时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、极化曲线、阻抗谱等对铸态、时效态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及耐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金由α-Mg、树枝状相Mg_(24)(Gd,Y)_5及颗粒状相Mg_5(Gd,Y)组成,合金经515℃×8 h固溶+225℃×36 h时效处理后,树枝状Mg_(24)(Gd,Y)_5转变为大量薄片状及细长条状的Mg_5(Gd,Y)相。室温力学性能测试结果表明,经时效处理后的合金显微硬度增加27.8%,达到101.97 HV0.1,抗拉强度增加52.5%,达到305 MPa,规定塑性延伸强度增加121.3%,达到239 MPa。极化曲线及阻抗谱表明,时效处理后合金的腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,电荷传递电阻增大,合金耐腐蚀性能增强。     

Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的组织与性能

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的微观组织及物相进行了分析,并采用拉伸实验机在不同温度下对其进行了力学性能测试。结果表明:Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和Mg_(24)Y_5,Mg_(41)Sm_5和Mg_5Gd相组成,经过固溶处理后,稀土元素大部分被固溶进基体形成过饱和固溶体;Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃×10 h+225℃×12 h,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为223.6 MPa、146.5 MPa和14.1%,表明合金具有较高的强度和良好的塑性,综合力学性能优异,其强化机制主要是析出强化;时效态Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金在150～250℃范围内强度变化不明显,性能稳定,特别适合在150～250℃服役条件下使用。随拉伸温度的升高,合金的断裂方式由脆性解理断裂向微孔聚集型韧性断裂转变。     

Nd含量对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、透射电镜、硬度测试和拉伸性能测试等实验方法,研究添加不同含量的Nd元素对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金的显微组织、时效硬化行为以及峰值时效下力学性能的影响。结果表明:随着Nd含量的增加,铸态合金中第二相Mg_5(Gd/Y)和Mg_(24)(Gd/Y)_5的含量显著增加,合金经固溶淬火后,时效强化现象越来越显著,峰值时效时间缩短,峰值时效硬度明显增加。当Nd元素的含量为1.0%(质量分数),合金的力学性能最佳,Mg-6Gd-2.5Y-1Nd-0.5Zr的抗拉强度为289 MPa,屈服强度为241 MPa。时效硬化行为和峰值时效力学性能得到改善,其主要是因为加入Nd元素后,在α-Mg基体中形成大量的β′相,且β′相明显细化,β′相的形貌也发生改变。     

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0．5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造 Mg-10Gd-3Y-0.5Zr 镁合金在T6态（固溶后空冷然后时效）下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225℃和250℃时效下的最优T6热处理工艺分别为（525℃,12 h＋225℃,14 h）和（525℃,12 h＋250℃,12 h）。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg＋γ＋β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。     

热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用XRD、OM、SEM、EDS、TEM和拉伸性能测试,研究了不同热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Z合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由基体相α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5相组成;经固溶处理后,铸态组织中粗大的析出相基本都溶入α-Mg基体;再经时效处理后,有纳米级别的颗粒状或片状相重新析出。室温条件下,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的抗拉强度在T6态达到最大值206.6 MPa。铸态和T6态合金的抗拉强度均随温度的升高,呈现出降低趋势,且下降速度较快;而T4态合金的强度在250℃以前基本保持不变。     

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%。     

Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金显微组织和力学性能研究

以Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金为研究对象,采用OM、XRD、SEM、TEM、拉伸试验对合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:铸态和时效态合金显微组织均由α-Mg、Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5、Mg_(41)Nd_5相组成,时效态合金组织分布更加均匀。室温(25℃)到350℃范围内合金的抗拉强度呈先升高后降低的趋势,且在250℃时达到峰值309.5 MPa,出现明显的反常温度效应。该合金具有优异的高温力学性能,在300℃时抗拉强度为283.5 MPa,远高于目前商用稀土镁合金WE54。     

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响（英文）

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金在T6态(固溶后空冷然后时效)下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225°C和250°C时效下的最优T6热处理工艺分别为(525°C,12 h+225°C,14 h)和(525°C,12 h+250°C,12 h)。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg+γ+β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。     

热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM,XRD和力学拉伸实验,研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相和Mg41Sm5相的粗大枝晶组成,经过固溶和时效处理后,时效析出了Mg24Y5相,Mg5Gd相演变为Mg3Gd相,固溶时效态合金纳米尺寸的长条状相的脱溶析出可有效强化合金。合金在不同状态下的室温抗拉强度为:铸态219.4 MPa、固溶态224.0 MPa和时效态299.8 MPa。     

Gd含量对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和性能的影响

采用光学显微镜对Mg-xGd-2Y-0.5Zr(x=9,11,13,15 mass%)合金铸态、固溶时效态以及拉伸断口附近纵切面组织进行观察分析,并用扫描电镜和电子拉伸试验机分别对合金断口形貌和不同温度下的力学性能进行测试和分析。研究结果表明:铸态Mg-xGd-2Y-0.5Zr合金经525℃固溶6 h和225℃时效10 h后粗大的枝晶消失,晶界清晰可见;当Gd的添加为13 mass%时,合金的晶粒最细小,组织分布最均匀,Mg-13Gd-2Y-0.5Zr合金具有优异的室温和高温力学性能,其在室温和高温下的抗拉强度达到最大值。当Gd的含量一定时,合金的抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,在250℃时达到最大值;Mg-13Gd-2Y-0.5Zr合金断裂形式为脆性断裂,并以沿晶断裂为主。     

