高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验,研究了510℃下固溶处理20h所得Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的组织结构及力学性能。结果表明,铸态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的(Mg,Zn)_3Gd共晶相组成;固溶处理后,合金相组成未发生变化,而(Mg,Zn)_3Gd相形貌由连续网状转变为不连续岛状,体积分数由19%下降为9%;固溶态合金中未观察到长周期堆垛有序结构的形成。拉伸条件下,固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金屈服强度比铸态略有下降,但抗拉强度和延伸率均有较大提高,其屈服强度、抗拉强度和延伸率依次为176 MPa、277 MPa和12.8%,表现出优良的综合力学性能;压缩条件下,铸态和固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的力学性能差异较小,且均优于拉伸条件下的力学性能。     

Mg-9Gd-2Y-Sm-0.5Zr合金组织和耐蚀性能研究

通过OM、SEM和XRD实验观察并研究了Mg-9Gd-2Y-Sm-0.5Zr(%质量分数)合金的微观组织和析出相,并采用腐蚀失重实验对合金的耐蚀性能进行了测试。结果表明,Mg-9Gd-2Y-Sm-0.5Zr合金微观组织主要由沿晶界分布的枝状共晶相和少量分布在晶内的小颗粒状相组成;析出相有α-Mg,Mg5Gd和Mg24Y5相。实验研究了该合金在不同浓度的NaCl溶液中的耐蚀性能,结果表明该合金腐蚀程度随着NaCl浓度的增加而增加,腐蚀产物以Mg(OH)2为主,腐蚀速率较低,耐蚀性能较好。     

Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、金相组织分析和拉伸性能测试等方法,研究了Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-5Gd-3Y铸态合金的组织由α-Mg基体和共晶相Mg5Gd和Mg24Y5组成。加入Al元素后,有新相Al2Gd、Al2Y析出,对合金的晶粒起到细化作用,有效提高了Mg-5Gd-3Y铸态合金的力学性能。     

均匀化热处理对Mg-5Zn-1Mn镁合金导电性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜以及电导率测试等分析测试手段研究了均匀化热处理对Mg-5Zn-1Mn(ZM51)镁合金导电性能的影响.结果表明,铸态合金主要由α-Mg基体、Mg7Zn3相以及MgZn2相组成;经均匀化处理后,合金中Mg7Zn3相回溶,Mn原子从基体中析出,以单质形式存在;随着均匀化时间的延长,合金电导率从14....     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10～50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)     

RE/Zn比值对Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响

设计Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金(x=0, 1.1%, 1.6%, 2.3%, 4.6%,质量分数),对应的RE/Zn原子比分别为：不含Zn、1∶1、2∶1、3∶1和4∶1,通过改变RE/Zn比值来调控固溶态Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金中LPSO相和共晶相的体积分数,探明固溶处理过程中层片状的LPSO相的调控及形成机理,改善合金的综合力学性能。通过OM、SEM、TEM以及室温拉伸实验,研究不同RE/Zn比值对铸造Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响。结果表明,在未加Zn时,铸态合金组织由α-Mg、Mg₅RE和富稀土相组成,随着Zn的加入Mg₅RE相转化为(MgZn)₃RE相,且第二相的体积分数显著提高。对铸态合金固溶处理后,不含Zn的合金第二相完全溶于基体,而随着Zn含量增加,晶界处残余的共晶相逐渐增加,并在晶粒内形成层片状的LPSO结构相,当RE/Zn原子比为3∶1时,合金室温屈服强度、抗拉强度和伸长率分别122 MPa、228 MPa和14.0%,此时具有最佳的综合力学...     

Mg-Zn-Gd合金的微观组织和力学性能

利用等离子体发射光谱仪(ICP)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段研究了Mg-x Zn-y Gd(x=1~3,y=1~3)合金铸造态、挤压态的化学成分和微观组织演变,并测试其室温拉伸力学性能。研究结果表明:随着Gd含量的增加,铸态组织显著细化,枝状晶间距减小,其组分相Mg-Zn-Gd三元相面积分数逐渐增多,Mg Zn2相逐渐减少直至消失,第二相从晶界处呈连续网状分布转变成晶界断续和晶内均匀分布。挤压态组织得到细化,挤压过程发生了明显的动态再结晶,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的30μm降到Mg-2Zn-1Gd合金的10μm。第二相沿挤压方向趋于带状分布,部分弥散分布于晶内,成棒状或块状的Mg Zn Gd三元相,尺寸约为1~3μm。挤压态Mg-x Zn-y Gd合金的抗拉强度σ_b从Mg-3Zn的260 MPa提高到300 MPa,延伸率δ从13%提高到25%,屈服强度变化不大,σ_b和δ提高幅度分别为15.4%,92%。挤压态的显微硬度由Mg-3Zn的HV 52.1提高到Mg-3Zn-2Gd的HV 70.4,挤压态Mg-x Zn-y Gd合金室温拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征,应力在第二相粒子处集中。     

