镁-铝-锌系合金用稀土元素合金化的试验结果

稀土元素在镁合金中的效果早已取得公认,并得到日益广泛的应用。但是,国内外含稀土元素的工业镁合金基本上为镁-锰-稀土系和镁-锌-锆-稀土系合金,镁-铝-锌系合金用稀土元素进行合金化会有什么样的效果?我们就这方面进行了试验,现简介如下。     

添加稀土元素Y对Ti_2AlNb基合金高温变形行为及热加工工艺的影响

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb合金和Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,研究了在应变速率0. 01～10 s~(-1)、变形温度900～1080℃条件下,添加稀土Y对Ti-22Al-24Nb合金高温流动应力及热变形激活能的影响规律,采用Prasad加工图分析了添加稀土元素Y对Ti-22Al-24Nb合金热加工工艺的影响。结果表明:添加稀土元素Y后,提高了Ti-22Al-24Nb合金的高温变形抗力和变形激活能,含稀土元素Y的Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金的峰值流动应力在各变形条件下均高于未添加稀土的Ti-22Al-24Nb合金,且随应变量的增加,其激活能升高,应变量为0. 6时,Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金激活能达到了668. 464 k J·mol~(-1),当应变量为0. 8时,随应变量的增加,合金变形激活能变化不大;添加稀土元素Y对Ti-22Al-24Nb合金加工图的失稳区域及功率耗散效率影响显著,添加稀土元素Y后,合金在加工图中的失稳区域扩大,提高了合金热变形过程中的功率耗散效率,减小了Ti-22Al-24Nb合金热加工工艺参数范围。     

超声处理对ZK60-X合金凝固组织的影响

ZK60合金具有较高的强度和良好的塑性.为进一步提高其性能,在ZK60镁合金的基础上添加少量稀土元素Y和Nd或Ag,并对熔体进行超声处理.研究超声对添加不同元素后的ZK60镁合金凝固组织的影响规律.结果表明,未超声处理时合金元素对晶粒细化效果不明显,ZK60-1Y-1Nd合金、ZK60-1Y合金甚至有粗化现象;稀土元素与超声处理交互作用对晶粒细化明显;经200 W超声处理的ZK60-X合金晶粒最小;ZK60+ 1Y+0.5Ag、ZK60+0.2Nd合金对超声处理的热效应敏感性低.     

稀土元素在NiAl合金中的作用

为了改善NiAl合金的室温塑性,近年来研究了Sc,Y,Ce,Nd,Dy,Ho和Gd 7种稀土元素分别对NiAl共晶合金组织结构、力学性能和抗氧化性能的影响.结果表明,适量稀土元素加入到NiAl共晶合金中,能够显著细化合金组织和晶粒,有效改善NiAl共晶合金的室温和高温拉伸塑性和强度,并提高其抗氧化性能;而过量的稀土元素使该合金的力学性能和抗氧化性能降低.     

稀土对Al-Si-Cu-Mg合金组织和性能的影响

微量稀土对Al-Si-Cu-Mg铸造合金的影响是多方面的,除具有细化初生α-Al相颗粒外,还能对共晶硅相起变质作用,显著提高合金的力学性能.随着合金中稀土含量的增加,稀土元素在合金中的存在形式发生变化.稀土元素能够与合金中的多种元素形成化合物,当含量过量时会有一些富稀土元素的粗大块状多元相和纯稀土质点出现.微量稀土能够影响合金的时效过程,稀土的加入能提高合金峰时效硬度,减小Al-Si-Cu-Mg合金的时效速度,推迟合金时效硬化峰的到来,延缓合金的过时效软化.     

微量Ce和Y对Cu-Cr-Zr合金时效特性和电滑动磨损行为的影响

探讨了加入微量稀土元素Ce和Y对Cu-Cr-Zr合金时效析出特性和电磨损性能的影响.结果表明,在Cu-Cr-Zr合金中加入微量稀土元素,经固溶、时效处理后,可有效提高合金的显微硬度,而电导率略有降低.添加微量稀土元素对合金的电滑动磨损性能有改善作用,最高可使磨损率下降9.9% (体积分数);但随着电流强度的增加,其作用有所下降.     

