Cu、Zn对Mg晶粒尺寸以及微观组织影响

通过向镁熔体中单独和复合添加一定量的Cu及Zn元素,探究了Cu、Zn对镁晶粒尺寸和微观组织的影响并阐释了其细化机理;同时深入表征了Cu、Zn单独及复合添加后合金的物相组成。结果表明：向纯Mg中加入Cu、Zn和Cu、Zn复合添加后,晶粒依次由柱状晶转变为等轴晶。单独加Cu、单独加Zn和Cu、Zn复合添加后,平均晶粒尺寸由纯Mg的1270μm分别减小至470、120和85μm。单独加Zn对Mg的晶粒细化机理主要为Zn元素的溶质效应;单独加Cu对Mg的晶粒细化机理主要为Cu元素的溶质效应和CuMg2相对晶界的钉扎作用;Cu、Zn复合添加后细化效果更好主要是因为Cu、Zn元素的复合溶质效应及第二相对晶界的钉扎作用更为强烈。此外,单独加Zn后,第二相呈颗粒状分布于基体中,合金中的物相组成为α-Mg+MgZn;单独加Cu后,第二相形貌呈网状,合金中的物相组成为α-Mg+CuMg2;Cu、Zn复合添加后,Mg-5Cu-3Zn晶界上的第二相呈现出两种不同的形貌,经鉴定,连续的块状第二相为CuMg2相,不连续的鱼骨状第二相为CuMgZn相。     

Mg、Si对Al-Cu-Mn-Zr合金时效析出行为及热稳定性的影响

采用显微硬度计与透射电镜等研究了Mg和Si的添加对AlCuMnZr合金时效析出行为和微观组织的影响。结果表明：同时添加Mg和Si显著提高了合金的时效硬度并保证了良好的热稳定性，Al5.5Cu0.25Mg0.3Mn0.2Zr0.15Si合金经540℃固溶7 h及175℃时效24 h后达到峰值硬度，为156.3 HV0.2。Mg的添加细化了AlCuMnZr合金中θ′相尺寸，增加了θ′相数密度，使其分布更弥散、均匀。而在添加Si后，由于σ相、Q相的析出和θ′相周围Si的偏聚，使θ′析出相尺寸进一步减少、粗化速度降低。但在225℃长时间热暴露后，会因为Si的偏聚消失，使部分θ′相粗化，合金的热稳定性下降。     

Ca和Sn对Mg-4Zn合金组织和力学性能的影响

系统研究了Ca和Sn的添加对Mg-4Zn合金织构及力学性能的影响。结果表明,Ca显著细化合金组织并弱化织构。添加Sn导致MgSnCa相的生成,削弱了Ca的织构弱化效果。轧制态Mg-4Zn-0.2Ca合金具有最高的伸长率,达14.4%。同时加入Ca和Sn,显著提高了合金的强度,其中轧制态Mg-4Zn-0.2Ca-2Sn合金的强度最高,屈服强度和抗拉强度分别为255.4 MPa和295.3 MPa,但由于基面织构强度增加,伸长率明显降低。退火后,合金的强度下降,伸长率提高,这与合金中位错密度下降以及晶粒尺寸增大有关。     

热挤压Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金的显微组织及力学性能

对Mg-6Zn-x Cu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金进行了熔炼并浇注在金属模中,然后进行了挤压成形试验。结果表明:铸态合金随着Cu含量的增加晶粒逐渐细化,第二相含量增多,其组织由α-Mg、MgZn_2及Mg Zn Cu相组成。合金经挤压后力学性能明显提高,其中挤压ZK60合金的动态再结晶较弱,晶粒细化程度较小。铸态合金组织中的第二相在挤压过程中被打碎,并沿着挤压方向分布。挤压态合金晶粒细化程度明显,其平均晶粒尺寸可达到10~13μm。Mg Zn Cu相呈短棒状分布在晶界,而Mg Zn2相呈细小的颗粒状分布在基体上。挤压态合金力学性能改善的原因可归结为细晶强化、第二相弥散强化及固溶强化综合作用的结果。其中挤压态Mg-6Zn-1.0Cu-0.6Zr力学性能最优,其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到320.22 MPa,240 MPa和11.48%。     

