两种Mg-Gd-Y-Zr镁合金的热物理性能

对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)两种高强耐热镁合金不同温度下的比热容、热导率、热扩散系数和线膨胀系数进行了测定.测试结果显示,在相同温度下GW103合金比GW123合金的比热容大;在200 ℃以下时GW103合金比GW123合金的热导率大,在200 ℃以上时GW123合金比GW103合金的热导率大;在温度增加的过程中GW103合金始终比GW123合金的热扩散系数大;在相同的温度下GW103合金比GW123合金的线膨胀系数小.分析表明,合金成分和相的高温转变对两种合金的热物理性能有很大的影响.     

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。     

Sm对Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩行为的影响

研究了Mg-8Gd-0.5Zr和Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr两种镁合金在变形温度350～500℃、应变速率0.002～0.1 s~(-1)条件下的热压缩行为,并对两种合金的流变应力以及热变形激活能进行分析计算。结果表明:由于添加了稀土元素Sm,Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金的流变应力显著增加,其热变形激活能为213.69 kJ/mol,高于Mg-8Gd-0.5Zr合金的激活能(202.98 kJ/mol);当变形温度超过400℃时,两种合金都发生了明显的动态再结晶,由于Sm的加入,使Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金动态再结晶晶粒尺寸显著减小,在500℃热压缩后,Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金的动态再结晶晶粒平均尺寸为10μm。     

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。     

Ca和Gd对压铸Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金组织及性能的影响

在冷室压铸机上制备了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr(GW63K)、Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)和Mg-6Gd-3Y-0.3Ca-0.5Zr(GWC630K)合金.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及力学性能测试等研究了Ca、Gd对GW63K合金组织及力学性能的影响.结果表明:在GW63K合金基础上,添加Ca或Gd均可以使合金组织得到细化,并使得晶界上稀土相的数量明显增加.Ca主要溶于基体中,使合金中Gd、Y稀土元素更多地溶入基体,并使稀土相以短棒状或粒状分布于晶界.Gd主要分布于晶界上的稀土相中.Ca的加入有利于提高合金室温拉伸力学性能,而Gd的加入更有助于提高合金的高温强度.     

Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩失效分析

利用铸造法制备了 Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金,绘制了合金在350～500℃、应变速率为0.002～1 s-1时热压缩后的真应力-真应变曲线,构建了热加工图,研究了热压缩工艺对合金组织的影响,分析了其热压缩失效的原因.结果表明:Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金在热压缩变形时发生了动态再结晶,适宜的热压缩温度...     

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。     

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。     

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。     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的高温蠕变行为

采用光学显微镜和蠕变实验机研究Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金在不同温度和应力下的高温蠕变行为。结果表明:在应力为70~130 MPa范围内,200℃时Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的蠕变应力指数n=1.63,蠕变机制为晶界滑动,250℃时蠕变应力指数n=2.63,蠕变机制为位错滑移;在蠕变温度为200~250℃范围内,应力分别为70、90、110和130 MPa时,合金的蠕变激活能Qc分别为108.5、118.9、127.6和134.3 k J/mol;随着温度和应力的增加,合金晶粒长大,合金的蠕变机制由晶界滑动控制转变为位错滑移控制。     

Mg-10Gd-2Y-0．6Zr合金热压缩变形及其微观组织研究

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-10Gd-2Y-O．6Zr合金在温度为350-450℃,变形速率为0．001～0．5s,最大变形程度为50％的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟试验研究,分析了合金高温变形时流变应力与应变速率及变形温度之间的关系以及组织变化。结果表明：合金的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,随温度的升高而降低;在给定的变形条件下,计算出合金的变形激活能和应力指数分别为223kJ／mol和6．9,建立了合金高温变形的本构方程;根据试验分析,合金变形温度为400℃,变形速率为0．5s^-1,或变形温度为450℃,变形速率为0．1s^-1下进行热压缩,可以得到组织结构均匀和热翅性加工良好的匹配．     

Investigation of the corrosion for Mg-xGd-3Y-0.4Zr (x = 6, 8, 10, 12 wt%) alloys in a peak-aged condition