稀土元素钇对ZM5合金组织的影响

在ZM5合金熔体中分别加入不同量的稀土元素钇,经过不同处理,利用光学显微镜和扫描电镜以及能谱分析,研究了稀土元素钇对ZM5合金组织的影响规律.实验结果表明,向ZM5合金中添加稀土元素Y的质量分数达2%时,合金的显微组织明显改善.X衍射和金相照片显示ZM5合金铸态组织为α-Mg固溶体和沿晶界分布的网状β-Mg17AL12组成,固溶处理后Mg17AL12弥散在基体中,而加入稀土元素Y的ZM5合金由α(基体)、Mg17AL12和颗粒状MgY等相组成.经固溶处理后网状Mg17AL12相完全溶解,只留下热稳定性较高的MgY以及析出相Al2Y等.扫描电镜显示ZM5合金拉伸试样断口是解理断裂的断口形态,而加入稀土元素Y的ZM5合金拉伸试样断口是沿晶断裂 准解理断裂的混合断口形态.究其原因为加入稀土元素Y后,熔体中生成了与镁基体共格的强化相MgY和弥散的析出相改变了断口形貌.     

微量Ce对Al-Cu-Mn铸造合金组织和性能的影响

利用金相显微镜和拉伸实验机,研究了不同含量的微量稀土元素Ce对铸造Al-Cu-Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随稀土元素Ce含量的增加,合金中枝状晶呈先变小后变大;热处理后合金的抗拉强度和伸长率先增加后减小。当稀土元素Ce含量为0.1%时,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为425 MPa和.18%。     

添加稀土元素对AZ91D镁合金腐蚀性能的影响

通过全浸腐蚀试验、极化曲线、电子探针(EPMA)以及场发射扫描电镜(FESEM)研究了在AZ91D镁合金中添加稀土元素MM、Di、Y、Nd、Gd和Ho后的耐蚀性规律.添加稀土元素后,AZ91D镁合金的耐蚀性得到不同程度提 高,合金中的β相减少,出现含有稀土元素的第三相.添加稀土元素的合金的阴极极化行为减弱,腐蚀电流减小.     

稀土La和Ce对ZL201合金铸造性能的影响

研究了稀土La和Ce的加入对ZL201合金流动性、自由线收缩、合金热裂倾向的影响.试验表明:稀土元素的加入提高了合金的流动性,使其非平衡液相线和固相线温度均略有提高;温度相对降低的过程中,收缩量激增.液固两相温度区间略有缩小,合金线收缩率减小.稀土元素的存在,在一定程度上降低了合金断裂温度并提高了断裂应力.     

含钇Mg-6Al镁合金组织和高温力学性能

研究了稀土元素Y(0～2.4wt%)对Mg-6Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加稀土元素Y可以显著提高时效态合金从室温至200℃区间的拉伸屈服强度和抗拉强度.在Mg-6Al合金中加入0.6wt%～2.4wt%的Y后,合金的显微组织均得到细化,Al2Y高熔点点状稀土合金相产生.在本研究的范围内,加入1.2wt%Y的合金从组织到性能各项性能最优.     

稀土含量对高密度钨合金性能的影响

通过粉末冶金法制备了添加稀土元素La，Ce的93W-4．9Ni-2．1Fe合金，研究不同稀土元素及不同稀土含量对高密度93钨合金静、动态力学性能的影响规律。结果表明：由于稀土元素La，Ce的加入，减少了杂质元素氧在钨-粘结相界面的偏析，减小了钨颗粒的连接度，从而改善了钨合金的力学性能，尤其是合金的动态力学性能得到显著提高，稀土元素的合理添加量为0．10％～0．15％。     

稀土合金化对金刚石锯片的组织及磨损性的影响

以金刚石锯片的铜-铁基胎体合金为对象,运用电子扫描显微镜、硬度仪和磨削质量损失法研究了稀土合金化对胎体合金的组织形貌和耐磨性能的影响.结果表明,在金刚石锯片胎体合金中加入稀土元素后,可提高合金烧结后的致密度和细化组织,增强了金刚石粒子与胎体合金之间的黏结强度,经稀土合金化的刀头具有较高的硬度和耐磨性.     