热变形含镁Zn-Cu-Ti合金组织特征、力学性能和耐腐蚀性能

本文采用挤压加轧制的方法制备Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金板材，并探讨其组织演变过程、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：挤压变形后Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金呈细小的等轴晶形貌，Zn基体中存在微米级TiZn3和MgCuZn颗粒相以及纳米级CuZn5颗粒相。轧制变形促使合金的晶粒发生长大，并且晶粒尺寸较为不均匀。随着轧制变形量的增大，基体形变诱导晶内更多MgCuZn颗粒相的析出。轧制变形后合金的强度和延伸率均呈降低趋势，抗拉强度从142.7MPa降低到不到110MPa，这主要归因于晶粒的长大和脆性第二相的增多。不过，轧制变形有助于合金耐腐蚀性能的提高，轧制态合金具有较低的腐蚀电流密度(25.47×10-5Amp/cm2)和较高的腐蚀产物层电阻(166.7Ω/cm2)。     

喷射成形挤压态Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金显微组织研究

利用喷射成形技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金,随后在420℃保温2h后进行热挤压。利用高分辨透射电子显微镜和X射线能谱仪对挤压后的实验合金中第二相的组织结构和成分进行了研究。结果表明:挤压后的实验合金的晶粒尺寸只有0.5μm左右,第二相主要有Mg(Zn,Cu)2相、L12-Al3Zr相和Al9FeNi相。挤压态合金中的Mg(Zn,Cu)2相只有70nm左右,为Mg(Zn,Cu)2相完全固溶到基体中提供了基础。     

半固态变形量对Ti14合金热稳定性的影响

研究新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)经不同变形量(45%～75%)半固态锻造后的热稳定性能,分析变形量对合金热稳定性能的影响。结果表明:变形量改变析出相的形态及晶粒尺寸,使合金具有不同的热稳定性能。随变形量的增加,Ti14合金热暴露后的强度呈先降低后升高的趋势,塑性有所改善。半固态变形量较小时(45%),合金晶粒粗大,Ti2Cu相呈长条状分布于晶界,高的强度取决于析出相强化作用;随变形量增大(75%),晶粒细化,Ti2Cu相呈颗粒状或短棒状弥散分布,产生细晶强化,使得强度和塑性都得到改善。断口分析表明:变形量较小,断口存在大量撕裂棱;变形量达到75%,断口以韧窝为主;表明析出相和晶粒尺寸共同决定Ti14合金的热稳定性能。     

铸造Mg-5Cu-3Zn合金第二相表征及细晶机理研究

以铸态Mg-5Cu-3Zn合金为对象、Mg、Mg-5Cu和Mg-3Zn为参照,对显微组织(尤其是第二相)进行了表征,并探讨了Cu和Zn的细晶机理。结果表明:向纯Mg中加入Cu、Zn和Cu、Zn复合添加后,晶粒依次由柱状晶转变为等轴晶。Mg-3Zn中第二相呈颗粒状分布于基体中,物相组成为α-Mg+MgZn;Mg-5Cu中第二相形貌呈网状,物相为α-Mg+CuMg_2;Mg-5Cu-3Zn晶界上的第二相呈现出2种不同的形貌:连续的块状CuMg_2,不连续的鱼骨状CuMgZn。Zn对Mg的晶粒细化机理主要是Zn在固液界面前沿偏聚引起的"成分过冷效应";Cu对Mg的晶粒细化机理主要是Cu在固液界面前沿偏聚引起的"成分过冷效应"和CuMg_2对晶界的钉扎作用;Cu与Zn复合添加的细晶效果更好,是由于Cu和Zn的复合添加导致"成分过冷效应"及第二相对晶界的钉扎作用更为强烈。     

Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu超高强铝合金厚板固溶过程的组织演变

采用金相显微分析、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了80 mm厚超高强Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu铝合金热轧板经第一级470℃以及第二级480℃固溶处理前后的相和组织的演变。结果表明,该合金热轧板中主要存在粗大块状的Al2Cu Mg相、长棒状Al7Cu2Fe相及含Zn Mg Cu的细小析出相等,经470℃固溶处理5 min后,Zn Mg Cu析出相基本溶入基体,90 min后完全溶入基体。经470℃1.5 h+480℃5 h双级固溶处理后存在极少量未溶Al2Cu Mg相,板材组织仍为部分再结晶组织,晶粒总体轮廓与热轧态的相似;随第一级470℃及第二级480℃固溶时间的延长,该合金厚板晶粒形态变化较小,沿轧制方向伸长且部分晶粒中存在细小亚晶组织,亚晶尺寸随固溶时间延长而缓慢长大。     

Mg-7Zn-xCu-0.6Zr合金的热裂行为及热分析测试（英文）

通过热分析方法研究Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金在凝固过程中的显微组织演变。采用具有测力传感器和数据采集系统的约束棒实验装置研究Cu含量(0,1,2和3,质量分数,%)对Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金热裂行为的影响。Mg-7Zn-xC u-0.6Zr合金的热分析结果表明,该合金主要由α-Mg和Mg Zn2相组成,而含Cu合金有3个潜热释放峰,分别对应α-Mg、Mg Zn Cu和Mg Zn2相。同时,随着Cu含量的增加,α-Mg相的反应温度降低,Mg Zn2和MgZ n Cu相的反应温度升高。热裂实验结果表明,由于添加Cu能提高合金的共晶温度,而缩小凝固温度区间,因此,Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金的热裂敏感性明显降低。     

