ZM6镁合金铸件夹杂物表征及其对拉伸力学性能的影响

夹杂是影响ZM6镁合金铸件力学性能的重要因素。通过拉伸试验测试含有夹杂缺陷ZM6镁合金的力学性能,对试样断口宏观形貌和微观形貌进行观察,测量夹杂物尺寸,定量研究夹杂物的等效直径对抗拉强度和伸长率的影响,建立抗拉强度和伸长率分别与夹杂物等效直径之间的函数关系,并采用ANSYS软件建立含有不同夹杂物尺寸的ZM6镁合金有限模型。结果表明：ZM6合金中的夹杂物主要为氧化镁;等效直径能够很好的表征夹杂物尺寸,随着夹杂物等效直径的增大,抗拉强度和伸长率会随之降低;有限元模拟表明夹杂物和基体界面位置存在明显应力集中,且位于基体较薄界面位置,可较准确预测含不同尺寸夹杂物的合金拉伸性能,拉伸应力应变曲线偏差5%之内,抗拉强度预测误差小于10%。     

ZM6镁合金的双级时效行为

通过调控ZM6镁合金的预时效时间,利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察析出相的形貌特征,对合金的双级时效行为进行研究。与单级时效相比,合金经双级时效后,能在轻微降低伸长率的情况下提高材料抗拉强度,此时合金的组织特征为细小β″相弥散的分布在α-Mg的基体上,这是由于预时效有助于形成更高数密度的G.P.区,进而为二级时效过程中β″相的析出提供更多的形核核心。     

固相合成道次对ZM6-Ce镁合金组织和性能的影响

采用固相合成法合成ZM6镁合金废屑和Mg-Ce中间合金屑,研究挤压合成次数对合成镁合金棒组织和性能的影响,并讨论其断裂行为。结果表明:一次挤压后,Mg-Ce中间合金屑没有被破碎,合金的力学性能较差。经5次挤压后,Mg-Ce中间合金屑的均匀分布使合金的力学性能有较大的改善。随着挤压次数的增加,合金的抗拉强度和延伸率增大,增大的幅度随着挤压次数的增加而变小。5次挤压后,合金的抗拉强度为300 MPa,延伸率为14.8%,试样的断裂方式为穿晶韧窝断裂。     

固相再生ZM6镁合金的力学性能和断裂行为

采用扫描电子显微镜及万能拉伸试验机观察和研究了由固相再生法得到的ZM6镁合金棒材的力学性能和断裂行为.结果表明,所有挤压材的力学性能均高于铸态的力学性能,挤压+T4状态的合金塑性最好.时效处理使抗拉强度和屈服强度提高.     

Sb对镁合金组织和力学性能的影响

借助SEM、XRD等现代分析技术分析了Sb含量为0.4%时对镁合金组织和力学性能的影响,研究了Sb对镁合金的强化机理.结果表明,Sb可以细化AZ91D镁合金的组织、改善Mg17Al12相形态和分布,并生成新的强化相Mg3Sb2;Sb在稀土阻燃镁合金中,可以减少棒状Al11RE3相,并形成颗粒状CeSb相,使镁合金的抗拉强度提高.     

稀土元素Nd对AM50镁合金金相组织和力学性能的影响

以镁合金AM50为研究对象，向其中加入分别加入0．5％。1．0％和1．5％的稀土Nd。AM50合金由金属型铸造方法制备。对AM50镁合金进行了微观组织观察、力学性能测试。结果表明，合金组织随着稀土的加入得到细化。合金的各项力学性能也得到显著提高，如抗拉强度σb、硬度HB、延伸率δ等。当合金中加入1％Nd的时候，合金表现出最好的显微组织和力学性能。     

La2(CO3)3对ZM5镁合金组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜（0M）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了La2（CO3）3对ZM5镁合金铸态显微组织和力学性能的影响。结果表明,少量的La2（CO3）3（0．4％～1．0％）对α-Mg晶粒有明显地细化作用,La2（C03）,的最佳加入量为O．7％。La2（CO3）3的加入导致β—Mg17Al12相弥散细小,显微组织的改善导致合金的力学性能明显提高。     

