Zn/Cu质量比对挤压态Mg-Zn-Cu-Ce合金组织和性能的影响

研究了Zn/Cu质量比分别为9:1、2:1、1:1、1:1.5、1:2的挤压态Mg-Zn-Cu-Ce合金的组织与性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对合金的显微组织与相结构进行了分析表征,测试了合金的室温、150、175、200℃的力学性能,研究了合金在200℃/50 MPa条件下的蠕变行为。结果表明,合金主要由α-Mg、Mg Zn Cu、Mg_2Zn_3组成,随着Zn/Cu质量比的减小,合金在晶界处出现灰色Mg_2Cu相。挤压态合金的室温抗拉强度和屈服强度随着Zn/Cu质量比的减小先增大后减小,Cu的增加可以提高合金的高温力学性能。室温下挤压态Mg-8Zn-8Cu-Ce(Zn/Cu=1:1)合金的抗拉强度和屈服强度分别为320和290 MPa,在150℃下,抗拉强度仍高于220MPa。Zn/Cu质量比的减小对提高Mg-Zn-Cu-Ce镁合金的蠕变性能非常明显,但Cu超过一定含量时,蠕变性能下降。Mg-8Zn-8Cu-Ce合金蠕变性能最好,稳态蠕变速率为1.21×10~(-8) s~(-1),100 h的蠕变量仅为0.562%。     

Mg-5wt％Sn合金铸态和时效态的高温蠕变性能

通过压缩蠕变试验研究了铸态和时效态(T6)Mg-5wt%Sn合金在应力为25MPa,温度为150、175和200℃下的高温蠕变性能,并测试了室温拉伸性能.结果表明,时效处理后的压蠕变性能有很大的提高,时效态合金室温抗拉强度也有明显改善.时效态合金高温压缩蠕变性能的提高和室温强度的改善与Mg2Sn弥散析出强化有关.     

挤压态Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金的蠕变性能研究

本文研究了挤压态Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金在不同温度(150-200 ℃)和应力(50-70 MPa)条件下100 h的蠕变行为,利用OM、TEM等手段观察了蠕变过程中的组织演变规律,并对蠕变机理进行了分析。研究结果表明,在本文试验条件下,合金表现出优异的蠕变性能,所有的蠕变曲线均呈现出减速蠕变和稳态蠕变两个阶段;在150 ℃/50 MPa时稳态蠕变速率仅为6.48×10-11s-1 ,蠕变量为0.007%;在200 ℃/50 MPa时稳态蠕变速率为4.26×10-9s-1,蠕变量为0.226%;温度较低时(150 ℃)主要为扩散蠕变控制机制,温度较高时(175 ℃、200 ℃)蠕变机制以位错蠕变为主。蠕变过程中晶内析出的β′相与镁基体具有一定的位相关系：(020)_β′∥_Mg,[001] _β′∥[0001]_Mg,阻碍位错运动,而晶界析出的β相可以钉扎晶界。二者协同作用,促进合金高温蠕变性能的提高。     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的分子动力学研究

通过分子动力学方法研究了Al_0.1CoCrFeNi单晶高熵合金在室温（300 K）下沿轴向拉伸后的组织和力学性能变化。通过改变模拟应变速率和温度,分析了单晶高熵合金的拉伸性能;通过模拟室温拉伸实验,研究了含表面小裂纹单晶的显微组织和抗拉伸性能。结果表明,当应变速率在一定范围内时,抗拉伸强度随应变速率增大而增大;当应变速率为10¹⁰ s^-1时,杨氏模量和抗拉伸强度随温度降低而增大。表面有贯穿小裂纹的单晶高熵合金在拉伸一段时间后出现颈缩现象,随着大量滑移位错的快速发展,裂纹尖端出现应力集中,导致快速断裂。     

