Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金的组织转变与力学性能

为了提高镁锂合金的强度,采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金,考察该合金经均匀化热处理及轧制变形后的微观组织演变及力学行为变化。结果表明,铸态Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金主要由β-Li基体、α-Mg相、以及分布于α-Mg/β-Li相界、基体的AlLi大颗粒,少量的Mg Li2Al、Mg_2Si和(Mg,Al)_2Ca相组成。合金经不同时间均匀化处理后,β-Li基体及界面处的AlLi大颗粒溶解,而在α-Mg相内析出纳米AlLi颗粒、并逐步长大;同时长条状α-Mg相从β-Li基体中析出并逐步合并长大。再经热轧后,α-Mg相拉长细化;α-Mg相内、相界面处大量AlLi相回溶,消除了界面处大颗粒聚集分布状态;同时在α-Mg相、β-Li基体内形成高密度均匀弥散分布的纳米颗粒强化相,合金得到了有效强化。热轧合金的力学性能大幅度提高,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到216 MPa、164 MPa和9.51%。     

Mg-9Li-0.5Ca双相合金中共晶组织的形成及力学行为

在Mg-9Li双相合金中添加0.5%(质量分数,下同)Ca元素,通过磁悬浮熔炼及铜模吸铸方法熔炼制备了共晶型Mg-9Li-0.5Ca合金。组织观察表明,常规Mg-9Li双相合金中形成的α-Mg相为粗大短板条状,取向随机、均匀无序分布于β-Li基体中。而Mg-9Li-0.5Ca合金中形成了棒状交替排列的(α-Mg+β-Li)共晶团组织,在共晶团内,α-Mg相呈长纤维状(长宽比约为100)、并以一定取向定向排列;相比于Mg-9Li合金,共晶a-Mg相纤维间距及纤维直径显著减小、组织明显细化,a-Mg相体积分数显著增加;同时,大量纳米、亚微米级Mg_2Ca颗粒均匀弥散分布于α-Mg、β-Li晶粒内及两相界面上。由此导致具有该共晶组织的Mg-9Li-0.5Ca合金相比于Mg-9Li合金力学性能显著增加,室温拉伸屈服强度提高3%、抗拉强度提高3.5%,伸长率提高50%。分析表明,微量Ca元素的添加和铜模吸铸产生的较快的冷却速度,诱发Mg-9Li双相中细小(α-Mg+β-Li)共晶组织的形成,显著提高力学性能。     

添加微量Ca对Mg-9Li合金组织与力学性能的影响

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca、Al添加方式,以Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加Ca、Al元素对Mg-9Li双相合金中α-Mg相的组织细化和均匀化效果更为显著,形成的Al2Ca颗粒分布也更为均匀弥散。经Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加0.5 wt%Ca后,合金的屈服强度、抗拉强度较Mg-9Li合金分别提高75.8%、52.5%,伸长率仅下降7.6%,合金的断裂韧性得到提高。Mg-10Al-27Ca中间合金中形成的细小、分布均匀的Al2Ca颗粒对α-Mg相优良的异质形核作用是Mg-9Li-0.5Ca(Mg-10Al-27Ca)-0.18Al合金组织细化、力学性能提高的根本原因。     

铸态Mg-Li-Al-xSi合金微观组织和力学性能（英文）

实验铸造了Mg-9Li-3Al-x Si(x=0,0.1,0.5,1.0,质量分数,%)合金并通过OM,SEM,XRD和力学性能测试对其进行了研究。结果表明:铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg_(17)Al_(12)相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg2Si,晶粒得到了明显细化,且Si能够抑制Mg_(17)Al_(12)的形成;当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg_2Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5 MPa,延伸率为12.1%。     

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si及Mg Zn_2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg_3Sb_2和CaSi_2新相,初生Mg_2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。     

