球状晶组织的制备及其对Mg-Zn-Y-Zr合金阻尼性能的影响

通过对Mg-3.0%Zn-0.6%Y-0.6%Zr合金(ZWK3)进行近液相线浇注和气泡搅拌法浇注,制备了含有球状晶组织的准晶增强镁合金,并研究了球状晶组织镁合金的组织特征和阻尼性能。研究发现,在低于合金液相线10℃时进行低温浇注,合金中出现球状晶组织;通过在合金液相线下6℃进行气泡搅拌处理,得到了大量细小圆整的球状晶组织。凝固组织的形态对合金的阻尼能力具有很大影响。球状晶组织的存在使Mg-3.0%Zn-0.6Y-0.6%Zr合金(ZWK3)的阻尼性能有很大的提高,具体表现为球状晶分布越均匀,颗粒圆整度越高,对材料阻尼性能的贡献也越显著。含有球状晶组织的镁合金其阻尼行为可由G-L模型解释。     

含二十面体准晶相Mg-Zn-Y合金的组织和性能

采用常规凝固技术制备了MgZn_6xY_x(x=0.7,1.0,1.5,2.0)合金,研究了Y含量对含有二十面体准晶相(I相)MgZn_6xY_x合金组织和性能的影响。结果表明,MgZn6xYx合金由α-Mg基体和分布在晶界周围的(α-Mg+I相)共晶组织组成。随着Y含量增加,基体晶粒尺寸减小,共晶组织尺寸增大,含量增加,由不连续分布转变为连续分布。在凝固过程中,二十面体准晶相通过共晶转变形成。Mg_89.5Zn_9.0Y_1.5合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为179.2MPa和3.5%。MgZn_6xY_x合金的断口呈现准解理断裂特征。     

热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响

采用常规铸造法制备了Mg-45Zn-1.5Nd三元合金,利用SEM、EDS、XRD、硬度及拉伸实验等方法,研究了热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响规律。结果表明:铸态组织由Mg7Zn3基体、α-Mg枝晶、α-Mg+MgZn共晶组织以及极少量的球状准晶相组成;退火后α-Mg枝晶和共晶组织溶入基体中,析出了球状准晶相,组织均匀化程度显著提高;热处理使Mg-45Zn-1.5Nd合金的性能大幅度提高,硬度和抗拉强度最高分别达到141.9 HB和168 MPa,比铸态合金提高了14.3%和48.7%,最佳热处理工艺为330℃×6 h;热处理后拉伸断口中尽管出现少量韧窝,但仍是以解理为主的脆性断裂。     

准晶增强Mg-0.6%Zr合金的力学与阻尼性能

在Mg-0.6%Zr高阻尼合金中加入质量比为5的Zn与Y元素,通过普通铸造方法向其中引入Mg-Zn-Y系准晶进行强化,并在此基础上研究准晶增强Mg-0.6%Zr合金的力学和阻尼性能。结果表明:Mg-5xZn-xY-0.6%Zr合金中生成一定含量的I-Mg3YZn6准晶相,I相的生成能大幅度提高Mg-0.6%Zr合金的力学性能;常温下Mg-5xZn-xY-0.6%Zr合金的阻尼行为可由G L位错模型解释,高温下界面阻尼机制启动,合金的阻尼值急剧升高;I相等准晶颗粒对晶界有钉扎作用,导致高温下Mg-4.5%Zn-0.9%Y-0.6%Zr等合金的阻尼性能不如Mg-0.6%Zr合金的。     

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.     