纳米Y2O3对高Nb-TiAl合金高温蠕变性能的影响

在不同温度、不同应力条件下对高Nb-TiAl合金进行蠕变测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段探究纳米Y₂O₃对Ti-45Al-6Nb-2.5V合金高温蠕变性能的影响。铸态高Nb-TiAl合金组织为α₂/γ层片结构,纳米Y₂O₃的添加可显著细化合金组织并改善合金的高温拉伸性能。蠕变结果分析得出,添加0.15at.%纳米Y₂O₃会显著改善Ti-45Al-6Nb-2.5V合金的抗蠕变性能,在800℃/300MPa条件下,合金稳态蠕变速率由2.389×10^_-7s^_-1降至1.500×10^_-7s^_-1;在850℃/250MPa条件下,合金的蠕变寿命由14.10h延长至61.50h。添加纳米Y₂O₃提高合金蠕变抗力的机制是Y₂O₃与基体具有较高的结合强度,可以有效阻碍位错运动,减弱孔洞萌生的倾向。经分析,两种合金在800℃/300MPa下的蠕变行为主要受位错攀移与孪晶控制,蠕变损伤断裂机理为孔洞萌生与裂纹扩展。     

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.     

离心铸造和热轧对Mg-10Gd-3Y-1Sn合金组织和机械性能的影响

采用离心铸造及热轧工艺制备Mg-10Gd-3Y-1Sn合金,利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验对该合金的组织和力学性能进行了研究。结果表明：离心铸造Mg-10Gd-3Y-1Sn合金由α-Mg、Mg₂₄(Gd, Y)₅、Mg₂(Sn, Y)₃Gd₂和Mg₃(Gd, Y)相组成。随着离心半径和离心转速的增大,Mg-10Gd-3Y-1Sn合金的晶粒尺寸逐渐减小,抗拉伸强度逐渐增大。在700 r/min下制备的热轧试样在室温下极限抗拉伸强度为304 MPa,在300 ℃下极限抗拉伸强度为296 MPa。Mg₂₄(Gd, Y)₅、Mg₂(Sn, Y)₃Gd₂和Mg₃(Gd, Y)相具有优异的热稳定性,因而Mg-10Gd-3Y-1Sn合金具有优异的高温抗拉伸强度。     

Microstructure, Tensile Properties and Creep Resistance of Sub-rapidly Solidified Mg-Zn-Sn-Al-Ca Alloys

研究了7种亚快速凝固Mg-Zn-Sn-Al-Ca合金的组织、拉伸性能和抗蠕变性能。对于Mg-xZn-ySn-2Al-0.2Ca（x+y=9,x/y为2,1和0.5）合金,锌锡比为1时室温抗拉强度和屈服强度最高:150℃屈服强度随着锌锡比的增加而提高,而200℃相反。这可能与低锌锡比合金中Mg₂Sn较多、含Zn化合物较少且Mg₂Sn具有高温强化作用有关。对于Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al-zCa（z=0,0.2,0.4,0.6）合金,室温和200℃抗拉强度和屈服强度随着Ca含量的增加先提高后下降,峰值分别出现在0.2%Ca和0.4%Ca。200℃/50MPa压缩蠕变时,合金初始应变量和稳态蠕变速率随着Ca含量的增加而降低。少量Ca可以提高Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的室温和高温强度并改善抗蠕变性能,但降低高温塑性。此外,也影响拉伸断裂模式。随着Ca含量的增加,合金室温断裂由解理断裂转变为准解理断裂,200℃断裂由韧性断裂转变为准解理断裂。     

亚快速凝固Mg-Zn-Sn-Al-Ca合金的组织、拉伸性能和蠕变性能(英文)

研究了7种亚快速凝固Mg-Zn-Sn-Al-Ca合金的组织、拉伸性能和抗蠕变性能。对于Mg-xZn-ySn-2Al-0.2Ca(x+y=9,x/y为2,1和0.5)合金,锌锡比为1时室温抗拉强度和屈服强度最高:150℃屈服强度随着锌锡比的增加而提高,而200℃相反。这可能与低锌锡比合金中Mg_2Sn较多、含Zn化合物较少且Mg_2Sn具有高温强化作用有关。对于Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al-zCa(z=0,0.2,0.4,0.6)合金,室温和200℃抗拉强度和屈服强度随着Ca含量的增加先提高后下降,峰值分别出现在0.2%Ca和0.4%Ca。200℃/50MPa压缩蠕变时,合金初始应变量和稳态蠕变速率随着Ca含量的增加而降低。少量Ca可以提高Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的室温和高温强度并改善抗蠕变性能,但降低高温塑性。此外,也影响拉伸断裂模式。随着Ca含量的增加,合金室温断裂由解理断裂转变为准解理断裂,200℃断裂由韧性断裂转变为准解理断裂。     

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.     

