锆元素对Mg_(97)Y_2Zn_1镁合金微观组织和力学性能的影响(英文)

研究锆元素对Mg97Y2Zn1镁合金微观组织和力学性能的影响。锆元素的添加可以细化铸态Mg97Y2Zn1合金的组织。在挤压过程中,Mg97Y2Zn1镁合金在原始晶界和第二相周围优先形核。锆元素的添加促进合金的再结晶过程,这是因为锆元素的添加使合金形成更多的晶界,从而提高了再结晶的形核率。此外,锆元素的添加还能够提高合金的强度和伸长率等力学性能。     

含长周期堆垛有序结构Mg94Zn2Y4挤压态合金的显微组织与力学性能

采用SEM和TEM等分析方法研究包含长周期堆垛有序结构的挤压态Mg94Zn2Y4合金的显微组织和力学性能。结果表明：铸态Mg94Zn2Y4合金由18R-LPSO和α-Mg两相组成。挤压后,长周期相分层,并形成宽度为50~200 nm的α-Mg 薄片。合金经498 K时效处理36 h后达到时效峰值,在其组织中析出β′相,该析出相的出现显著提高了α-Mg基体的显微硬度,从HV108.9增加到HV129.7;而LPSO结构的显微硬度稳定在HV145左右。TEM分析及其电子衍射花样表明,β′相与α-Mg和LPSO结构具有独特的位相关系,其原子最密排面的堆垛方向垂直于α-Mg和LPSO相最密排面的堆垛方向。由于β′相和18R-LPSO相的共同存在,处于时效峰值态的Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度达到410.7 MPa。     

挤压及时效处理对铸造Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金组织与力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜等研究了Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金正挤压及随后200℃等温时效过程中的组织与力学性能变化。结果表明:Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金挤压过程发生动态再结晶,晶粒明显细化,颗粒状的W(Mg3Zn3Y2)相弥散分布,晶界处X相和晶内的14H相发生了小角度变形扭折;挤压态Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金经时效50 h处理后,可以实现组织均匀化,消除大部分挤压缺陷,抗拉强度高达345 MPa,伸长率为22.5%左右。     

直流磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织、结晶织构及力学性能的影响

研究了0~1.2 T的直流磁场对长周期结构增强Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织、结晶织构及力学性能的影响。结果表明:直流磁场可以细化合金的初生相,减少α-Mg基体中Y元素的含量。随着磁场强度的增加,{1 1 2 0}面织构先加强后减弱,其转折点为0.9 T,{10 10}面织构逐渐增强;合金的铸态抗拉强度和伸长率总体上逐渐提高,当磁场强度为0.9 T时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度和伸长率较无磁场处理的试样相比分别提高了96.6%和61.1%。     

挤压及时效处理对铸造Mg94Zn25Y25Mn1合金组织与力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜等研究了Mg94Zn25Y25Mn1合金正挤压及随后200℃等温时效过程中的组织与力学性能变化。结果表明：Mg94Zn25Y25Mn1合金挤压过程发生动态再结晶,晶粒明显细化,颗粒状的形（Mg3Zn3Y2）相弥散分布,晶界处X相和晶内的14H相发生了小角度变形扭折;挤压态Mg94Zn25Y25Mn1合金经时效50h处理后,可以实现组织均匀化,消除大部分挤压缺陷,抗拉强度高达345MPa,伸长率为22．5％左右。     

准晶增强Mg_(95)Zn_(4.3)Y_(0.7)合金ECAP变形组织分析

采用普通凝固技术制备出原位自生二十面体准晶增强Mg95Zn4.3Y0.7合金,研究等通道转角挤压道次对合金组织及晶粒度的影响。通过扫描电镜、能谱分析仪和透射电子显微分析技术,确定了合金的凝固组织、相成分及二十面体准晶的结构。实验结果表明,伴随挤压道次的增加,硬脆准晶相破碎后弥散于基体相中;镁合金晶粒由原始20μm以上减小至5μm左右。     

超高压凝固Mg_(82.13)Zn_(13.85)Y_(4.02)合金的组织及室温压缩性能

研究不同压力凝固条件下Mg82.13Zn13.85Y4.02(质量分数,%)合金微观组织和力学性能,发现合金的凝固组织是由a-Mg基体,W-Mg3Y2Zn3和I-Mg3YZn6相组成.其中,常压下凝固组织中的a-Mg枝晶间分布着由共晶组织形态和杆状第二相组成的网状结构.随着凝固压力的增大,共晶网逐渐断开,其数量逐渐减少,a-Mg基体中Zn的溶解度逐渐增大.常压凝固合金的室温压缩强度为344 MPa,屈服强度为331 MPa,相对压缩率为16%.6 GPa,1250℃凝固合金的室温压缩强度可达455 MPa,屈服强度426 MPa,相对压缩率为25%.常压凝固合金的压缩断裂模式为典型的解理断裂,且解理面大而光滑平整,高压凝固合金的压缩断口解理面较小,并出现撕裂岭和类似"撕裂韧窝"的形貌特征,解理断裂的程度有所降低.     

