稀土钇对铸态Mg-8Li-3Al-3Zn合金显微组织和力学性能的影响

镁锂(Mg-Li)合金是现今最轻的金属结构材料,在航空航天及交通运输等领域具有重大的应用价值.但铸造镁锂合金绝对强度低限制了其发展和应用.在Mg-Li二元合金中添加铝(Al)、锌(Zn)和稀土元素钇(Y)三种强化元素制备Mg-Li-Al-Zn-Y五元铸态镁锂合金来提高镁锂合金的力学性能.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描...     

Mg-9Zn—xAl合金的显微组织和力学性能

借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计及电子万能试验机等研究了Mg-9Zn-xAl（x=2％、4％、6％）合金的显微组织和力学性能。试验结果表明：随着Al含量的增加,晶粒尺寸呈不断减小的趋势,合金中的第二相由断续状分布向连续网状转变;当Al含量为2％和4％时,合金主要由α-Mg基体相、τ-Mg32（Al,Zn）49相和MgZn相组成,当Al增加到6％时,合金主要由α-Mg基体相、τ-Mg32（Al,Zn）49相和少量Mg5Zn2A12相组成。抗拉强度随着Al含量的增加呈先增大后减小的趋势,当Al含量为4％时,抗拉强度为171MPa;伸长率和硬度随着Al含量的增加而逐渐增加,当Al含量为6％时,硬度为133HV。     

铸态Mg-4Li-xSn合金组织和力学性能研究

采用OM、XRD、SEM对铸态Mg-4%Li-(1,3,5)%Sn合金进行微观组织、成分和形貌研究,同时利用万能试验机和显微硬度计对其力学性能和硬度进行分析。结果表明,Sn元素能细化Mg-4Li合金晶粒,同时析出Li_2MgSn相和Mg_2Sn相;随着Sn添加量增加,析出相含量增多,合金抗拉强度及硬度提高,合金的伸长率先增加后下降;当添加3%Sn时,合金的抗拉强度达到122.79 MPa,伸长率达到12.76%,硬度为56 HB。     

Ce和Sb对Mg-3%Al合金铸态组织与力学性能的影响

研究了合金元素Ce和Sb对Mg-3%Al基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ce,Sb元素加入后使β-Mg17Al12相以细小弥散形态分布。只加入Ce元素时,Ce与合金中的Al元素形成针状的Al4Ce相,合金的铸态室温力学性能较Mg-3%Al合金更差;而Ce,Sb元素同时加入时,在基体中形成了弥散分布的CeSb颗粒相,同时抑制了针状的Al4Ce相的生成,合金表现出较好的强度和塑性。与Mg-3%Al合金相比,Mg-3%Al-1%Ce-1%Sb合金的铸态拉伸强度Rm提高了7.5%,伸长率A提高了91%。     

铸态Mg-9Gd-1.5Zn-xAl合金的显微组织和力学性能

采用铸造法制备了Mg-9Gd-1.5Zn-xAl(x=0、0.3、0.8和1.3 mass%)合金,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜等研究了不同Al含量对Mg-9Gd-1.5Zn合金物相和显微组织的影响,并采用电子拉伸试验机测试了室温下4种合金的力学性能。结果表明：铸态Mg-9Gd-1.5Zn合金的组织由α-Mg基体和沿晶界分布的Mg₅Gd和(Mg, Zn)₃Gd相组成,加入Al元素后,合金组织中Mg₅Gd相逐渐减少,并产生了新相Al₂Gd、Al₁₁Gd₃和LPSO(Mg₁₂Gd(Al, Zn))。Al元素促进了有效异质形颗粒(Al₂Gd)的产生,抑制了晶粒长大,合金的组织明显细化,起到了细晶强化的效果。当Al添加量为0.8%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为192.2 MPa、154.8 MPa和16.6%,与不含Al的Mg-9Gd-1.5Zn合金相比,分别提升了47.1%、64.8%和121.3...     

铸态Mg-Zn-Er-Zr合金显微组织和力学性能的研究

通过显微组织观察和力学性能测试等手段研究了铸态Mg-Zn-Er-Zr合金的组织和力学性能.结果表明,添加0.6%Er 1%Zn,在晶界处形成Mg-Zn、Mg-Er、Mg-Er-Zn的质点阻碍了枝晶生长,起到细化晶粒的作用,晶粒尺寸减小到60μm左右,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到198.8MPa、83.0MPa和24.5%,较Mg-0.6Zr合金均有不同程度的提高.     