热轧及热处理对Mg-Y-Nd合金组织的影响

考察热轧工艺及随后热处理对Mg-Y-Nd合金组织演变的影响。结果表明：低温(＜500℃)轧制时,大量稠密析出相的出现致使轧制性能极大地降低且组织难以细化;在固溶温度下轧制(525℃)时,晶粒极易粗化;当轧制温度略低于固溶温度时,轧制过程中会析出弥散的第二相粒子。这些粒子的存在没有恶化轧制性能且有效地钉扎晶界并抑制高温下再结晶晶粒的粗化。该合金的较佳轧制工艺如下：轧制温度为500℃、每道次轧制变形量为10%且总轧制变形量70%。热轧后,材料获得平均晶粒尺寸为30μm左右的组织,并产生较强的基面织构。固溶处理1h可有效地消除位错并维持细晶和基面织构。进一步增加固溶时间,晶粒发生粗化且织构变得分散。相比于均匀化态,经T6处理的热轧态Mg-Y-Nd合金的屈服强度提高176 MPa。     

Ca含量对Mg-Zn-Gd-Ca系合金轧制板材组织与性能的影响

研究Ca含量(0.1%,0.5%(质量分数))对Mg-1.5Zn-0.3Gd-Ca合金铸态组织、轧制板材组织、织构与力学性能的影响,以期通过改善合金组织和织构发展高塑性镁合金板材。结果表明:Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca铸态合金含有细小均匀的第二相,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.5Ca合金中则存在大块状第二相;二者的轧制板材均呈现非基面织构;轧制板材经过退火处理后发生完全再结晶,板材的塑性可大幅度提高,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca合金经300℃退火后,沿横向和轧制方向的伸长率分别可达34.9%和34.1%,且轧制板材沿横向和轧向屈服强度的差异性减小。     

Ca及其含量对快速凝固Mg-Zn合金组织和性能的影响

采用雾化-双辊急冷法成功制备了快速凝固（RS）Mg-Zn-Ca合金薄片,分析了不同含量的Ca对RS Mg-Zn合金微观组织、物相种类和热稳定性的影响。结果表明,RS Mg-6Zn合金的组织细小,晶粒尺寸为6～10μm,其相组成为α-Mg、Mg51Zn20相及少量的MgZn2和Mg2Zn3相。随着Ca的加入及其含量的增加,合金的组织显著细化（达到3～5μm）、析出相的数量大幅度增加,同时低熔点的Mg51Zn20相逐渐被大量热稳定的Ca2Mg6Zn3和Mg2Ca相替代,有效地阻碍了高温下晶界的运动,从而有助于合金组织热稳定性的提高;其中,RS Mg-6Zn-5Ca合金最为显著。     

轧制工艺对N36锆合金带材微观结构的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,对不同轧制工艺制备的N36锆合金带材中的第二相、晶粒尺寸和微观织构进行了研究。结果表明,锆合金带材中织构主要以{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$和{0001}$01\bar{1}0$两类基面织构为主,第二相粒子主要为HCP型Zr(Nb, Fe)₂粒子。在热轧总变形量一致的情况下,热轧工艺道次变形量的变化对最终带材的晶粒尺寸和微观织构影响不大,但是对第二相粒子的尺寸有很大影响。热轧过程第一道次变形量越大,最终带材中第二相粒子尺寸越小。在热轧过程中,换向轧制会影响最终带材的织构组成,也会促进锆晶粒的[0001]轴平行于带材的ND方向;同时在带材的轧面(RD-TD 面)上,晶粒的取向性减弱,晶粒取向更加随机。终轧过程中的变形量增大,会使最终带材的晶粒尺寸减小,再结晶程度提高,使得最终带材中{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$织构增强,而{0001}$01\bar{1}0$织构减弱。     

添加钇对 Pt-5Cu 合金组织结构和性能的影响

采用真空电弧熔炼方法制备了Pt-5Cu、Pt-4.9Cu-0.10Y和Pt-0.48Cu-0.20Y合金。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、显微硬度仪及分光光度计等研究了Pt-Cu及Pt-Cu-Y合金的物相组成、显微组织结构、力学性能及反射率。结果表明,钇对Pt-Cu合金的相结构无明显影响,当钇的添加量为0.20%时,Pt-Cu合金的晶粒尺寸显著细化,晶粒的平均尺寸由约150 μm降至约80 μm;细晶强化使Pt-Cu合金的维氏硬度显著增加到165;在可见光波段内,Pt-Cu及Pt-Cu-Y合金的反射率无明显差别。     