Sn含量对铸态和挤压态Mg-8Li-3Al-(1,2,3)Sn合金显微组织和拉伸性能的影响（英文）

采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和拉伸测试研究Sn含量对铸态和挤压态Mg-8Li-3Al-(1,2,3)Sn(质量分数,%)合金显微组织和拉伸性能的影响。研究发现,铸态Mg-8Li-3Al-(1,2,3)Sn合金由α-Mg+β-Li双相基体、MgLiAl_2相和Li_2MgSn相组成。Sn含量的增加引起α-Mg枝晶细化和Li_2MgSn相含量增加。热挤压过程中,β-Li相发生完全动态再结晶,而α-Mg相发生不完全动态再结晶。随Sn含量增加,α-Mg相再结晶体积分数增加而再结晶晶粒平均尺寸减小。Sn含量的增加能够提高铸态Mg-8Li-3Al-(1,2,3)Sn合金的强度,但对塑性不利。热挤压使Mg-8Li-3Al-(1,2,3)Sn合金的拉伸性能明显提高,Mg-8Li-3Al-2Sn合金表现出最高的拉伸性能。     

医用Mg-Ca和Mg-Li-Ca合金腐蚀研究

通过失重法、析氢实验、pH值测定和动电位电化学测试等方法.研究了挤压态Mg-0.54Ca和Mg-1.33Li-0.6Ca合金在模拟体液中的腐蚀降解行为,并利用OM和SEM对合金显微组织及腐蚀形貌进行了观察,采用XRD对基体及腐蚀产物的相结构进行分析.结果表明,Mg-1.33Li-0.6Ca合金的组织由α-Mg基体和Mg_2Ca及CaLi_2第二相组成,而Mg-0.54Ca合金的组织由α-Mg基体和第二相Mg_2Ca组成;Mg-1.33Li-0.6Ca合金在Hank's溶液中浸泡初期的耐蚀性能略低于Mg-0.54Ca合金,随着浸泡时间的延长,其耐蚀性能明显优于Mg-0.54Ca合金,主要原因是Li提高了Mg-1.33Li-0.6Ca合金腐蚀产物的致密性;Mg-1.33Li-0.6Ca合金的腐蚀产物为LiH.Mg(OH)_2,MgCO_3,CaCO_3,CaMgCO_3和CaMgPO_4,而Mg-0.54Ca合金腐蚀产物为MgCO_3,CaCO_3和CaMgPO_4.Mg-0.54Ca和Mg-1.33Li-0.6Ca合金在模拟体液中的腐蚀类型都为点蚀和丝状腐蚀.     

固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12)合金的显微组织和腐蚀行为

研究固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12,质量分数,%)合金的显微组织和腐蚀行为。结果表明,当锂含量从4%增加到12%,合金基体由α-Mg单相转变为α-Mg+β-Li双相,再转变为β-Li单相。Mg-4Li-3Al-2Zn-0.5Y和Mg-12Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有晶间腐蚀和点蚀的混合腐蚀特征,前者与沿晶界析出的AlLi相有关,后者与第二相与基体之间的高电位差有关。挤压态合金的耐蚀性优于固溶态合金。挤压态Mg-8Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有最低腐蚀速率(P_W=(0.63±0.26)mm/a),主要归因于该合金的第二相分布更均匀、通过牺牲β-Li相形成的保护性α-Mg相和相对完整的更均匀分布的氧化膜。     

Si对Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr合金铸态组织的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等,研究了Si对铸态Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr合金显微组织的影响。结果表明:Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr-xSi(x=1,2,3)合金主要由α-Mg基体、AlMn相、Mg2Ca相、Al2Ca相和CaMgSi相组成。CaMgSi相含量随Si元素的增加而增加。Si含量由1%提高到3%会引起三方面变化:一是使α-Mg枝晶变得发达;二是析出的共晶组织(Mg2Ca+Al2Ca)含量有所减少;三是促进CaMgSi相的析出,且CaMgSi相的形貌逐渐由空心块状向针状、再向汉字状演化,因此合金中Si的合适加入量应控制在2%左右。对组织的演变过程进行了讨论。     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.     

Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金组织及室温变形行为

以Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金为对象,研究其组织形貌及相组成。并利用UTM5305电子万能试验机对其进行了不同应变速率以及不同变形量的室温压缩实验,获得真应力-应变曲线,构建合金的室温变形本构方程。研究压缩前后合金的微观组织和压缩性能演变规律。结果表明,Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金包含α-Mg、β-Li、Al_(12)Mg_(17)、AlLi和MgLiAl_2 5相,β-Li为基体相,α-Mg相呈条状或块状,纤维状Al_(12)Mg_(17)相位于α-Mg相内部,颗粒状MgLiAl_2相分布在晶界上,晶内相AlLi呈颗粒状。固溶处理后合金组织中析出相的数量明显减少,合金强度得到提升。根据Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金真应力-应变曲线分析了应变速率对流变应力的影响,挤压态和固溶态合金室温压缩都存在峰值应力和峰值后的软化现象,有利于室温成形;并通过线性回归的方式获得不同状态下的材料本构方程常数n以及ln A–(Q/RT)的值,构建了基于Arrhenius模型的本构方程。合金组织随压缩变形量增加被逐渐压扁、拉长,AlLi相有所增多。     