稀土元素对铸造锌铝合金微观组织和力学性能的影响

在熔炼过程中采用镧-铈稀土混合物对锌铝合金进行了变质处理。研究了稀土元素加入量对铸造锌铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:稀土元素能细化锌铝合金的晶粒;当稀土元素含量为0～0.20%时,随着稀土元素含量的增加,合金的抗拉强度和冲击韧度提高;含0. 20%稀土的锌铝合金抗拉强度和冲击韧度最高;稀土含量超过0. 25%的锌铝合金抗拉强度和冲击韧度均下降。     

稀土元素对镁合金高温力学性能的影响

制备了三种稀土镁合金并对其进行了室温和高温力学性能测试,用X射线、金相显微镜以及扫描电子显微镜对试验合金铸态及挤压态组织进行了分析。结果表明:稀土元素与镁形成的化合物分布在铸态组织晶界并在挤压后沿挤压方向分布,不同的稀土元素对合金高温力学性能有不同的影响。含Nd的合金高温抗拉强度高于含Ce的合金,含 Nd和Y的合金又高于含Nd的合金,其中,含Nd和Y的合金在250℃时抗拉强度为219．6 MPa。高温力学性能的提高主要是由于稀土元素的固溶强化和镁-稀土化合物晶界强化共同作用的结果。     

稀土元素对Al-Mg2Si合金组织及性能的影响

研究了稀土元素的加入对Al-Mg2Si合金组织及性能的影响.结果表明:在常规铸造条件下,Al-Mg2Si合金中初晶Mg2Si为粗大的多角形块状.经过稀土元素变质后,合金中初晶Mg2Si得到明显细化,并成为分布较均匀的块状或球团状,RE对Mg2Si相从液态合金中的形核和长大过程有重要的影响.当稀土元素(混合稀土RE、Ce)加入量为0.8%时,初晶Mg2Si最细小.RE的加入,降低了初晶Mg2Si相的形核温度或生成更多细小的形核质点,从而促进了形核.稀土元素的加入使Al-20%Mg2Si合金的拉伸性能得到了很大提高,抗拉强度由225 MPa提高到260 MPa,伸长率由2.56%提高到4.4%.     

AZ91D-xNd合金压铸件的组织和性能

研究了稀土元素Nd对AZ91D压铸态合金组织和性能的影响.试验结果表明,少量稀土元素Nd的加入,对提高AZ91D合金常温力学性能的作用较小,疏松、夹杂等组织缺陷是影响合金力学性能的重要因素;合金中加入少量的稀土元素Nd后所形成的Mg12Nd等高熔点化合物,可对合金晶粒起到钉扎作用,从而抑制晶界之间的滑移,阻碍位错的开动,有效地提高了合金的高温力学性能,与室温相比,150 ℃时合金的强度下降幅度仅为15%左右;合金在室温时表现为以解理断裂为主的脆性断裂,150 ℃拉伸时拉伸断口整体上表现为以韧性断裂为主的混合断裂.     

稀土元素Y、Gd和Sc在铜锆基非晶合金中的应用

总结了近年来国内外铜锆基非晶合金的研究进展,以铜锆基非晶合金为研究对象,分析了稀土元素Y、Gd和Sc在铜锆基非晶合金中的作用,包括净化熔体、脱氧、提高玻璃形成能力、改善其力学性能等,阐述了稀土元素在铜锆基非晶合金体系中的作用机理及应用情况,通过分析稀土元素的物理化学特性,合理选择稀土元素以改善铜锆基非晶合金的性能。     

高应变率下细晶W-Ni-Fe合金的力学行为与局部绝热剪切带的形成

研究晶粒细化和添加微量稀土元素Y对93W-4.9Ni-2.1Fe合金在动态压缩状态下力学行为的影响,观察分析显微组织的变化.结果表明,93W-4.9Ni-2.1Fe合金在高应变率加载下会出现应变硬化和热软化现象,合金强度和延性随着应变率的增大而增加;与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时能在较低应变率下形成明显的局部绝热剪切带.表明细化晶粒能提高W-Ni-Fe合金的强度以及绝热剪切敏感性;另外,添加微量稀土元素Y能提高W-Ni-Fe合金在高应变率下的强度和延性,并且在低应变率下发生绝热剪切,稀土元素Y的添加有利于绝热剪切带的形成.     

稀土对Al-Ti-B-RE中间合金细化性能的影响

研究稀土元素的加入对铝及铝晶粒细化剂Al-Ti-B-RE中间合金细化性能的影响.结果表明:稀土元素的加入无论是对合金中第二相粒子的尺寸、分布及细化能力,还是对细化剂的衰退延时性、重熔性能及细化效果都有重要影响,使Al-Ti-B-Re中间合金的细化能力较Al-Ti-B有了很大提高.