钙对Mg-4Zn合金组织，织构及力学性能的影响

本文研究了钙对Mg-4Zn合金组织,织构及力学性能的影响。铸态Mg-4Zn合金包含α-Mg相和MgZn相,Ca的加入还生成了Ca2Mg6Zn3三元相。结果表明,Ca显著细化挤压板材的晶粒尺寸,弱化板材织构。沿着板材横向,Mg-4Zn-0.3Ca合金的屈服强度为163MPa,最终抗拉强度达到260MPa。并且,加钙后的合金延伸率从Mg-4Zn合金的19%提高到24%。本文分析了合金的再结晶机制,织构演变机理和强韧化机制,另外,合金力学性能与各向异性也得到了分析。     

Al-Cu-Mg-(Ag,La)合金的显微组织与力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜与力学性能测试等方法,研究Ag1 La对Al-5．3Cu-0．8Mg（质量分数,％）合金的显微组织与时效特性的影响。结果表明：添加0．1La降低铸态Al-5．3Cu-0．8Mg-（0．6Ag）合金的晶粒尺寸;但并不能明显提高挤压态Al-5．3Cu-0．8Mg合金的时效硬化;添加0．6Ag能提高挤压态Al-5．3Cu-0．8Mg合金的时效硬化能力与抗拉强度,降低185℃时的峰时效时间。这是由于Ag的添加改变基体合金的时效析出相,合金的主要强化相由片状Ω相和少量θ相组成。同时,添加0．6Ag与0．1La有助于提高Al．5．3Cu-0．8Mg合金中口相的体积分数,最终使其力学性能得到进一步改善。     

Mg元素对Al-4.4Cu-0.15Zr合金热裂性能的影响

为了探究Mg元素加入量对铝铜合金热裂的影响规律,采用热裂敏感系数Hsc对合金热裂倾向与Mg元素加入量关系进行了表征。通过OM、XRD、SEM、TEM等检测手段,分析了Mg元素加入量对Al-4.4Cu-0.15Zr-x Mg(x=1.0、1.5、1.7、2.0、2.2、2.5,wt%)合金热裂敏感性的影响。结果表明,随着Mg元素加入量的增多,晶粒先细化后粗化,晶间低熔点相逐渐增多,合金的热裂倾向先降低后增加;当Mg元素添加量为1.7%时,合金抗热裂性最好,热裂敏感系数为1.16,此时合金晶粒最均匀细小,晶粒间的低熔点相几乎形成连续网状分布。Mg元素通过细化合金晶粒、增加晶间低熔点相体积分数以及改变其分布对合金热裂倾向发生作用。     

合金成分对Cu-Ni合金薄带再结晶织构形成的影响

采用冷坩埚悬浮熔炼技术冶炼了Cu-18%Ni、Cu-32%Ni、Cu-52%Ni和Cu-72%Ni(原子分数)4种合金铸锭,铸锭经锻造、热轧、冷轧和再结晶退火,最终获得了厚度为80μm的薄带。采用背散射电子衍射(EBSD)技术表征了合金再结晶织构,利用高分辨透射电镜(HRTEM)分析了显微组织结构。结果表明,4种Cu-Ni合金冷轧后的形变织构相似,但随着合金薄带中Ni含量增加,再结晶退火后立方织构的份额减少,晶粒取向变得散乱,晶粒尺寸明显变大;合金成分处于52%~72%Ni范围时,形变合金在回复阶段的调幅分解是引起再结晶织构散乱的主要原因,Cu-Ni合金的单相固溶体是形变-再结晶后获得立方织构的关键因素。     

Nd对铸态及轧制态Mg-Zn-Y合金组织及性能的影响

在Mg-3.5Zn-0.6Y合金中添加不同含量(0、0.4%、0.8%、1.2%)的稀土元素Nd,研究其对Mg-3.5Zn-0.6Y合金铸态及轧制态显微组织与力学性能的影响。结果表明,添加0.4%、0.8%的Nd的合金晶粒较细小,呈等轴晶,并且含有Mg41Nd5和Mg24Y5相。镁合金在热轧时第二相被破碎,晶粒变得更加细小。铸态合金经400℃×12h扩散退火,轧制态合金经400℃×0.5h退火后抗拉强度及伸长率最大,分别为234MPa、14.6%和265MPa、11.7%。