机床用新型镁合金的复合铸造工艺研究

在熔炼和浇注过程中采用超声振动辅助搅拌的复合铸造工艺,进行了机床用新型镁合金Mg-3Al-1Zn-1.5Sr-0.15Sc-0.15V的制备,并进行了显微组织、物相组成、耐腐蚀性能和不同温度下的高温力学性能的测试与分析。结果表明,该新型镁合金由α-Mg、Mg17Al12和Mg17Sr2组成;与商用AZ31镁合金相比,其高温力学性能和耐腐蚀性能得到显著提高,其中腐蚀电位正移276 m V,150℃屈服强度和抗拉强度分别增加66%、39%,500℃屈服强度和抗拉强度分别增加686%、294%。     

汽车变速器壳体镁合金Mg-Zn-Er-X的铸态组织与性能研究

在汽车用镁合金Mg-3Zn-0.8Er中分别添加合金元素Sr、Y,并进行了显微组织、物相组成、力学性能和耐腐蚀性能的测试。结果表明:Mg-3Zn-0.8Er-0.2Sr由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相和Mg17Sr2相组成,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y则由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相、Mg3Y2Zn3相和Mg12YZn相组成。与商用AZ31镁合金相比,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y的室温抗拉强度较商业AZ31镁合金增加96 MPa,室温伸长率增加6.3%,盐雾腐蚀100h后的质量损失率下降6.3%。     

含Sr和Ca的Mg-12Zn-4Al-0.3Mn合金的显微组织和力学性能

以Mg-12Zn-4Al-0.3Mn(质量分数,%)为母合金,制备了6种合金.实验观察证实,Mg-12Zn-4Al-0.3Mn合金的铸态组织由α-Mg基体和沿晶界分布的准晶Q相组成.在母合金中加入少量的Sr后,亚稳准晶相转变为Mg32(Al,Zn)49平衡相以及Mg51Zn20共晶相.在母合金中复合加入Sr与Ca后,铸态组织出现了Al2Mg5Zn2共晶相.随着Sr含量的增加,合金室温和高温下的力学拉伸强度提高,高温蠕变性能下降;Sr与Ca的复合加入使合金抗拉强度和塑性下降,但高温屈服强度提高.在175℃/70 MPa条件下,Mg-12Zn-4Al-0.2Sr-0.4Ca-0.3Mn合金表现出良好的高温抗蠕变性能.     

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。     

微量Sr对Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr医用可降解镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响

本文主要研究在Mg-0.2Zn-0.1Mn中添加微量的Sr后,Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr（x=0.1、0.2、0.3）合金显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的变化。显微组织观察结果表明随着Sr含量增加,晶粒尺寸明显降低;Mg17Sr2相在镁基体中呈颗粒状均匀弥散分布,且Mg17Sr2相体积随着Sr含量增加而长大。室温拉伸试验结果表明微量的Sr能够提高镁合金的抗拉强度和屈服强度,但延伸率却表现出下降的趋势。通过Kokubo模拟体液中的浸泡实验了解镁合金的降解行为。失重实验测得Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr (x=0,0.1,0.2,0.3)腐蚀速率为：6.85、6.01、6.80和7.52mm/a。微量Sr的添加能够提高镁合金的耐腐蚀性能;但随着Sr含量增加,镁合金更容易产生点蚀和晶间腐蚀,反而使镁合金耐腐蚀性能出现降低。这是因为添加微量Sr后镁合金晶粒细化,细小而弥散分布的Mg17Sr2相有助于腐蚀产物膜沉积形成对基体的保护,使得镁合金更耐蚀。而过大的Mg17Sr2相会加剧局部的微电偶腐蚀,破坏腐蚀产物膜,降低镁合金的耐腐蚀性能。结果表明Mg-0.2Zn-0.1Mn-0.1Sr具有最佳的力学性能和耐腐蚀性能配比。     

Ti对建筑隔板镁合金挤压态组织和性能的影响

对建筑隔板用镁合金试样进行了挤压成形,研究了添加和不添加Ti元素对建筑隔板用镁合金试样的影响,并进行了显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的测试、对比和分析。结果表明:与未添加元素Ti的Mg-3Al-1Zn合金相比,Mg-3Al-1Zn-0.8Ti合金的晶粒细化,抗拉强度和屈服强度分别增大14、37 MPa,质量损失率减小了37.15%,力学性能和耐腐蚀性能得到提升。Ti元素的添加有益于建筑隔板用Mg-3Al-1Zn镁合金综合性能的提升。     

Ca对高Zn镁合金高温抗蠕变性能的影响

系统研究了微量Ca的加入对Mg-12Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和高温抗蠕度性能的影响。结果表明,Mg-12Zn-4Al-0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由α-Mg基体和块状准晶晶界相组成,在成分上准晶相与三元平衡相图中τ相(Mg32(Al,Zn)49)接近。少量Ca加入母合金后,块状准晶相部分转变为τ相和层片状φ相(Al2Mg5Zn2)。随Ca加入量增加,φ相的体积分数增多。Ca的加入显著提高了合金高温抗蠕变性能,175 ℃, 70 MPa蠕变条件下,Ca加入量为0.6%时,合金呈现最好的蠕变抗力,其稳态蠕变速率比母合金下降了近一个数量级     