Y对常规凝固Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

采用常规凝固技术制备了Mg-45Zn-xY(x=1.0,4.0,5.5,8.0,质量分数,%)合金。利用SEM、EDS、OM、TEM、XRD、DSC和硬度测试技术研究了Y对Mg-45Zn-xY系合金组织及性能的影响,同时对准晶相(I-phase)的形成机制进行了分析。结果表明:合金组织主要由α-Mg颗粒或枝晶、花瓣状的Mg3Zn6Y准晶相、层片状的(I-phase+α-Mg)共晶组织以及Mg7Zn3相组成;准晶相形貌、含量及分布与Y含量密切相关,随着Y含量的增加,花瓣状准晶相含量逐渐增加,当Y含量为5.5%时,花瓣状准晶相含量最多,合金的硬度达到最大值,HB为1557 MPa,当Y含量为8.0%时,合金中的花瓣状准晶相消失;准晶以层片状共晶组织和花瓣状形式存在,花瓣状的特殊形貌是正二十面体沿五次轴方向生长的结果。     

熔体保温时间对含硅蒙乃尔合金组织与硬度的影响

在真空条件下制备了含硅蒙乃尔合金,采用OM、SEM、TEM与XRD研究了该合金铸态组织特征以及熔体保温时间对含硅蒙乃尔合金硬度的影响.结果表明:合金铸态组织由树枝状α固溶体基体、弥散分布于基体的次生β相及枝晶间呈网状分布的α+3共晶相组成;随着熔体保温时间延长,合金组织中枝晶尺寸先减小后增大,α+3共晶相先减少后增多;合金硬度随保温时间延长呈现出先升高后降低趋势;熔体保温60 min时,合金组织中枝晶尺寸最为细小,α+β共晶相含量最少,合金的硬度达372 HB的最高值.     

Nd对Mg-6Zn微观组织影响研究

采用熔铸法制备了Mg-6Zn和Mg-6Zn-xNd合金,利用扫描电镜及所带的能谱分析仪,研究了Nd含量对铸态Mg-6Zn-xNd的微观组织的影响,结果表明：Mg-6Zn合金基体上存在着α-Mg和Mg-Zn相的共晶团,添加Nd元素后合金基体上出现Mg-Zn-Nd三元共晶组织,这些共晶组织数量随着Nd含量增加而增加,最终形成含有Mg,Zn,Nd三种元素的连续网状结构。     

准晶Ⅰ-相增强Mg-Zn-Y-Zr合金组织与力学性能研究

采用普通凝固制备了准晶Ⅰ-相增强的Mg-Zn-Y-Zr合金。保持Zn/Y(at%)不变,通过Zn、Y含量变化研究准晶Ⅰ-相对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金由枝晶状α-Mg和枝晶间分布的Ⅰ-相以及层片状的α-Mg/I-phase共晶组织组成。随着Zn、Y含量的增加,合金中的准晶Ⅰ-相以及层片状α-Mg/I-phase共晶组织逐渐增多,但合金的晶粒尺寸明显减小;铸态合金的硬度和抗拉强度随Zn、Y含量的增加而增加,拉强度达到216 MPa,伸长率随Zn、Y含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,拉伸断口为准解理断裂。     

Mg-Al-Zn-Nd合金微观组织演变及稀土相强化行为研究

本文采用XRD、SEM和TEM等方法表征了Mg-Al-Zn-Nd合金微观组织演变,研究了合金中稀土相的强化行为。结果表明：添加Nd元素后的试验合金主要由α-Mg、Mg17Al12、Al2Nd和 Al11Nd3组成。随着Nd含量的增加,Mg17Al12相尺寸变小,数量减少,弥散分布的Al2Nd和 Al11Nd3相增多,Al11Nd3相由针状趋于棒状转变,且Al11Nd3相与基体存在结合能力较强的半共格界面。稀土相强化行为表现为：（1）在拉伸过程中稀土相周围应力集中的增大,可能诱发其周围基体形成孪晶结构,可以协调部分外界应变能的增加;（2）相比Mg17Al12而言,具有较好结合能力的硬质稀土相不易萌生裂纹,且呈弥散分布的稀土相钉扎位错运动较强;（3）稀土相的增加导致基体与α+β共晶组织（M/E）界面、岛状Mg17Al12相微裂纹源的数量减少。最后,计算并简要讨论了Mg17Al12、Al2Nd和 Al11Nd3相的力学特性。     

