Mg-1Er-0.6Zr合金的显微组织和力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了Mg-1Er-0.6Zr合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能.结果表明,在温度为300℃,挤压比为16 ∶ 1时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为206.5 MPa、78.5MPa和25％,比铸态时分别提高了28.4％、8.6％和150％.挤压后时效处理,强度稍有提高;但固溶后再时效其强度明显降低,塑性也有所降低.     

Mg-10Gd-1Er-1Zn-0.6Zr合金的双相强化行为（英文）

从长程堆垛有序(LPSO)结构相和β'析出相的尺寸参数和体积分数角度,研究Mg-10Gd-1Er-1Zn-0.6Zr(质量分数,%)合金在不同热处理条件下的组织演变和强化机制。结果表明,经固溶处理后合金中形成两种不同形貌的LPSO相,且LPSO相的形貌及尺寸随固溶条件发生变化,而其体积分数随固溶温度的升高逐渐减小。LPSO相体积分数的减小有利于时效过程中β'析出相的增加。经(500℃,12 h)+(200℃,114 h)处理后,合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达352 MPa、271 MPa和3.5%。β'相较LPSO相更利于合金屈服强度的提高,因此,f_(LPSO)/f_(β')值降低,屈服强度提高。     

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金的微观组织及力学性能

采用半连续铸造方法制备出成分为Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr(质量分数)的镁合金铸锭,经均匀化处理后进行挤压,随后进行人工时效处理。室温拉伸试验显示,合金的抗拉强度最大达460MPa,屈服强度最大达410 MPa,伸长率为5%。光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和高分辨率透射电镜(HRTEM)的观察结果表明,经过挤压后的Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金,晶粒由均匀化后的60μm细化到20μm以下,且随挤压比的增大晶粒细化效果更加明显。峰值时效态的合金中存在大量与基体共格析出的β′相,这些在时效过程中析出的共格弥散相对位错运动有明显的阻碍作用。以上两点是合金强度提升的主要原因。     

重稀土Ho对Mg-3Zn-0.6Zr合金铸态组织及力学性能的影响

采用金相显微分析、X射线衍射、扫描电镜以及显微硬度测试等方法,研究了稀土元素Ho对Mg-3Zn-0.6Zr合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,Mg-3Zn-xHo-0.6Zr(x=3,5,7)合金系组织由α-Mg基体、Mg3HoZn3相,以及少量的Mg24Ho5相组成.随着Ho含量的增加,Mg3HoZn3相含量增多,起到强化晶界作用.由于Mg3HoZn3相硬而脆,当Ho含量(质量分数)超过3%时,Mg3Ho2Zn3相使合金硬度提高的同时抗拉强度、屈服强度以及伸长率都有不同程度的降低.     

Mg-15Gd-0.6Zr合金的组织与力学性能

通过在Mg-Gd二元合金中添加少量的Zr后制备一种新型的Mg-15Gd-0．6Zr合金，并对合金的微观组织、时效特性和不同温度下的力学性能及拉伸断裂方式进行研究。合金在非平衡凝固过程中容易形成MgxGd（x=2，3，5）相，但用热处理的方法几乎不可能消除。在合金的Cast-T5、Cast-T6、Ext-T5和Ext—T6的4种时效状态中，Ext—T5态达到峰值硬度的时间最短，峰值硬度值最高；而Cast-T5态的则相反。合金具有较高的耐热强度和延伸率，其在不同温度下的抗拉强度与WE54的相当，而延伸率明显优于WE54及其它耐热镁合金的。合金在25℃时的断裂方式以准解理断裂为主，而250℃时的断裂方式以微孔聚集型断裂为主，300℃和350℃时的断裂方式以典型的微孔聚集型断裂为主。     

固溶和时效对Mg-2Er-1Zn-0.18Zr合金组织的影响

采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜以及硬度试验等手段,研究了固溶和时效处理对Mg-2Er-1Zn-0.18Zr合金组织的影响。结果表明,Mg-2Er-1Zn-0.18Zr铸态合金主要由α-Mg相和X-Mg12ErZn相组成;合金的最佳固溶工艺为540℃×32 h,在该工艺条件下X-Mg12ErZn完全溶入α-Mg基体中,析出大量的W-Mg3Er2Zn3相,且晶粒没有明显长大;随后合金经过180℃的时效处理,与固溶态合金相比,Mg-2Er-1Zn-0.18Zr时效态合金组织变化不明显,仍由α-Mg相和W-Mg3Er2Zn3相组成,合金的显微硬度值变化不大。     