Zn和Mg元素对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭及其均热态组织的影响

以Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金为基础合金,共设计了3种化学成分的合金,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)等手段,同时结合Pandat热力学计算,研究了Zn和Mg元素对半连续铸造高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸态和均匀化组织的影响。结果表明:合金铸态组织中第二相主要包括非平衡共晶(AlZnMgCu)四元相、大量细小的短棒状MgZn_2相以及很少量的富Cu相;提高Zn和Mg元素的含量均会导致合金铸态组织中非平衡共晶相数量及非平衡共晶相厚度的增加,且在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金中Mg元素影响更大,这与热力学计算结果基本一致。各合金经过470℃/24 h均匀化处理后,Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金回溶完全,Mg和Zn元素含量更高的合金回溶不充分,组织中仍存在一定数量的(AlZnMgCu)四元相,其中,在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金中Mg元素的增加尤其不利于均匀化的进行。     

Nd对喷射成形Mg-9Al-3Zn-6.5Ca-0.6Mn镁合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM & EDS)和X-ray衍射分析仪等研究了Nd对喷射成形Mg-9Al-3Zn-6.5Ca-0.6 Mn镁合金组织及力学性能的影响.喷射沉积坯晶粒细小,以α-Mg、Al2Ca和Ca2Mg6Zn3为主要物相.挤压后以α-Mg、Al2Ca和MgZn2为主要物相.加入Nd主要形成Al3Nd相,新相成片状;当Nd含量为2%时,挤压态合金的力学性能最佳,伸长率无明显变化,拉伸断口基本上为断裂,有少量的韧窝.     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

Effects of isothermal homogenization on microstructure evolution of Mg-7Gd-5Y-1MM-0.5Zr alloy

Optical microscopy(OM), scanning electronic microscopy(SEM) and X-ray diffraction(XRD) were performed to investigate the influence of homogenization on the microstructures of the Mg-7Gd-5Y-1MM(Ce-rich RE)-0.5Zr magnesium alloy. The results indicated that α-Mg, Mg24(Gd Y)5 phase, Mg5(Gd Y) phase and Mg12 MM phase coexisted together in as-cast alloy; the microstructures were largely characterized by α-Mg matrix and gray globular or elliptic ball Mg12 MM phase, in addition to those with cubic block Mg24(Gd Y)5 phase after homogenization; the reasonable homogenization regime was maintained at 530 oC for 32 h.     

Sr对Mg-5Sn-5Zn铸造镁合金组织的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了Mg - 5Sn - 5Zn - xSr(x=0,0.5,1,2)4种铸造镁合金的显微组织和相组成.结果表明:在Mg -5Sn -5Zn合金中加入质量分数为0.5％ ～2％的Sr元素后,不但能够缩小α - Mg枝晶间距,而且还能形成三元相MgSnSr.随着Sr含量的增加,在晶界析出的Mg2Sn相减少,晶内的MgSnSr相增加.合金中的MgZn相与Mg2Sn相依附在一起,大多数的MvgZn相以α-Mg+ MgZn相的共晶方式存在.     

Effects of heat treatments on microstructure and mechanical properties of Mg-15Gd-5Y-0.5Zr alloy

Microstructure and mechanical properties of Mg-15wt.%Gd-5 wt.%Y-0.5wt.% Zr alloy were investigated in a series of conditions. The eutectic was dissolved into the matrix and there was no evident grain growth after solntionized at 525 ℃ for 12 h. The evolution of the phase constituents from as-cast to cast-T4 was as follows： α-Mg solid solution＋Mg5（Gd,Y） entectic compound→α-Mg solid solution＋ spheroidized Mg5（Gd, Y） phase→α-Mg supersaturated solid solution＋cuboid-shaped compound （Mg2Y3Gd2）. And the precipitation sequences of Mg-15Gd-5Y-0.5Zr alloy were observed, according to the hardness response to isothermal ageing at 225-300 ℃ for 0-128 h.     