熔体保温时间对类K445合金组织及硬度的影响

采用真空熔炼工艺制备类K445高温合金,研究熔炼保温时间对其铸态组织及硬度的影响。结果表明,熔体保温时间对合金的相种类没有影响,合金均由树枝状γ基体、弥散分布于基体的γ′相、枝晶间的γ＋γ′共晶、γ′′相、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体保温时间的延长,枝晶尺寸先减小后增大,MC碳化物含量先减少后增多,γ＋γ′共晶和γ＇＇相含量先增多后减少;同时合金的硬度呈先升高后降低的趋势;保温30 min时枝晶最细小、γ＋γ′共晶和γ′′含量最多、MC碳化物含量最少,且平均硬度达到最高值HB381。     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF Mg–12Zn–4Al–0.3Mn ALLOY CONTAINING Sr AND Ca

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\linebreak 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.     

Mg-Zn-Zr-xNd镁合金的非枝晶组织演变

利用光学显微镜、SEM及EDS分别观察了不同Nd含量的Mg-6Zn-0.9Zr合金,讨论了微量稀土元素Nd在Mg-6Zn-0.9Zr合金中的存在形式、对组织及性能的作用影响机理;同时采用等温热处理法研究了Nd含量对Mg-Zn-Zr合金非枝晶组织的影响。结果表明:稀土元素Nd能够细化Mg-6Zn-0.9Zr合金的铸态组织,在加入Nd元素的合金中出现Mg41Nd5相;随着Nd含量的增加,合金的固相颗粒尺寸逐渐减小,圆整度显著提高,同时固相率明显降低,非枝晶组织主要包括球状及类似球状的初生固相颗粒,以及晶界处和包裹在初生颗粒间的共晶组织。     

Sr对Mg-10Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-10Zn-4Al-0.3Mn为基体合金,分别加入不同含量的Sr元素,制备了3种合金。试验观察可知,Mg-10Zn-4Al-0.3Mn基体合金的铸态组织由α-Mg基体与沿晶界分布的准晶相Q组成。加入Sr后,亚稳态准晶相Q转变为平衡相τ相Mg32(Al,Zn)49与共晶相ε相(Mg51Zn20)。随着Sr添加量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率均呈先上升后下降的趋势,有效提高了合金的拉伸性能。当Sr含量为0.3%时,三者均达到最佳值,抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率分别达到195 MPa、147 MPa和7.4%,同时平均晶粒尺寸也减小到最小值37μm。     

Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr合金显微组织、力学和阻尼性能的影响

采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和动态机械热分析仪等研究Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr(x=0.6,1.6,2.6,3.6,质量分数,%)合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。结果表明:铸态下,Mg-10Gd-6Y-0.6Zn-0.6Zr合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在Mg基体中,由晶界处向晶内平行生长出大量层状相;随Zn含量的增加,Mg5(Gd,Y,Zn)相减少,Mg12Zn(Y,Gd)相增多;当Zn含量达到3.6%时,第二相主要以Mg12Zn(Y,Gd)相存在,Mg基体中的层状相几乎消失。对于挤压态的Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-0.6Zr合金,其基体中呈现大量扭曲的层状相,合金抗拉强度达到400 MPa,随着Zn含量的增加,合金强度呈下降趋势,但塑性得到改善。铸态合金的阻尼性能随Zn含量的增加先下降后上升,采用Granato-Lücke(G-L)理论和G-L图对合金阻尼性能进行了分析和讨论。     

