶界及位错共同控制;在相同的应力下,随着温度的提升,合金的稳态蠕变速率存在数量级的提升,蠕变激活能由130kJ/mol降低到36.4 kJ/mol;在200℃,45 MPa时,出现加速蠕变阶段,发生蠕变断裂,断口存在明显的穿晶断裂特征,基体中有大量的沿基面运动的位错,部分位错发生攀移,MgZnCu相具有减缓蠕变变形的作用。     

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。     

AE42合金的抗压入蠕变性能

采用自制实验装置对Mg-Al-2RE(AE42)合金进行压入蠕变实验,利用带能谱(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析合金蠕变前后的组织和成分的演化.结果表明:随温度或应力的增加,AE42合金的压入蠕变速率和第一阶段的蠕变量逐渐增加;合金在压入状态下的蠕变应力指数和蠕变激活能的均值分别为3.06和72.4 kJ/mol;压入条件下AE42合金的稳态蠕变速率由晶界扩散主导的位错粘滞性滑移控制;铸态AE42合金由α-Mg基体、针状Al11La3和少量颗粒状Al2La组成;固溶处理8 h后,合金中的β-Mg17Al12相溶入α-Mg基体,合金的硬度上升;固溶24 h后,晶粒得到粗化,合金的硬度和抗蠕变性能均下降;固溶处理后再人工时效24 h,晶粒略有细化,但大量β-Mg17Al12相沿晶界不连续析出,合金的硬度和抗蠕变性能进一步下降.     

新型铸造镁合金Mg-3.0Nd-1.5Gd-0.25Zn-0.5Zr的组织和力学性能

研究了新型铸造镁合金Mg-3.0Nd-1.5Gd-0.25Zn-0.45Zr的组织和力学性能。研究表明,试验合金的铸态组织为近等轴晶,主要由α-Mg基体和晶界处的(α-Mg+Mg12Nd)共晶组成。试验确定了固溶试验合金的较优时效处理工艺。试验合金经T6热处理后,室温屈服强度较ZM6合金显著提高。同时,试验合金的高温瞬时抗拉强度、屈服强度以及抗蠕变性能均显著优于ZM6合金。     

Microstructure Evolution of Extruded Mg-6Gd Alloy Under 175 °C and 150 MPa

The tensile creep behavior of extruded Mg-6Gd alloy, having the tensile yield strength of~110 MPa at 175 °C, has been investigated under 175 °C and 150 MPa. In this study, the extruded Mg-6Gd sample exhibits the total tensile strain of~10.5% after the creep time of 1100 h, and the fast plastic strain of~4.6% at the beginning of the creep test. The microstructure result suggests that the dislocation deformation is the main deformation mode during creep, and the grains with orientation close to〈0001〉|| ED disappear after creep. The creep process containing a low creep strain has no effective promotion for the precipitation compared with the aging process without strain. The origination of creep crack is related to the formation of precipitate-free zone during creep. The work offers an important implication to research the microstructure evolution under an applied stress in a weak aging response Mg alloy.     

Cavitation and grain boundary sliding during creep of Mg-Y-Nd-Zn-Mn alloy

Creep of squeeze-cast Mg-3Y-2Nd-1Zn-1Mn alloy was investigated at the constant load in the stress range of 30-80 MPa. Tensile creep tests were performed at 300℃up to the final fracture.Several tests at 50 MPa were interrupted after reaching the steady state creep;and another set of creep tests was interrupted after the onset of ternary creep.Fraction of cavitated dendritic boundaries was evaluated using optical microscopy.Measurement of grain boundary sliding by observation of the offset of marker lines ...