热处理工艺对Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr合金组织和力学性能的影响

利用DSC、OM、SEM、EDS和力学性能测试研究Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr(质量分数,%)合金的形变组织和变形态合金分别在T4、T5、T6处理下的组织和力学性能的变化。结果表明:T6处理对合金综合力学性能的改善更有利。T6处理时,随固溶温度的增加,合金的综合力学性能呈现先增大后减小的趋势,其中,在(430℃, 8h)+(225℃, 16 h)时,抗拉、屈服强度和伸长率均表现良好,分别为397 MPa、300 MPa和12%,强度比挤压态分别提高了14.9%和28.8%,伸长率有所下降。T6处理的固溶温度过高时,尽管组织更加均匀,但是由于层片状和块状LPSO相的减少和晶粒长大,强度下降严重。     

热处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金铸态、固溶态和时效态的显微组织均由α-Mg基体、Mg₅(Gd, Y, Zn)相和LPSO结构组成;合金经固溶和时效处理后的最大抗拉强度由铸态的187.96 MPa提高到241.93 MPa,提高了28.71%,伸长率由铸态的8.48%提高到13.91%,提高了64.03%;不同热处理状态下合金的拉伸断口形貌主要以脆性断裂为主。     

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773K,应变速率为0.001～1s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图.结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773K,应变速率为0.1s-1左右的区域,和变形温度小于750K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773K,应变速率为0.001～0.01s-1.     

Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr合金轧板显微组织、力学性能与导热性能

结构-功能一体化镁合金在国防军工、交通运输、电子通信等领域具有广阔的应用前景,开发力学性能和导热性能协同提升的镁合金板材是实现结构功能一体化镁合金应用的关键。本文以固溶态Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr（质量分数,%,简称GEZ616K）合金为研究对象,研究了轧制温度和变形量对轧制态GEZ616K合金微观组织及力学性能和导热性能的影响规律。结果表明：随着轧制变形温度的上升,变形量80%的板材组织经历了从低温混晶→均匀细小再结晶→高温粗大晶粒的变化过程,并伴随基面织构减弱、大角度晶界比例增加以及合金中位错密度降低;当轧制温度一定时,随着变形量的增加,合金中孪晶数量降低,再结晶比例增加,合金力学性能和导热性能同步提升。当轧制温度为425℃时,经80%轧制变形的GEZ616K合金展现出优良的力学性能和导热性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为280 MPa、227 MPa和11.4%,热扩散系数为72.9 mm²/s,热导率为135.3 W/（m·K）。     

Er对Mg-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜等手段,研究了Mg-xEr-0.6Zr(x=0、1、1.5、2)合金在铸态、挤压态和时效态的组织和力学性能。结果表明,随着稀土Er含量的增加,铸态合金的抗拉强度和屈服强度呈现出先增加后下降的趋势。在温度为300℃,挤压比为16∶1时对合金进行挤压,挤压后合金的屈服强度随着Er含量的增加而提高,抗拉强度随着Er含量的增加而减小,伸长率则分别提高了150%、150%和183%。通过170℃×8h的时效热处理后,合金的屈服强度分别提高了18%、13%和27%,伸长率则保持在25%左右。     

Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金组织和力学性能研究

利用OM、SEM等手段对Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金的微观组织、析出相成分和力学性能进行了研究,为工程应用提供参考。结果表明,Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金以等轴晶方式凝固,铸态合金主要由α-Mg、Mg-Zn-Ag三元化合物和Zn_2Zr_3相组成,第二相主要集中分布在晶界上。热处理后,晶界上第二相的连续分布形态得到明显改善,Zn元素在基体中的含量变化明显。铸态时,Zn元素含量为3.09%,经固溶处理后,增加为8.24%。时效处理后,Zn元素含量下降至5.42%,起到很好的析出强化作用。T4态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为311.4 MPa、147.4 MPa和13.7%,较铸态提高明显。经T6处理后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率为325.4 MPa、217.6 MPa和5.1%。     