Gd对铸态Mg-4Y-2Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对铸态Mg-4Y-2Sm-xGd-0. 5Zr(x=0、1、2、3)合金进行了微观组织及物相分析,同时用拉伸试验机对其进行了力学性能测试。研究结果表明:铸态Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金组织由α-Mg基体、第二相Mg_(24)Y_5和Mg_(41)Sm_5组成;随着稀土元素Gd的加入,合金组织中有Mg_5Gd相生成; Gd含量为1%时,Mg-4Y-2Sm-1Gd-0. 5Zr合金中的第二相分布均匀,晶粒得到细化,综合力学性能达到峰值,抗拉强度为203 MPa,伸长率为12. 68%,与Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金相比分别提高了50 MPa,8. 46%。随着Gd元素含量的增加,第二相增多且主要沿晶界逐渐呈连续网状析出,力学性能下降。适量Gd元素的加入可以显著改善Mg-4Y-2Sm-0. 5Zr合金的力学性能和伸长率,过量Gd元素的加入则会降低合金的综合力学性能。     

铸态Mg-11Gd-2Y-xSm-0.5Zr合金组织和性能分析

通过光学显微镜对铸态Mg-11Gd-2Y-x Sm-0.5Zr(x=0,1,3,5)合金微观组织进行观察,使用X射线衍射仪研究合金的物相组成,同时通过扫描电镜和能谱仪对合金微观形貌及成分进行观察,最后利用拉伸实验测试合金的力学性能。研究结果表明:铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金组织由固溶有稀土元素的粗大枝晶状α-Mg基体和沿晶界析出的稀土化合物Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5组成。Sm的加入增加了Mg_(41)Sm_5相,使基体由粗大的树枝晶逐渐转变为枝晶细小的等轴晶。随着Sm含量的增加,第二相形态由不连续分布向连续网状分布转变。Sm的加入明显提高合金的强度,使合金室温强度先升高后降低,伸长率由2.39%下降至0.47%,在本研究范围内,Sm加入量为3%时合金抗拉强度为220 MPa,伸长率为1.19%,综合力学性能最优。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

园林屋顶用Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金热处理工艺优化

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、带有电子能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)和电子拉力试验机等,研究了园林屋顶用Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金经固溶和时效工艺处理后的显微组织和力学性能。结果表明,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr的铸态合金主要由α-Mg基体、Mg_5Gd相和Mg_(24)Y_5相构成,在510℃条件下固溶处理6 h,合金中的稀土析出相基本消失,晶粒粗化还未开始,所得合金硬度值较高;在225℃条件下时效处理12 h,合金的硬度值基本达到最大值,且时效温度不高,时效时间较短。     

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。     

高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织和力学性能

通过金属模铸、热挤压和时效处理(T5)工艺过程制备出高强Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金,并利用光学显微镜、XRD、SEM及TEM分析研究Mg合金不同状态下的显微组织和力学性能。结果表明:Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的片层状第二相Mg12Zn(Gd,Y)组成,经过热挤压变形后,合金晶粒显著细化,时效处理过程中Mg12Zn(Gd,Y)相上析出少量细小的颗粒状Mg3Zn3(Gd,Y)2相。时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到446 MPa、399 MPa和6.1%,其强化方式主要为细晶强化和第二相强化。     

镁-稀土耐热镁合金活塞的开发研究

采用Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金重力铸造发动机活塞,确定了浇注温度、模具温度、热处理工艺等参数。对镁合金活塞本体的组织研究表明,原始铸态合金组织中有大量的第二相分布于晶界处,经过固溶和时效热处理,在晶界处析出大量的层片状析出相。在时效态,活塞裙部的硬度(HV)达到131.4;活塞顶部的高温抗拉强度大,在350℃时的抗拉强度为161.9MPa;在250℃、80MPa条件下经过100h镁合金活塞材料的蠕变变形量只有0.428%;Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金活塞的密度为1.995g.cm-3,100℃时比热容为850J.kg-1.K-1,室温热导率为23W.m-1.K-1,20～100℃的线膨胀系数为25.6×10-6K-1。     

铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的组织和性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜以及扫描电镜对铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金显微组织进行观察分析,用拉伸试验机及布氏硬度计对合金力学性能进行测试,结果表明:铸态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y)相和Mg_(24)(Gd,Y)_5相组成,晶粒较为粗大;在加入Zn元素后,合金由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y,Zn)相以及Mg_(12)Zn(Gd,Y)相组成;随着Zn元素加入量的增加,合金的晶粒先细化再粗化,抗拉强度、伸长率和布氏硬度值先升高后降低,当Zn含量为1.1%时,合金的抗拉强度、伸长率和布氏硬度达到最高值,分别为216.9 MPa、4.74%和84.37 HBW,合金的主要强化相为Mg_(12)Zn(Gd,Y)相,强化机制主要为细晶强化。     

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。     

热处理对金属型铸造Mg-12Gd-Y-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-12Gd-Y-0.5Zr合金铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界呈不连续网状分布的Mg_5(Gd,Y)共晶相组成,经固溶时效处理后,合金组织主要由分布于晶粒内部和晶界处的颗粒状Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5相组成,有效地提高了合金强度。在不同状态下合金的室温抗拉强度为:铸态191.5 MPa、固溶态213.6 MPa以及时效态269.7 MPa。经固溶时效处理后,塑性有明显的改善。