ZM6铸造镁合金氩弧焊补焊特性与接头组织及性能

大尺寸、复杂结构的ZM6镁合金铸件极易出现裂纹、疏松、气孔和夹杂等铸造缺陷，开发高质量补焊修复技术将有助于推动其更广泛的应用。利用钨极氩弧焊（TIG）补焊技术，针对不同尺寸的圆形坡口，采用优化的焊前预热措施、焊接工艺参数和焊后热处理工艺，对ZM6铸造镁合金TIG补焊焊缝成形、接头组织特征和力学性能进行分析。研究结果表明，针对直径10～40 mm的坡口，采用焊前200℃预热1 h和160 A焊接电流，可以获得无裂纹、无气孔、无未熔合缺陷的补焊接头。补焊接头焊缝区晶粒细化，晶粒尺寸为30～40μm；热影响区宽度较窄，但晶粒发生长大，团簇状析出相明显减少，因此热影响区硬度最低。随着坡口尺寸增大，焊缝区和热影响区的硬度均发生下降，试样拉伸强度降低。拉伸试样主要断裂于热影响区，平均抗拉强度和延伸率达母材的93.7%和95.1%。     

热处理对ZM6镁合金TIG焊后组织性能的影响

采用钨极氩弧焊对ZM6铸造镁合金进行焊接,并对其进行了T6热处理,利用光学显微镜及扫描电镜对焊后及热处理后的焊接接头显微组织进行观察,对试样进行显微硬度和抗拉强度测试。结果表明:经过540℃固溶处理后,晶界处的化合物已基本固溶到基体。经200℃时效16 h后,出现3种析出相,并且焊缝及母材显微硬度均达到最大值,分别为85HV和81HV。热处理后拉伸试验断裂位置在熔合区附近,抗拉强度达到260 MPa,较未热处理的160 MPa有较大提高。热处理后拉伸断口形貌呈现出两个不同的区域,分别为解理和韧窝-解理混合断裂。     

碳纳米管/ZM5镁合金复合材料的制备与力学性能研究

采用搅拌铸造法制备了碳纳米管/ZM5镁合金复合材料,研究了搅拌法加入碳纳米管的工艺特点,测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析.研究结果表明：当搅拌温度接近于ZM5镁合金液相线温度时,碳纳米管能较好的加入到镁合金熔体中.与基体合金相比,复合材料的抗拉强度、弹性模量、显微硬度显著增加,伸长率最大可提高110%,但是碳纳米管加入量过多会导致偏聚,使力学性能下降.碳纳米管能细化复合材料的晶粒组织,并且起搭接晶粒和承载变形抗力的作用.     

Sn对ZM61合金组织与性能的影响

通过光学金相(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)等分析方法,研究不同Sn含量对Mg-6Zn-1Mn(ZM61)合金显微组织和力学性能的影响,并初步探讨Sn元素在镁合金中的存在形式和作用机理。结果表明:Sn元素在ZM61合金中主要以Mg2Sn相存在;Sn元素不仅可以改善合金的铸造性能,所形成弥散的Mg2Sn相颗粒还可以明显的细化晶粒改善组织,提高合金的力学性能,其中经440℃,2h+90℃,24h+180℃,8h双级时效处理的ZM61-4Sn合金具有最佳的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为358MPa、374MPa和4.6%;Sn的加入不会改变合金的断裂机制,但是粗大的Mg2Sn粒子会成为裂纹源,从而降低合金的塑性,所以Sn含量不宜过高,不大于4%较为合适。     

挤压工艺对ZM21镁合金显微组织和性能的影响

通过显微组织观察,力学性能测试,研究了ZM21镁合金在400℃时不同挤压比和挤压速度对显微缉织和性能的影响．并优化了挤压参数。结果表明：当挤压速率为0．1m／s时,优化的挤压比为70．9;当挤压比为121．3时最佳的挤压速率为0．3m／s;用屈服强度和晶粒尺寸之间的关系计算出了该合金的hall-patch公式系数,得到E为393．4MPa·μm^1/2。     

钕对二元高铝镁合金组织及性能的影响

研究了稀土元素钕对Mg-15Al合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明:加入钕后,Mg-15Al合金的α-Mg晶粒明显细化,α+β共晶组织由粗大网状变得分散、细小,钕与铝结合形成稳定的Al11Nd3,合金的抗拉强度和伸长率均得到显著提高。钕加入量为1.0%时,组织细化效果最好,Mg-15Al合金的综合力学性能达到最佳。当钕加入量为1.5%时,α-Mg晶粒又变大、抗拉强度略有下降。     

稀土钕对挤压态ZM21镁合金组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和万能材料试验机等设备,研究了Nd添加对ZM21镁合金挤压态组织和性能的影响.结果表明,当Nd添加量为0.5wt％时,挤压态合金具有最细小的显微组织,合金的塑性亦最高,伸长率达32.2％,比不加合金时增加40％,合金的抗拉强度为232 MPa,比不含钕时有所降低.加入0.5wt％ Nd使ZM21合金出现弥散分布的Mg-Zn-Nd三元合金相;Nd添加量为0.7wt％时,三元合金相增多;Nd的添加能使挤压态ZM21合金的断裂方式从脆性断裂转变为具有部分韧窝的混合断裂.     