Ca含量对Mg-3Al-xCa-0.3Mn镁合金组织和性能的影响

以Mg-3Al-0.3Mn合金为基础,通过OM、XRD、SEM、EPMA及拉伸等检测方法,研究了Ca含量(1.7%～7.5%)对合金凝固组织、相组成、元素分布及挤压态力学性能的影响。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-3Al-x Ca-0.3Mn合金的凝固组织逐渐枝晶化,β-Mg_(17)Al_(12)相消失并出现Al_2Ca相及Mg_2Ca相。合金的高温(150℃和200℃)抗拉强度与屈服强度随Ca含量增加而逐渐提高,而伸长率逐渐下降。综合分析可知Mg-3Al-2.7Ca-0.3Mn合金具有较好的高温力学性能。     

中间合金添加方式对体育器材用铸态镁合金组织和性能的影响

采用两种不同的中间合金添加方式制备了体育器材用Mg-8Al-1Zn-0.2Sr铸态镁合金,并对其进行了物相组成、显微组织、不同温度下的力学性能和耐磨损性能测试与分析。结果表明:与采用直接添加中间合金方式相比,采用机械振动辅助方式制备的铸态镁合金不含Al8Mn5相,合金的力学性能和耐磨损性能得到提高。     

基于新型镁基复合材料的体育器材组织与性能研究

新型复合材料对体育运动的发展有着广泛而深刻的影响,优良的体育器材对竞技运动成绩提高和群众体育开展有着良好的促进作用。在Mg-3Al-1Zn-0.1Ti-0.3Mn镁合金中添加10vol%碳化硼增强体,采用特制导管和机械搅拌辅助熔炼制备了体育器材用镁基复合材料,并进行了OM、SEM和XRD分析以及拉伸试验和腐蚀试验。结果表明:该复合材料由α-Mg相、Mg17Al12相和B4C相组成,具有较佳的室温和高温力学性能、良好的耐腐蚀性能;室温抗拉强度和伸长率分别为427MPa、12.3%。500℃抗拉强度仅较室温减小9%,腐蚀电位较商用AZ31镁合金正移284m V。镁基复合材料良好的拉伸、耐腐蚀性等性能有利于优化体育器材的性能,进而提高器械的功效和耐用性。     

第三代汽车钢表面合金镀层的性能

采用热浸镀方法在第三代汽车钢表面制备了3种不同组分的合金镀层,研究了Al含量和Si元素添加对合金镀层物相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明:Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的主要物相都为Zn、Al和MgZn_2,在Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层中还出现了黑色的针状Mg_2Si相,增加Al含量和添加Si元素后,合金镀层的晶粒更加细小、组织均匀性提高;Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的显微硬度分别为164.5、186.1、195.4 HV,不同组分的合金镀层的耐腐蚀性能从高至低顺序为Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25SiZn-1.8Al-1.6MgZn-0.6Al-1.6Mg,在合金镀层中增加Al含量或者添加Si元素都有助于提升合金镀层的显微硬度和耐腐蚀性能。     

通信材料Mg-Zn-Al-Ca合金微观组织及力学性能分析

以通信材料Mg-Zn-Al-Ca合金为研究对象,对不同Al元素的铸态Mg-4Zn-x Al-0.2Ca合金微观组织及力学性能进行试验。结果表明:Mg-4Zn-0.2Ca合金由白色初生-Mg+Mg Zn2共晶组织组成,随Al元素含量不断增加,初生相逐渐变得细小且均匀,合金维氏硬度、弹性模量、和抗拉强度都不断增加,极限抗拉强度呈现先增加后减小的趋势,而断裂伸长率不断减小;当Al元素含量为3%时,该合金极限抗拉强度达到最大值201.8 MPa;当Al元素含量为1%时,合金的断裂伸长率最大值为12.5%。     

电器产品用新型阻尼合金的研究

在AZ31镁合金中复合添加了合金元素Sr、In和Pr,制备了电器产品用新型阻尼合金Mg-3Al-1Zn-1Sr-0.2In-0.2Pr-0.3Mn,并进行了显微组织、物相组成、阻尼性能和耐腐蚀性的测试。结果表明:该新型阻尼合金由α-Mg相、Mg17Al12相和Mg17Sr2相组成;该新型合金的阻尼性能和耐腐蚀性能均较现有AZ31得到明显提高;在0.8 Hz相同频率下,25、150、300℃阻尼性能分别增加178.7%、139.5%、150.2%;腐蚀电位正移116m V。     