锌对铸态医用Mg-1Ca-xZn合金组织和显微硬度的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、XRD、能谱仪及显微硬度计研究了三种不同锌含量的铸态医用Mg-1Ca-xZn(x=4%,6%,8%)的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Mg-1Ca-xZn合金中主要存在α-Mg相及少量MgZn相和Mg2Ca相。随着锌含量的增加,合金中MgZn相明显增多,合金的基体晶粒组织得到了明显的细化,且合金的显微硬度增加。第二相MgZn的增加使Mg-1Ca-xZn合金得到了强化。     

Mn含量对Mg-5Al合金铸态组织和力学性能的影响

研究了合金元素Mn对Mg-5Al合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,在Mg-5Al合金中加入Mn后,合金组织细化,连续或半连续网状分布的β-Mg17Al12相逐渐转变为断续、分散的骨骼状相,晶界附近出现颗粒相并且数量逐渐增多。随着Mn含量增加,合金室温抗拉强度、伸长率及冲击韧度先上升然后下降。当Mn含量为0.3%时,合金综合力学性能最好,抗拉强度、伸长率与冲击韧度达到190MPa、7.3%与21.1J·cm-2,分别提高了7.9%、9.1%与9.3%。继续增加Mn含量至0.5%时,Al8Mn5颗粒聚集长大粗化,导致Mg-5Al合金综合力学性能下降。     

Zn对Mg-8%Al合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机、x射线衍射仪和电子探针等仪器分析了Zn对Mg-8%Al合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明:6%的Zn加入到Mg-8%Al合金中,细化了合金的晶粒,提高了合金的室温力学性能.     

Mg-9Zn-xAl合金的显微组织和力学性能

借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计及电子万能试验机等研究了Mg-9Zn-xA(lx=2%、4%、6%)合金的显微组织和力学性能。试验结果表明:随着Al含量的增加,晶粒尺寸呈不断减小的趋势,合金中的第二相由断续状分布向连续网状转变;当Al含量为2%和4%时,合金主要由α-Mg基体相、τ-Mg32(Al,Zn)49相和MgZn相组成,当Al增加到6%时,合金主要由α-Mg基体相、τ-Mg32(Al,Zn)49相和少量Mg5Zn2A12相组成。抗拉强度随着Al含量的增加呈先增大后减小的趋势,当Al含量为4%时,抗拉强度为171MPa;伸长率和硬度随着Al含量的增加而逐渐增加,当Al含量为6%时,硬度为133HV。     

铸态Mg-Sn-Si-Sr合金的显微组织与力学性能

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)分别研究Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1,2)和Mg-5Sn-ySi-2Sr(y=1,2)合金的相组成和显微组织,采用力学性能试验机测定合金的拉伸性能。结果表明:Mg-Sn-Si-Sr系合金组织由α-Mg、MgSnSr、Mg2Sn、Mg2Si相所组成。Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加,加入Sr元素会促进MgSnSr相的形成,抑制相界上Mg2Sn相的析出。Sn和Sr均能够细化Mg2Si相。当Sr含量由0.5%提高到2%(质量分数)后Mg2Si和Mg2Sn相均能得到显著细化,从而显著提高合金的抗拉强度与屈服强度。     

铸态Mg-2Zn-1.5Cu合金组织及力学性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD物相分析以及力学性能测试等手段,研究了Mg-2Zn-1.5Cu(at%)合金的显微组织及力学性能。结果表明:铸态合金存在较为明显的元素偏析,主要的第二相为MgCuZn相;合金的力学性能随着温度的提高而不断降低,塑性变化幅度要明显高于强度,合金的断裂方式也由低温时的沿晶断裂转变为高温时的穿晶断裂;在相同温度下,随着应力的提升,合金的稳态蠕变速率提高,蠕变机制由晶界控制转变为晶界及位错共同控制;在相同的应力下,随着温度的提升,合金的稳态蠕变速率存在数量级的提升,蠕变激活能由130kJ/mol降低到36.4 kJ/mol;在200℃,45 MPa时,出现加速蠕变阶段,发生蠕变断裂,断口存在明显的穿晶断裂特征,基体中有大量的沿基面运动的位错,部分位错发生攀移,MgZnCu相具有减缓蠕变变形的作用。     

Ho对铸态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子拉伸实验机、布氏硬度计等研究了铸态Mg-5Y-3Sm-xHo-0.5Zr(x=0,2,4,6)合金的组织和力学性能。结果表明:铸态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金主要由α-Mg和大部分位于晶界的Mg24Y5和Mg41Sm5第二相组成。添加Ho后,在晶界处出现了Mg24Ho5新相,Ho的含量高低对合金相组成没有影响。随着Ho含量的不断提高,析出的第二相逐渐增多,晶粒尺寸逐渐减小。当Ho含量为4%时,该铸态合金的综合力学性能最好,抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率分别为193 MPa、170 MPa、72.8 HBW和4.15%。     