Nd对Mg-2Ca合金组织和性能的影响

以Mg-2Ca-xNd三元合金为主要研究对象,运用金相分析(OM)、扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)及万能拉伸试验机等多种分析和测试手段,系统研究了稀土元素Nd含量对Mg-2Ca-xNd三元合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明,随着Nd含量的增加,晶粒变得细小,当Nd含量超过2%时,晶粒又开始变得粗大,并且晶界析出相明显增多,晶内析出大量针状Mg-Nd金属间相.Mg-2Ca-xNd合金的抗拉强度先升高后降低,合金的塑性降低.Mg-2Ca-xNd合金的硬度随着Nd含量的增加而增加.     

Nd改性AZ91合金的显微组织和力学性能

稀土Nd加入AZ91合金中可生成Al-Nd相并细化合金晶粒.Nd含量影响合金中Al-Nd相的种类、形貌、大小和分布,从而改变合金的室温拉伸力学性能.当Nd含量为1.0%时,合金中析出的Al-Nd相主要为针状的Al11Nd3相;当Nd含量为到2.0%时,针状的Al11Nd3相已经比较少,块状的Al2Nd相为主要的Al-Nd相;当Nd含量为到2.5%时,析出的Al-Nd相几乎全部为块状的Al2Nd相.Nd含量由1.0%增加到2.0%时,合金的伸长率、抗拉强度和屈服强度分别增加 33%、14%和4%;Nd含量由1.0%增加到2.5%时,上述三者分别增加44%、18%和6%.     

稀土Y和Nd对ZM5合金组织和性能的影响

以ZM5镁合金为基体材料，应用铸造方法制备了4种不同稀土含量和比例的稀土镁合金。考察分析了稀土Y和Nd对ZM5合金组织结构、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明，铸态合金中出现了新相Ti2Mg3Al3，它对于减少晶界处第二相的析出有积极作用。ZM5合金的组织结构、力学性能和腐蚀性能随稀土Y和Nd的比例不同而有比较大的差异，在所有考察的ZM5合金中，添加2％Y和1％Nd稀土的合金综合效果最好。     

Nd对Mg-6Al铸态合金拉伸性能的影响

研究Nd对Mg-6Al铸态合金拉伸性能的影响。结果表明：室温和175 ℃下,Mg-6Al-xNd(x=0,2,4,6,质量分数, 下同)合金的屈服强度随Nd含量增加而增加,在6.0%Nd时达到最大;抗拉强度和延伸率在4.0%Nd时达到最大,当Nd含量上升至6.0%时,两者均有少量下降。组织分析表明,Nd在Mg-6Al中以针状Al11Nd3和多边形状Al2Nd相存在,其中前者含量明显高于后者,为主要析出相。Al11Nd3相析出于枝晶界和晶界,有效细化了枝晶间距和晶粒度。通过建立软硬体复合模型对合金拉伸过程进行力学分析,并结合拉伸断口观察,综合认为Mg-6Al-xNd合金拉伸性能的提高主要归结于Al11Nd3相引起的细晶强化和第二相强化作用。Nd含量达到6.0%时合金抗拉强度和延伸率出现少量下降,主要归结于大块脆性相Al2Nd含量的增加     

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of ZM6 Alloy Prepared by Solid Recycling Process

ZM6 magnesium alloy was prepared by solid recycling process. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of the alloy was investigated. Cold pressing was employed to prepare extrusion billets of ZM6 chips, then the billets were hot extruded at 773 K with an extrusion ratio of 25:1. During hot extrusion, the grains refined and the particles were broken. The peak-aging materials showed fine plate-shaped β′ precipitates. The ultimate tensile strength and elongation to failure of as-extruded rods was 232.2 MPa and 23%, respectively. After T5 and T6 heat-treatment, obvious improvement of the tensile strength was obtained because of dispersive particles or fine precipitates. The morphology of the fracture surfaces was examined by employing scanning electron microscope.