Mg-9Li双相合金中共晶组织的形成及力学反应

在Mg-9Li双相合金中添加0.5wt.% Ca元素,通过磁悬浮熔炼及铜模吸铸方法熔炼制备了共晶型Mg-9Li-0.5Ca合金。组织观察表明,常规Mg-9Li双相合金中形成的?-Mg相为粗大短板条状,取向随机、均匀无序分布于?-Li 基体中。而Mg-9Li-0.5Ca合金中形成了棒状交替排列的（?-Mg ?-Li）共晶团组织,在共晶团内?-Mg相呈长纤维状（长径比~100）、并以一定取向定向排列;相比于Mg-9Li合金,共晶?-Mg相纤维间距及纤维直径显著减小、组织明显细化,?-Mg相体积分数显著增加;同时,大量纳米、亚微米级Mg2Ca颗粒均匀弥散分布于?-Mg、?-Li晶粒内及两相界面上。由此导致具有该共晶组织的Mg-9Li-0.5Ca合金相比于Mg-9Li合金室温拉伸屈服强度提高3%、抗拉强度提高3.5%,伸长率提高50%,力学性能显著增加。分析表明,微量Ca元素的添加和铜模吸铸产生的较快的冷却速度,诱发Mg-9Li双相中细小（?-Mg ?-Li）共晶组织的形成,显著提高力学性能。     

铸态Mg-Li-Al-xSi合金微观组织和力学性能

本文通过真空熔炼炉在氩气保护下制备了Mg-9Li-3Al-xSi(x=0,0.1,0.5,1.0 wt%)合金。实验使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),力学性能测试和X射线衍射(XRD)研究合金的微观组织和力学性能。实验结果表明：铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg₁₇Al₁₂相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg₂Si,晶粒得到了明显细化;当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg₂Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5MPa,延伸率为12.1%,相比未添加Si的Mg-9Li-3Al合金,抗拉强度提高了59.6%。     

混合稀土对超轻Mg-Li合金微观组织和力学性能的影响

本文研究了La/Ce混合稀土对Mg-9Li-3Al-xRE(x=0、0.5、1、1.5、2 w.%)合金微观组织和力学性能的影响。在加入混合稀土的铸态合金中,形成了Al4RE相,并且Mg17Al12相的含量和α-Mg相的体积分数均被减少。此外,细化了α-Mg相并提高了合金的力学性能。但是,随着La/Ce混合稀土含量的增加,Al4RE相的尺寸增大,降低了合金的力学性能。在加入混合稀土的挤压态合金中,合金中Al4RE相挤压破碎至1-3μm,分布于β-Li基体中和α/β相之间。Mg-9Li-3Al-1.5RE合金获得最好的机械性能,最大抗拉强度和延伸率分别为228.3Mpa和20.8%,同铸态Mg-9Li-3Al相比分别提高了88.6%和197.4%。     

混合稀土对超轻Mg-Li合金微观组织和力学性能的影响（英文）

对La/Ce混合稀土的Mg-9Li-3Al-xRE(x=0,0.5,1,1.5,2,质量分数,%)合金,利用光学显微镜,带能谱(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了微观组织对其力学性能的影响。结果表明,在加入混合稀土的铸态合金中,形成了Al_4RE相,并且Mg_(17)Al_(12)相的含量和α-Mg相的体积分数均被减少。此外,细化了α-Mg相并提高了合金的力学性能。但是,随着La/Ce混合稀土含量的增加,Al_4RE相的尺寸增大,降低了合金的力学性能。在加入混合稀土的挤压态合金中,合金中Al_4RE相挤压破碎至1~3μm,分布于β-Li基体中和α/β相之间。Mg-9Li-3Al-1.5RE合金获得最好的力学性能,最大抗拉强度和延伸率分别为228.3 MPa和20.8%,同铸态Mg-9Li-3Al相比分别提高了88.6%和197.4%。     