热处理对Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及万能拉力试验机等,研究了Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr(%,质量分数,下同)合金在固溶+人工时效情况下,显微组织和力学性能的变化。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和粗大共晶相(α-Mg+Mg_5Gd+Mg_(12)Nd)组成,热处理后,合金组织中的颗粒方块相显著增多且长大,沿着晶界分布;合金组织析出的纳米尺寸颗粒方块相可有效强化合金性能。时效态合金的β'相形态类似纺锤形,彼此相互连接,夹角为120°,且有周期性。不同状态合金的室温抗拉强度分别为:铸态177.9 MPa、固溶态191.4 MPa和时效态247.1 MPa。     

Ca和Sr对铸态Mg-Sn-Si合金组织和性能的影响

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)研究了铸态Mg-Sn-Si-Ca-Sr合金的相组成和显微组织,用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-xSi-0.5Ca-0.5Sr(x=1,2)合金由α-Mg、Mg2Sn、Mg2Si和CaMgSn相所组成,Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-1Si-yCa-0.5Sr(y=0.5,2)合金,Ca的质量分数提高到2%后会促进Mg2Ca相和CaMgSn相形成,但同时抑制了Mg2Sn、Mg2Si相的析出,从而导致合金性能下降.对于Mg-5Sn-2Si-0.5Ca-ySr(y=0.5,2)合金,当Sr的质量分数由0.5%提高到2%时,Mg2Si和Mg2Sn相均得到显著细化,并促进了基体内MgSn(Sr,Ca)相形成,从而提高了合金的抗拉强度与屈服强度.     

冷却速度对Mg-9Gd-3Y合金铸态组织与性能的影响

采用KLCOM100型温度记录仪测定砂型、金属型、水冷金属型和液氮冷却金属型在凝固阶段的平均冷却速度,采用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析冷却速度对GW93(Mg-9%Gd-3%Y-0.5%Zn-0.5%Zr,质量分数)镁合金铸态显微组织、相组成和力学性能的影响,寻求合金的α(Mg)晶粒尺寸、硬度、抗拉强度及延伸率与凝固冷却速度的定量关系。研究结果表明:GW93合金在砂型铸造条件下凝固冷却速度约为0.8℃·s-1,在液氮冷却金属型条件下,凝固冷却速度可达19.2℃·s-1。GW93室温金相组织的主要相是α(Mg),M24(Y Gd)5和Mg(Gd Y)5。随着冷却速度的提高(0.8~19.2℃·s-1),α(Mg)等轴晶明显细化,第二相尺寸明显减小,分布更均匀,非平衡相Mg3Gd增多。砂型铸造条件下XRD分析未检测到Mg3Gd相,可见对GW93合金,砂型铸造条件下已接近平衡凝固。α(Mg)等轴晶尺寸(D)与凝固冷却速度(v)的关系归纳为D=46.139v-1/3;随着冷却速度的提高,合金抗拉强度、断后伸长率和硬度也明显提高,抗拉强度Rm与冷却速度的关系归纳为Rm=9.6-4.1/(1+exp((v-8.4)/4.9))。     

Sn对铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机,研究了不同Sn含量对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织、力学性能以及拉伸断口形貌的影响。结果表明,铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金主要由基体α-Mg、Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅相组成,Sn的添加能够细化合金组织,在合金中生成新相Sn₃Y₅,促进合金中第二相的析出。Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-0.5Sn合金中第二相呈现出分布均匀的颗粒状,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.0Sn合金中部分区域出现了长条状第二相,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.5Sn合金中部分区域出现了方块状第二相。在本文研究范围内,随着Sn含量的增加,合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度都呈现出先上升后下降的趋势。Sn含量为0.5%时,铸态合金综合性能最好,此时合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别为177 MPa、6.87%和57.47 HBW,与无Sn合金相比分别提高了5.36%、12.25%和11.96%。     

Microstructure and mechanical properties of as-cast and heat treated Mg-15Gd-3Y alloy

The microstructure evolution and mechanical properties of Mg-15Gd-3Y alloy were investigated in the as-cast and heat treated conditions.The microstructure evolution from as-cast to cast-T4 states involved α-Mg solid solution+Mg5(Gd,Y) phase→α-Mg supersatu-rated solid solution+rare earths compound Mg3(Gd1.26,Y0.74)→α-Mg supersaturated solid solution+rare earths compound Mg3(Gd0.745,Y1.255).It showed that 480 oC/4 h was the optimal solution treatment parameter.If the solution temperature was high or the holding time was long,such as 520 oC/16 h,an overheating phenomenon would be induced,which had a detrimental effect on the mechanical properties.When age-ing at 225 and 200 oC,the alloy would exhibit a significant age-hardening response and great long-time-age-hardening potential,respectively.The best mechanical properties were obtained at the parameters of 480 oC/4 h+225 oC/16 h,with the UTS of 257.0 MPa and elongation of 3.8%.     

Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的热处理工艺优化

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和维氏硬度计等仪器观察和分析了不同热处理工艺对Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,铸态Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体和第二相(Mg₁₂Nd相和Mg₅Gd相)组成,经过热处理后合金组织中的相没有发生改变。铸态合金中的第二相主要以沿晶界分布的不连续网状和在晶粒内部的颗粒状形式存在,经固溶处理大部分第二相融入基体,后经时效处理又重新析出,此时合金中的析出相细小且弥散分布。Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃固溶8 h,然后在225℃时效8 h,此时,合金的硬度达到峰值,为42.9 HV。     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.