Effects of calcium addition on as-cast microstructure and mechanical properties of Mg-5Zn-5Sn alloy

The effects of Ca addition on the as-cast microstructure and mechanical properties of the Mg-5Zn-5Sn (mass fraction,%) alloy were investigated.The results indicate that an addition of 0.5%-1.5% (mass fraction) Ca to the Mg-5Zn-5Sn alloy not only refines the as-cast microstructure of the alloy but also causes the formation of the primary and/or eutectic CaMgSn phases with high thermal stability;an increase in Ca amount from 0.5% to 1.5% (mass fraction) increases the amount and size of the CaMgSn phase.In addition,Ca addition to the Mg-5Zn-5Sn alloy improves not only the tensile properties at room temperature and 150 ℃ but also the creep properties.Among the Ca-containing Mg-5Zn-5Sn alloys,the one added 0.5% (mass fraction) Ca obtains the optimum ultimate tensile strength and elongation at room temperature and 150 ℃,however,the alloy added 1.5% (mass fraction) Ca exhibits the optimum yield strength and creep properties.     

Effect of Cu addition on microstructure and properties of Mg-10Zn-5Al-0.1Sb high zinc magnesium alloy

To improve the strength,hardness and heat resistance of Mg-Zn based alloys,the effects of Cu addition on the as-cast microstructure and mechanical properties of Mg-10Zn-5Al-0.1Sb high zinc magnesium alloy were investigated by means of Brinell hardness measurement,scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS),XRD and tensile tests at room and elevated temperatures.The results show that the microstructure of as-cast Mg-10Zn-5Al-0.1Sb alloy is composed of α-Mg,t-Mg32(Al,Zn)49,φ-Al2Mg5Zn2 and Mg3Sb2 phases.The morphologies of these phases in the Cu-containing alloys change from semi-continuous long strip to black herringbone as well as particle-like shapes with increasing Cu content.When the addition of Cu is over 1.0wt.%,the formation of a new thermally-stable Mg2Cu phase can be observed.The Brinell hardness,room temperature and elevated temperature strengths firstly increase and then decrease as the Cu content increases.Among the Cu-containing alloys,the alloy with the addition of 2.0wt.% Cu exhibits the optimum mechanical properties.Its hardness and strengths at room and elevated temperatures are 79.35 HB,190MPa and 160MPa,which are increased by 9.65%,21.1% and 14.3%,respectively compared with those of the Cu-free one.After T6 heat treatment,the strengths at room and elevated temperatures are improved by 20% and 10%,respectively compared with those of the as-cast alloy.This research results provide a new way for strengthening of magnesium alloys at room and elevated temperatures,and a method of producing thermally-stable Mg-10Zn-5Al based high zinc magnesium alloys.     

Comparison of as-cast microstructure,tensile and creep properties for Mg-3Sn-1Ca and Mg-3Sn-2Ca magnesium alloys

The as-cast microstructure,tensile and creep properties of Mg-3Sn-1Ca and Mg-3Sn-2Ca magnesium alloys were investigated and compared by using optical microscopy and scanning electron microscopy,X-ray diffraction analysis and tensile tests. The results indicate that the as-cast microstructures of Mg-3Sn-1Ca and Mg-3Sn-2Ca alloys are different.The former is mainly composed ofα-Mg,eutectic CaMgSn and solid state precipitation of Mg 2 Sn,whereas the latter is mainly composed ofα-Mg, primary CaMgSn,eutectic CaMgSn and Mg2Ca phases.As a result,the two alloys obtain different tensile and creep properties. Mg-3Sn-1Ca alloy shows relatively higher ultimate tensile strength and elongation at room temperature and 150℃than Mg-3Sn-2Ca alloy,however,the yield strengths of Mg-3Sn-1Ca alloy at room temperature and 150℃are relatively low.In addition,the creep properties of Mg-3Sn-1Ca alloy at 150℃and 70 MPa for 100 h are obviously lower than those of the Mg-3Sn-2Ca alloy.     