Li含量对Mg-xLi-3(Al-Si)合金显微组织和力学性能的影响（英文）

基于α-Mg、α-Mg+β-Li和β-Li三种相结构,制备Mg-4Li-3(Al-Si)、Mg-8Li-3(Al-Si)和Mg-12Li-3(Al-Si)三种合金,用于研究Al-Si共晶体对其组织和力学性能的影响。在Mg-xLi (x=4%,8%和12%,质量分数)合金中添加Al-Si共晶体分别形成以下的Al-Li析出相:Al_3Li、AlLi和Li_3Al_2。此外,在这三种合金中还发现大量的Mg_2Si相颗粒。拉伸试验结果表明,Mg-4Li-3(Al-Si)合金的极限抗拉强度最高,为249 MPa,其伸长率最低,为6.3%。Mg-12Li-3(Al-Si)合金的伸长率最高,为26%,但极限抗拉强度最低,为173 MPa。这三种合金力学性能的差异归因于晶体结构的不同以及析出物类型、形态和分布的不同。     

Ca对Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织和耐蚀性的影响

采用静态质量损失法、电化学测试方法研究了加入不同含量的Ca(0 mass%,0.2 mass%,0.8 mass%)对时效态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金耐腐蚀性能的影响,运用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对合金的组织和物相以及腐蚀产物形貌和物相进行分析。结果表明:时效态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg基体、Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5相组成,晶粒尺寸随着Ca含量的增加而减小,细化效果显著;当Ca含量为0.2 mass%时,其主要以固溶的形式存在,合金相的种类没有改变,但Ca含量为0.8 mass%时,合金有新相Mg_2Ca的生成且晶界处的第二相明显增多。在本文研究范围内,Mg-11Gd-3Y-0.2Ca-0.5Zr合金自腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,合金的耐蚀性最好;合金表面的腐蚀产物主要是由Mg(OH)_2以及少量的Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5相组成。     

Zn及固溶时效对Mg-4Al-2Ca合金组织和性能的影响

通过Mg-4Al-2Ca-xZn系镁合金的设计,研究添加不同含量的Zn对合金微观组织及力学性能的影响。分析得出,铸态Mg-4Al-2Ca合金组织主要由α-Mg、β-Mg17Al12相和少量Al2Ca相组成;当合金中添加2%、4%和6%的Zn后,随着Zn含量的增加合,金的初生相α-Mg变化明显,合金组织中Al2Ca相增加,形成了Mg32(Al,Zn)49相、MgZn相和少量Mg5Zn2Al2化合物;在Zn含量为6%时,合金的初生相α-Mg细化明显,且具有等轴状形态。在时效时间相同的情况下,Zn元素的增加使α-Mg相细化,在相界处析出相减少。经过340℃保温20 h固溶后,在180℃进行一系列的时效处理结果的分析表明,时效72 h时,Mg-4Al-2Ca-xZn(x=0,2,4,6)合金的硬度都达到最大值,分别为72.9、75.1、80.7和83.9 HB,硬度值随Zn含量的增加而增大。     

Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织研究

通过重熔-凝固试验,研究了接近AA5083合金成分的Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织。结果表明:Fe和Si元素对Al-5Mg-0.8Mn有重大影响,促进了金属间化合物Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si的形成。当Fe、Si含量很低时,Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织非常简单,只是在α-Al基体上零星散落着一些细小的Al_6(Fe,Mn)共晶相。当Fe、Si含量较高时,合金中不但出现了大量粗大的Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si共晶相,而且,共晶相Al_6(Fe,Mn)呈现多种不同的形态,而Mg2Si相主要呈汉字状。     

Mg-5Sn-1Si铸态合金的相组成及其演化过程分析

以Mg-5Sn-1Si铸态合金为研究对象,分析了合金的相组成及其演化过程。结果表明:Mg-Sn-Si合金中有五种相,分别是基体α-Mg,二元相Mg_2Si、Mg_2Sn,三元相Mg_2(Si,Sn)、Mg_2(Sn,Si);Sn对改善Mg_2Si的汉字状结构有关键作用,Sn含量增加会引起Mg_2(Si,Sn)或Mg_2(Sn,Si)相的数量增加;高温下合金以Mg_2Si为母体,生成Si含量较高的Mg_2(Si,Sn)复合相,低温下合金以Mg_2Sn为母体,生成Sn含量较高的Mg_2(Sn,Si)复合相。