挤压铸造Mg-Zn-Y合金显微组织与力学性能的研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、万能拉伸试验机等手段,研究了不同挤压压力(0,50,100,150 MPa)对挤压铸造Mg_(93)Zn_6Y_1合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同挤压压力下合金显微组织由基体α-Mg相和I-Mg_3YZn_6准晶相组成。α-Mg相呈枝晶状形态存在,分枝明显,I-Mg_3YZn_6准晶相以(I-Mg_3YZn_6+α-Mg)层片状共晶组织形态存在,呈网状分布在基体枝晶间。随着挤压压力的增大,α-Mg晶粒明显细化,层片状共晶组织变得细小,且由连续网状逐渐变为断裂网状,分布更均匀。合金的拉伸力学性能随着挤压压力的增大而逐渐提高,当挤压压力为150 MPa时,合金拉伸力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别为193 MPa和4.2%,增幅为30.4%和75.0%,合金力学性能的提高主要归因于细晶强化和I-Mg3YZn6相的强化作用。合金拉伸试样的断口形貌呈现准解理断裂特征。     

Cu含量对Al-12Si合金组织结构及导热性能的影响

采用熔铸工艺制备了不同Cu含量(0.03%～4.2%)的Al-12Si-xCu-0.6Mg合金试样,分析Cu含量对Al-Si合金组织结构、力学性能与导热性能的影响。结果表明,随着Cu含量从0.03%增加到4.2%,Al-12Si-xCu-0.6Mg合金强度由212.3 MPa提高到285.3MPa,但热导率由152W/(m·K)降低到119W/(m·K)。另外,随着Cu含量增加,合金中初生α-Al相明显细化,从发达树枝晶向细小圆整等轴晶转化,共晶Si相晶粒尺寸逐渐增大;分散的块状α-Al相会造成电子传导通道的断裂,粗大的共晶Si提高电子运动过程中的散射概率,降低自由电子的平均自由程,从而导致合金导热性能下降。     

Nd对车用镀层Zn-5Al-0.2Ti合金组织和耐蚀性的影响

采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究稀土Nd对Zn-5Al-0.2Ti合金显微组织和耐蚀性的影响。结果表明:Zn-5Al-0.2Ti合金添加Nd元素能促进α(Al)形核,阻碍η-Zn初生相的生长,提升了合金中的共晶组织含量。随着Nd含量增加,共晶组织平均粒径先降低再增大。当Nd含量等于0.1%时,合金具有最均匀的组织结构和最小平均粒径。随Nd含量增加,合金的耐腐蚀性能先上升后下降。当合金中Nd含量为0.1%时,合金具有最大的极化电阻与最小的腐蚀电流密度,有助于提升共晶组织的均匀性与致密性,获得最优耐蚀性。     

Ti含量对一种镍基单晶合金组织和持久性能的影响

研究了3种不同含Ti量单晶高温合金的铸态、热处理态组织及持久性能。结果表明：Ti含量对合金的微观组织和持久性能都有明显的影响。随着钛含量的增加，铸态合金枝晶间区域的共晶尺寸和含量明显增大、增多，枝晶间区域的面积也逐渐增大。热处理后，3种合金的枝晶干处的γ′相形态基本一致，都为规则的立方体γ′相，尺寸大约为400nm-500nm。随着钛含量的增加，合金的持久寿命略有降低，延伸率略有增加。     

Fe含量对金属型铸造Al-Fe合金组织形态的影响

研究了不同Fe含量的Al-Fe合金在金属型铸造条件下的组织形态.在金属型铸造条件下,亚共晶Al-Fe组织由发达α-Al枝晶与枝晶间隙链接呈网状的细小共晶Al3Fe相所组成;共晶Al-Fe合金组织为弯曲针棒状共晶Al3Fe相和共晶α-Al相共生生长组织;过共晶Al-Fe合金随着Fe含量增加初生Al3Fe相的形态由针棒状向针片状再向长针状转变,初生相周围共晶Al3Fe相依附在初生相表面生长而形成离异共晶组织.并对不同含Fe量时合金的凝固过程进行了分析探讨.