挤压态Mg-6Zn-xEr合金的微观结构和力学性能

研究铸态、挤压态和挤压峰值态的Mg-6Zn-xEr合金的微观组织和力学性能。结果表明,Er的加入可显著改善Mg-6Zn合金的力学性能,经过峰值时效后合金的力学性能得到进一步提高;挤压态Mg-6Zn-0．5Er合金经过峰值时效处理后具有最佳的拉伸强度。该合金的抗拉强度和屈服强度分别为329MPa和183MPa,伸长率为12％。这表明添加0．5％Er可显著提高Mg-6Zn合金的时效硬化行为。挤压峰值态Mg-6Zn-0．5Er合金较好的力学性能归因于结构的细化和β1相的析出强化。     

高Y添加量对Mg-2Zn-1Mn合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光法、电子探针显微分析仪、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和单轴拉伸测试等对Mg-2Zn-1Mn-x Y (x=0,1,3,5,7,质量分数,%)合金的显微组织和力学性能进行研究。结果表明：随着Y元素的加入,铸态合金的第二相由Mg₇Zn₃转变为Mg₃Zn₃Y₂,最终转变为Mg₁₂ZnY。Y元素的加入阻碍了动态再结晶的生长过程,使晶粒得到细化,但是进一步增加Y含量不会继续增强晶粒细化程度。挤压态Mg-2Zn-1Mn合金加入Y元素后,塑性呈现出先升高后下降的趋势,这可能是受到了织构取向变化和晶粒粗化的共同影响。此外,合金强度提高主要是由于细晶强化和第二相强化作用。Mg-2Zn-1Mn-7Y合金具有最佳的力学性能,其抗拉伸强度为357 MPa,屈服强度为262 MPa,延伸率为14%。     

脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金双级时效组织和性能的影响

将Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金在477℃固溶1 h后,基于脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金进行双级时效处理,通过改变时效时间,且与常规双级时效组织和性能对比分析,研究脉冲磁场对Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金时效过程中析出相和力学性能的影响,并结合动力学分析Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金在脉冲磁场双级时效过程中析出相加速析出的扩散机制。采用SEM观察Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金析出相和拉伸断口形貌,并进行力学性能测试。结果表明,脉冲磁场在Al-6.15Zn-1.41Mg-1.45Cu合金经时效过程中,提高扩散系数,提高析出相的形核率,使得时效后,基体中出现弥散细小的析出相。经脉冲磁场双级时效处理(121℃×90 min+177℃×60 min)后,抗拉强度为495.43 MPa,硬度为156.3 HV5,相比于常规的双级时效处理,抗拉强度提升20.83%,硬度提升17.89%,时效保温时间缩短87.5%。     

Al和Li含量不同的时效态Mg-Gd-Zn-Zr-Ag合金的组织和力学性能

研究了铝和锂元素含量不同的Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag(质量分数,%)合金经T6热处理后的组织演变和力学性能。结果表明,T6热处理后,有新的Mg3Gd颗粒从Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中析出,且Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的大多数Al2Li3相变得更细小,分布更均匀。时效态Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的晶粒尺寸和c/a比值相比时效态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金有显著的减小,这有利于提高抗拉强度和塑性。时效态Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金具有最佳的抗拉强度、弹性模量和塑性匹配,其抗拉强度为210 MPa,弹性模量为50.7 GPa,延性率为24.8%。     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

Obtaining Ultra-High Strength and Ductility in a Mg–Gd–Er–Zn–Zr Alloy via Extrusion,Pre-deformation and Two-Stage Aging

The Mg–12Gd–1Er–1Zn–0.9 Zr(wt%) alloy with ultra-high strength and ductility was developed via hot extrusion combined with pre-deformation and two-stage aging treatment.The age-hardening behavior and microstructure evolution were investigated.Pre-deformation introduced a large number of dislocations,resulting in strain hardening and higher precipitation strengthening in the subsequent two-stage aging.As a result,the alloy showed a superior strength–ductility balance with a yield strength of 506 MPa,an ultimate tensile strength of 549 MPa and an elongation of 8.2% at room temperature.The finer and denser β' precipitates significantly enhanced the strength,and the bimodal structure,small β-Mg_5RE phase as well as dense γ' precipitates ensured the good ductility of the alloy.It is suggested that the combination of pre-deformation and two-stage aging treatment is an eff ective method to further improve the mechanical properties of wrought Mg alloys.     

Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金的组织和性能

设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。