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。     

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。     

热处理对砂型铸造Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响

本文研究了热处理对砂型铸造Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响,并运用光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及力学实验设备对该合金进行了表征与分析。结果表明:铸态合金主要有α-Mg和Mg3Sm组成;固溶处理之后,Mg3Sm相完全溶入到基体且晶粒并未发生明显长大。250℃峰时效合金中主要的析出相为基面γ″沉淀相。峰时效态合金展示了最好的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为210 MPa、153 MPa和4.0%。根据峰时效态合金的强化机制的定量分析结果,发现峰时效态合金主要的强化效果来自于弥散分布的细小的γ″的沉淀强化,其对屈服强度的贡献为120MPa,约占总屈服强度的80%。     

Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金铸态、固溶态(T4)和时效态(T6)的显微组织、室温力学性能和断裂行为进行了研究。研究结果表明,NZ30K合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg12Nd相组成;固溶处理态时由过饱和α-Mg固溶体和晶粒内部细小的含Zr化合物组成;时效处理态时细小片状析出相从棱柱面析出,同时晶粒内部细小的含Zr化合物仍然存在。不同的时效处理工艺下时效析出相种类不同,200℃峰值时效态时为β″亚稳相,250℃×10h时效态时为β′亚稳相。合金经过200℃峰值时效处理后具有最佳的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为142MPa、305MPa、11%。合金的断裂方式与其状态有关,铸态合金以沿晶断裂为主,固溶处理态和200℃峰值时效态合金以穿晶解理断裂为主,250℃×10h时效态合金为穿晶和沿晶混合型断裂。     

Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能研究

研究了不同固溶处理工艺对Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。合金的铸态显微组织主要由α-Mg和(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1共晶相组成。510℃,4 h为最佳固溶处理条件,晶界附近的共晶相几乎全部溶于镁基体中,合金固溶态的室温抗拉强度为246 MPa,延伸率为11.3%。合金200℃时效析出序列为Mgssss→β’’(D019)→β’(bct)→β(fcc),峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到185 MPa和282 MPa,延伸率为6.1%。     

Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟实验机,研究了Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金在变形温度为300~450℃、变形速率为0.002~1s-1及变形量为50%的条件下的高温压缩变形行为,分析了流变应力与应变速率、变形温度的关系,计算了高温变形时变形激活能和应力指数,建立了该合金的本构方程。结果表明:Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金在热变形过程中真应力随着温度的升高而降低,真应力随着应变速率的升高而升高。该合金的流动应力可以用双曲正弦函数来描述。     

Mg-4Zn-0.5Er-1Y镁合金板材的组织与力学性能

研究了Mg-4Zn-0.5Er-1Y变形合金轧制板材在经200～380℃,保温0.5～4h退火处理后,合金显微组织的演变及其力学性能的变化规律。结果表明,该合金退火后均出现明显的动态再结晶组织,且晶粒比较细小,基体中存在大量含有稀土元素的第二相,这些第二相在热轧状态下破碎成细小的颗粒,促进了动态再结晶晶粒的异质形核。合金退火处理后的强度较原轧制态降低,但塑性却得到明显的改善。最佳退火温度为350℃,保温0.5h后晶粒尺寸约为8μm,抗拉强度为276MPa,伸长率达到最大为22.5%。经过计算可知,该合金再结晶晶界迁移激活能为22.76kJ/mol,同时建立了该合金再结晶晶粒长大的动力学模型。     

Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金的力学性能研究

通过数值模拟、X光无损检测和拉伸试验对Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金的室温力学性能进行了研究。结果表明:Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金属于缺口敏感性材料,单铸拉棒的表层对其力学性能有明显的影响,未加工的单铸拉棒抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为233.1 MPa、162.8 MPa和3.5%,且离散性大。将其从准12 mm加工到准10 mm后,抗拉强度、屈服强度和伸长率达到257.3 MPa、180.8 MPa和4.6%,力学性能有明显提升,且数据更加稳定。Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金制备的四种试样,均达到了设计指定的力学性能指标。其中加工后的单铸拉棒强度最好,抗拉强度和屈服强度分别超出设计要求11.9%和27.3%,附铸试样的强度和加工后的单铸试样相当。本体剖切试样的伸长率最高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为225.9 MPa、153.3 MPa和6.1%,分别超出了设计要求13%、27.8%和52.5%。四种试样中,24 mm壁厚的单铸试板的强度和铸件本体强度最为接近,单铸拉棒和附铸试样的强度分别为铸件本体强度的113.9%和112.5%。