机械搅拌对含长周期结构Mg_(97)Zn_1Y_2合金组织细化及性能的影响

过在合金凝固过程中施加机械搅拌制备含长周期结构的Mg_(97)Zn_1Y_2合金,通过改变搅拌时间以及搅拌转速工艺参数制备多组试样,研究机械搅拌对镁合金组织细化及力学性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察合金的显微组织,利用显微硬度仪对试样进行了硬度测试,采用析氢法对试样进行耐腐蚀性能的测试,探究最佳搅拌时间及搅拌速率。研究结果表明:经搅拌处理后,试样的组织形态及尺寸发生不同程度的细化,合金的硬度及耐腐蚀性能也发生了较大变化。就本实验参数而言,搅拌速率为700 r/min、搅拌时间为2 min时合金力学性能最好。     

Cu对Mg-Zn-Y合金组织和力学性能的影响

以Mg93Zn6Y1合金作为研究对象,主要研究了Cu对铸态Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响。结果表明,Cu的引入使得Mg93Zn6Y1合金的铸态组织得到显著细化。铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金中的共晶组织[α-Mg+I-Mg3Zn6Y相+MgZnCu相(Laves相)]呈连续网状分布在枝晶和晶界间。合金的室温和高温(200℃)力学性能均得到提高。室温和高温下,铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的抗拉强度和伸长率分别为178 MPa、3.8%和153 MPa、10.6%,相比基本合金,分别提高了10.5%、40.7%和26.4%、49.3%。     

LPSO相增强铸态Mg_(92)Zn_4Y_4和Mg_(92)Zn_4Y_3Gd_1合金组织与性能分析（英文）

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明:Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了αMg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50μm降至10μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为α-Mg固溶体+Mg12Zn Y+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为α-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639W·(m·K)-1。     

Microstructure and Mechanical Properties of a Mg94Y4Ni2 Alloy with Long Period Stacking Ordered Structure

Microstructure and mechanical properties of the Mg₉₄Y₄Ni₂ alloy (at.%) during homogenization, extrusion, and aging processes were systematically investigated using x-ray diffractometer, optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and electronic universal testing machine. The results showed that the morphology evolution of 18R LPSO structure during annealing in Mg₉₄Y₄Ni₂ alloy was different from that of Mg-Y-Zn systems. The 18R-type Mg₁₂YNi phase was thermal stable and was not transformed into 14H structure when annealed at 773 K. After solution treatment at 773 K for 10 h and aging at 498 K for 24 h (T6 treatment) of the extruded alloy, a great amount of fine β′ phases were precipitated dispersedly in the matrix. The tensile tests showed that the extruded Mg₉₄Y₄Ni₂ alloy after T6 treatment exhibited good tensile properties with ultimate tensile strength of 453 MPa and elongation to failure of 2.4% at room temperature. Thus, a high-strength Mg₉₄Y₄Ni₂ alloy, which is strengthened by the coexisted LPSO phases and β′ precipitates, can be prepared via simple hot extrusion and T6 treatment.     

热处理对Mg94Zn2Y4合金微观组织与力学性能的影响

研究了在773 K、48h 条件下热处理对Mg94Zn2Y4合金的微观组织与力学性能的影响。研究结果表明,块形和板条结构的18R 长周期堆垛结构相可直接从熔体凝固过程中形成。热处理后,绝大多数的块形和板条结构相转变为细片状或针状的14H相。在热处理过程中,有相当体积分数的 LPSO（长周期堆垛结构）相由 18R 转变为 14H。结果还表明,经过热处理,块形和板条结构相与针状相可以在 α-Mg 基体中共存,并作为影响因素,使合金晶粒得到细化,晶粒尺寸为14-24 μm（平均晶粒尺寸为19 μm）,使极限拉伸强度、屈服强度以及伸长率分别由铸态时的 182 MPa、135 Mpa 和 10.2% 提高至 245 MPa、157 MPa 和 13.8%.     

Microstructure and Mechanical Properties of Mg–RE–TM Cast Alloys Containing Long Period Stacking Ordered Phases: A Review

Casting magnesium alloys hold the greatest share of magnesium application products due to their short processing period, low cost and near net shape forming. Compared with conventional commercial magnesium alloys or other Mg–RE-based alloys, the novel Mg–RE–TM cast alloys with long period stacking ordered(LPSO) phases usually possess a higher strength and are promising candidates for aluminum alloy applications. Up to now, two ways: alloying design and casting process control(including subsequent heat treatments), have been predominantly employed to further improve the mechanical properties of these alloys. Alloying with other elements or ceramic particles could alter the solidifi cation pattern of alloys, change the morphology of LPSO phases and refi ne the microstructures. Diff erent casting techniques(conventional casting, rapidly solidifi cation, directional solidifi cation, etc.) introduce various microstructure characteristics, such as dendritic structure, nanocrystalline, metastable phase, anisotropy. Further heat treatments could activate the transformation of various LPSO structures and precipitation of diverse precipitates. All these evolutions exert great impacts on the mechanical properties of the LPSO-containing alloys. However, the underlying mechanisms still remain a subject of debate. Therefore, this review mainly provides the state of the art of the casting magnesium alloys research and the accompanying challenges and summarizes some topics that merit future investigation for developing high-performance Mg–RE–TM cast alloys.     

Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1合金的铸态组织及力学性能

采用金属型铸造制备了Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1(摩尔分数)合金,并采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验等研究了合金的铸态组织和力学性能。结果表明,Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1合金铸态组织主要由树枝状α-Mg和分布于枝晶间的长周期结构相组成;合金室温和300℃时的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为139 MPa、163 MPa、1.7%和131 MPa、192 MPa、6.7%,而300℃抗拉强度优于室温,呈现力学性能温度反常现象;合金室温压缩屈服强度、抗压强度和压缩塑性分别为159 MPa、364 MPa和14.9%,其压缩屈服强度高于拉伸强度,表现出室温屈服拉压不对称性。     

Microstructure and mechanical properties of a compound reinforced Mg95Y2.5Zn2.5 alloy with long period stacking ordered phase and W phase

The microstructure evolution of Mg100-2xYxZnx(x=2, 2.5, 3, 3.5) alloys was investigated. Results show that the Mg100-2xYxZnx alloys are composed of α-Mg, long period stacking ordered(LPSO) phase and eutectic structure phase(W phase), and the Mg95Y2.5Zn2.5 alloy has the best comprehensive mechanical properties. Subsequently, the microstructure evolution of the optimized alloy Mg95Y2.5Zn2.5 during solidification and heat treatment processes was analyzed and discussed by means of OM, SEM, TEM, XRD and DTA. After heat treatment, the lamellar phase 14H-LPSO precipitated in α-Mg and W phase transforms into particle phase(MgYZn2). Due to the compound reinforcement effect of the particle phase and LPSO phase(18R+14H), the mechanical properties of the alloy are enhanced. The tensile strength and elongation of the Mg95Y2.5Zn2.5 alloy is improved by 9.1% and 31.3% to 215 MPa and 10.5%, respectively, after solid-solution treatment.     

Zn与Mg质量比对热挤压Al-Zn-Mg-Sc显微组织及力学性能的影响

制备了Al-2Mg-0.4Sc、Al-5Mg-0.4Sc、Al-5Mg-2Zn-0.4Sc和Al-5Zn-2Mg-0.4Sc等4种合金并在350℃进行热挤压,通过光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)、室温拉伸测试,研究了Zn/Mg比对于Al-Zn-Mg-Sc合金组织与力学性能的影响。结果表明,Zn/Mg比的提高对于铸态晶粒具有细化作用,挤压后发生动态再结晶,晶粒尺寸显著减小,但挤压态晶粒尺寸并未随Zn/Mg比的提高而减小。另一方面,Zn/Mg比的提高使Mg32(Al,Zn)49第二相数量增加,且呈现更明显的网状结构。挤压态Al-Zn-Mg-Sc合金屈服强度随Zn/Mg比的提高而提升,主要由于大量Al3Sc粒子与碎化的第二相呈网状分布于晶界,使第二相强化起到主导作用。     

Microstructures and Properties of As-Cast Mg92Zn4Y4 and Mg92Zn4Y3Gd1 Alloys with LPSO Phase

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序 (long period stacking ordered, LPSO) 结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明：Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了a-Mg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50 μm降至10 μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为a-Mg固溶体+Mg12ZnY+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为a-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639 W·(m·K)-1。     

Zn元素对Mg-6Al-2Nd-2Ca组织和性能的影响

采用金属型重力铸造方法制备了Mg-6Al-2Nd-2Ca和Mg-6Al-2Nd-2Ca-1.2Zn合金,并对铸态合金进行均匀化处理和热挤压加工,通过OM、XRD、SEM、EDS、TEM和万能试验机等分析测试方法,研究了Zn元素对Mg-6Al-2Nd-2Ca合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：Zn元素的加入有助于细化晶粒,Zn在合金中主要以固溶体的形式存在,降低了Al在α-Mg基体中的固溶度,生成更多的Al-Nd相。2种合金经过均匀化处理后,与铸态相比显微组织更加均匀,第二相数量略有减少。经热挤压后,2种合金中的硬脆相被挤碎,晶粒得到明显的细化,力学性能明显提升,在细晶强化、第二相强化的共同作用下Mg-6Al-2Nd-2Ca-1.2Zn合金表现出优良的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为294.0 MPa、197.1 MPa、11.6%。