Mg-4Al-1RE-xCa耐热镁合金的组织和性能

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线分析等手段研究了Mg-4Al-1RE-xCa镁合金的铸态和压缩蠕变态组织,测试了其室温、高温拉伸性能和高温抗蠕变性能。结果表明,Mg-4Al-1RE合金为树枝晶结构,晶粒粗大且分布不均匀,强化相为针状Al11Nd3相。随着Ca含量的增加,晶粒明显细化,生成的骨骼状Al2Ca相和颗粒状Al2Nd相逐渐增加,而Al11Nd3相数量减少、尺寸变短。室温时,随着Ca含量的增加,铸态合金屈服强度和硬度有所提高,抗拉强度和塑性显著下降;150℃条件下合金的强度较室温时低,而塑性明显提高。Ca含量为0.8%时合金的瞬时高温抗拉强度最高,为138 MPa。沿晶分布的Al2Ca相热稳定性好,有利于合金抗蠕变性能的提高,一旦呈封闭网状,会对基体产生割裂作用,降低力学性能。     

定向凝固制备的网球拍用新型镁合金的组织性能研究

采用定向凝固技术,进行了网球拍用新型镁合金Mg-8Al-1Zn-0.5Zr-0.15Y的制备,并进行了显微组织、物相组成、力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,定向凝固技术的采用可显著提高合金的力学性能和耐腐蚀性能;与常规铸造相比,定向凝固制备出的该新型镁合金的抗拉强度增加31.5%、屈服强度增加36.3%、伸长率增加100.7%,中性盐雾腐蚀240 h后的质量损失率减小104.4%。     

基于半固态法制备用于纺织机械的新型镁合金

采用半固态法制备用于纺织机械的新型Mg-7.5Al-0.8Zn-0.5V-0.1Nb镁合金,并利用OM、SEM、XRD、拉伸试验机、电化学进行了试样显微组织、物相组成、力学性能以及耐腐蚀性能的测试。结果表明,该新型合金晶粒细小,主要由α-Mg基体和少量的Mg17Al12相组成,并且其抗拉强度提高、屈服强度和伸长率等力学性能与耐腐蚀性能比AZ31镁合金显著提高。     

发动机用新型轻合金的铸态组织与性能分析

采用机械振动辅助浇注制备了发动机用新型轻合金Mg-7Al-1Ti-0.5Sr-0.1Sc,通过OM、SEM、XRD等分析了合金的显微组织和内部组成,并进行了高温力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:采用机械合金化并结合机械振动辅助浇注制备的新型合金兼具良好的高温力学性能和耐腐蚀性能,由α-Mg基体和少量的Mg17Al12、Al3Ti第二相组成。与商用AZ91D镁合金相比,该新型轻合金的350℃抗拉强度增加80.2%、屈服强度增加155.4%、断后伸长率稍有增加;96 h中性盐雾腐蚀后的质量变化率从11.48%减小至3.26%。     

中间合金配比对汽车用镁合金铸态组织与性能的影响

采用不同配比的Mg-Mn中间合金,制备了铸态Mg-3Al-1Zn合金,并通过显微组织和XRD分析,以及力学性能和耐腐蚀性能的测试发现:Mg-Mn中间合金配比,对铸态Mg-3Al-1Zn合金的显微组织、物相组成、力学性能和耐腐蚀性能产生明显影响,优选为Mg-5Mn;采用Mg-5Mn的抗拉强度较Mg-1Mn提高19.7%,较Mg-9Mn提高10.1%;采用Mg-5Mn的腐蚀电位较Mg-1Mn正移227 mV,较Mg-9Mn正移102 mV。     

微量Ca对Mg-6Al-1Y-1Nd合金组织和性能的影响

利用感应熔炼制备了不同Ca含量的Mg-6Al-1Y-1Nd-xCa(x=0、0.1、0.4、0.7)镁合金,采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、能谱分析和拉伸及蠕变力学性能等手段研究了微量Ca元素添加对Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果证实,添加微量的碱土元素Ca使得Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金的显微组织明显得到细化,Mg-6Al-1Y-1Nd合金主要存在Al_2Y和Al_2Nd块状稀土析出相,Ca元素的添加使得该合金形成了呈条状和骨骼状的新析出相Al_2Ca。力学性能测试结果证实微量Ca元素添加能够显著提高Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金在室温和高温条件下的强度和塑性,同时显著提升了该合金在150～200℃/70 MPa测试条件下的抗蠕变性能,表明Ca是Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金重要强化添加元素。     

Al5TiB对Mg-16Zn-6Al-0.3Mn合金显微组织的影响

试验研究了Al5TiB对Mg-16Zn-6Al-0.3Mn铸造镁合金显微组织的影响.结果表明,Mg-16Zn-6Al-0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由α(Mg)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相组成.加入Al5TiB后,Mg-16Zn-6Al-0.3Mn合金的显微组织主要由α(Mg)相和AlMg2Zn三元相组成.晶粒大小由120 μm～130 μm减小到30 μm～40 μm.