铸态Mg-6Al-xGd合金凝固组织及力学性能研究

采用x射线衍射分析、扫描电镜分析、显微组织分析及拉伸性能测试,研究Gd含量对Mg-6A1-xGd(x=0,0.6%,0.9%,1.2%,1.5%,1.8%)镁合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明:Gd含量逐渐增加,α-Mg晶粒尺寸先减小后增大,β-Mg_(17)Al_(12)相从连续网状变为断续网状、颗粒状,且体积数量减少。加入Gd后合金组织中出现了弥散分布的Al_2Gd相。Gd的添加使得合金晶粒得到细化,在Gd含量为0.9%时细化效果最为明显。Mg-6Al-xGd铸态合金的室温抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,在Gd的添加量为0.9%时,抗拉强度为210.93 MPa,比未添加Gd元素提高了21.4%。由铸态合金拉伸断口可见大量韧窝和撕裂棱,合金表现为韧-脆混合型断裂特征。     

Mg-6Zn-xCu铸造合金的显微组织及力学性能研究

采用金属型铸造方法制备了Mg-6Zn-xCu(x=1%、3%、5%)镁合金,并通过光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜及力学性能测试等手段研究了Cu含量对合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:Cu在合金中主要以CuMgZn相存在,且随着Cu量的增加,其数量增加;在凝固过程中,CuMgZn富集在已结晶的α-Mg表面,阻碍了其长大,从而细化了晶粒,但过量的CuMgZn偏聚晶界偏聚,引起局部的应力集中,对合金的力学性能产生负面影响;随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,加入1%Cu时,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为208MPa和13.5%;随着Cu含量的增加,拉伸断口由准解理断裂向解理断裂和沿晶断裂转变。     

Mg-1Er-0.6Zr合金的显微组织和力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了Mg-1Er-0.6Zr合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能.结果表明,在温度为300℃,挤压比为16 ∶ 1时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为206.5 MPa、78.5MPa和25％,比铸态时分别提高了28.4％、8.6％和150％.挤压后时效处理,强度稍有提高;但固溶后再时效其强度明显降低,塑性也有所降低.     

铸态U-10%Mo合金的显微组织与高温力学性能

在聚变裂变混合堆概念设计中,铀钼合金除承担裂变放能的作用外,还需要作为结构材料,因此对其高温力学性能应予以关注。采用真空感应熔炼法制备了铸态U-10%Mo(质量分数)合金并进行了均匀化热处理,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)方法对其相结构和显微组织进行了分析,测试了样品在室温和400,500,600℃下的高温力学性能。实验发现,铸态U-10%Mo合金晶界处存在大量铀的碳化物和氧化物杂质聚集,这可能是其呈脆性沿晶断裂的原因所在。随着试验温度升高,合金的极限强度有所下降。     

钙对铸态医用Mg-6%Zn-x%Ca合金组织和力学性能的影响

研究了不同钙含量对铸态下医用Mg-6%Zn-x%Ca镁合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着钙含量的增加,合金的晶粒尺寸明显变小,显微硬度明显提高;能谱分析发现,钙主要分布在晶界处,也有少量钙溶解于α-Mg固熔体中。热模拟实验表明,成分为Mg-6%Zn-3%Ca的镁合金抗压强度和屈服强度最高。     

钆对Mg-8Li-4Zn-xGd合金铸态组织与力学性能的影响

采用锂盐熔剂保护熔铸Mg-8Li-4Zn-xGd(x=1,3,5)合金铸锭,研究钆含量对铸态合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-8Li-4Zn-xGd合金基体由α-Mg(HCP)和β-Li(BCC)双相构成。随着钆含量的增加,Mg₅Gd共晶相和Zn₁₂Gd化合物相逐渐连成网状,将基体α+β双相隔离成20～40μm的等轴状或类似于铸铁中的共晶团状,可有效细化α-Mg相和连续的β-Li相;组织中大颗粒Mg₂Zn₁₁相弥散分布在β-Li相内,Mg₅₁Zn₂₀相分布在α-Mg晶界处;锌元素还可以在β-Li相中析出细小弥散分布的MgZn相,其数量随钆含量的增加而增加,可直接弥散强化β-Li相。此外,锌和钆对合金硬度的影响较大,随着钆含量的增加,合金的抗拉强度提高,但伸长率降低。     

热处理对Mg-7.28Li-8.02Y合金显微组织和力学性能的影响

用真空熔炼、真空热处理方法研究了超轻Mg-7.28Li-8.02Y合金的显微组织和力学性能,以及热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律.结果表明,铸态Mg-7.28Li-8.02Y合金主要由β(Li)相基体和α(Mg)相以及沿晶分布呈网状结构的γ(Mg24Y5)相组成.对铸态Mg-7.28Li-8.02Y做固溶热处理后发现,随着淬火温度由300 ℃升高至500 ℃,Mg及γ(Mg24Y5)相在β相中的固溶程度增加,合金淬火硬度增加,γ(Mg24Y5)相呈圆球状均匀分布,其共同作用使合金抗拉强度大幅度提高;但150 ℃时效后,一方面有晶粒长大,另一方面长时间时效使Mg在β相中固溶度降低,α相沿β相晶界析出,导致合金硬度、强度及塑性有所下降.