The corrosion behaviour of Mg-6Gd-3Y-0.4Zr (GW63K), Mg-8Gd-3Y-0.4Zr (GW83K), Mg-10Gd-3Y-0.4Zr (GW103K) and Mg-12Gd-3Y-0.4Zr (GW123K) were investigated in peak-aged condition using immersion and salt spraying tests and electrochemical measurements in 5% NaCl solution. The corrosion resistances of Mg-xGd-3Y-0.4Zr alloys were found to decrease with the increase of Gd content from 6% to 10% and then increase from 10% to 12%. The corrosion products of Mg-xGd-3Y-0.4Zr alloys were discovered to be composed of voluminous tiny erect flakes by FE-SEM, and the compactness of the corrosion films decreases with the increase of Gd content. The results of AES revealed that the corrosion film is enriched with Gd and Y. The potentiodynamic polarization curves showed that the overpotentials of cathodic hydrogen evolution on GW63K and GW83K are much higher than on GW103K and GW123K. The results of EIS are in good agreement with the morphologies of the corrosion products and the corrosion rates of the corrosion tests.     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金形变软化行为及本构方程建立

使用型号为Gleeble-3500的热压缩实验机进行热压缩实验,在实验中调控温度和应变速率,绘制流变应力曲线图并进行分析。对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度为360~480℃、应变速率为0.001~1 s^-1、并且热压缩试样的最大变形程度为60%条件下的形变软化现象进行了研究。经研究发现,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的形变软化行为主要受其在不同变形条件下的动态再结晶行为的影响。设定材料常数α、n、A和Q与应变构建影响关系,将应变考虑在内后,建立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金本构方程,其平均变形激活能为232.54 kJ·mol^-1。进行了误差检验,得到的峰值应力的实验值与计算值的平均相对误差的绝对值仅为5.5%,说明了建立的本构模型精度较高。     

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%。     

铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr合金在5% NaCl水溶液中的腐蚀行为(英文)

在5%NaCl水溶液中通过浸泡和电化学测试研究铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的腐蚀性能。铸态和挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的平均晶粒尺寸分别为100μm和15μm。在腐蚀初期,铸态合金的腐蚀形貌为点蚀和少量丝状腐蚀,挤压态合金的腐蚀形貌为点蚀。挤压态合金的腐蚀速率大于铸态合金的腐蚀速率。包含稀土的第二相在合金中作为阴极,改善了合金的腐蚀性能。铸态与挤压态合金的腐蚀电位分别为-1.658V和-1.591V。探讨了铸态与挤压态合金腐蚀性能不同的原因。     

热处理工艺对高真空压铸Mg–8Gd–3Y–0.4Zr镁合金组织及力学性能的影响

研究T4和T6热处理状态下高真空压铸Mg-8Gd-3Y-0.4Zr（质量分数,%）合金的微观组织、化合物含量、力学性能及断裂行为。铸态Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金微观组织主要由α-Mg和共晶Mg24（Gd,Y）5化合物组成。经固溶处理后,共晶化合物大量溶解于镁基体,合金主要含过饱和α-Mg及方块相。固溶合金中方块相的含量随固溶温度的升高而增大,力学性能也有所提高。根据微观组织结果,确定475℃,2 h为Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金最优固溶方案。合金的最佳屈服强度为222.1 MPa,延伸率可达15.4%。铸态,T4状态下和T6状态下合金的拉伸断裂模式为穿晶准解理断裂。     

热处理对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

研究热处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响,分析不同热处理条件下合金的断裂机制,获得最佳热处理工艺。结果表明:Mg–4Y–2Nd–1Gd–0.4Zr合金的最佳T4和T6热处理工艺分别为525°C,8 h和(525°C,8 h)+(225°C,16 h)。在最佳T6热处理条件下,Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr合金的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为HV91、180 MPa、297 MPa和7.4%。此外,不同状态的Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金也显示出不同的拉伸断裂方式。     

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。     

Mg-11.21Gd-2.26Y-0.44Zr稀土镁合金热变形行为

采用差热分析、金相显微镜等手段,分析了Mg-11.21Gd-2.26Y-0.44Zr稀土镁合金的微观组织,结果发现,在温度530℃均匀化热处理4h,可使大部分合金元素固溶。采用Gleeble3800热模拟实验机,在温度为320℃～480℃、应变速率为0.001s-1～0.1s-1、最大变形程度为60%的条件下,对该镁合金进行热压缩实验,结果表现,材料流变应力行为和显微组织受到变形温度和变形速率的严重影响;合金的流动应力可以采用Sellars方程形式描述;计算出的变形激活能为225.67kJ.mol-1。