Mg-Y-LPC合金组织和凝固行为的研究

制备了1种稀土镁合金Mg-5.1Y-3.3LPC,并对其微观组织和凝固行为进行了研究。结果表明:稀土元素镧镨铈(LPC)主要富集在晶界处,且形成的稀土化合物沿晶界呈网状分布;而钇(Y)既存在于晶界上,又分布于镁基体内。     

Sr对Mg-1.38Si合金凝固组织与生物腐蚀行为的影响

向Mg-1.38Si合金中添加Sr,主要研究了Sr含量对Mg-1.38Si合金凝固组织和生物腐蚀行为的影响。结果表明,Sr对Mg-1.38Si合金中的Mg_2Si相具有较好的变质效果。随着Sr含量增加,共晶Mg_2Si相形貌由粗大的汉字状逐渐转变为细小的短棒状,初生Mg_2Si相形貌也由粗大的多边形状转变为细小的颗粒状。随着Sr含量增加,4种合金的析氢速率、腐蚀速率和自腐蚀电流密度均逐渐增大,表明合金在人体模拟组织液(SBF)中的耐腐蚀性能逐渐降低。     

Mg-Si二元合金热膨胀性能及Ca添加影响的研究

研究了Mg-xSi(x=1、2、3、4,质量分数)二元合金以及添加合金元素Ca的Mg-4Si-yCa(y=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)合金的热膨胀性能。结果表明,随着Si含量增加,Mg-Si合金热膨胀系数逐渐下降。当Si含量为4%时,室温(RT)至100℃的平均热膨胀系数由2.600×10~(-5)/℃下降至1.798×10~(-5)/℃;随着Ca含量增加,Mg-Si-Ca合金中初生Mg_2Si相的形态由树枝状晶转变为规则多面体,平均尺寸先减小后增加,合金的热膨胀系数先增加后逐渐下降。     

Mg-Al二元合金组织和性能的研究

研究了不同Al含量(1%￣9%Al)对Mg-Al二元合金组织和性能的影响。试验结果表明:当Al含量低于5%时,随着Al含量的增加,Mg-Al二元合金的晶粒显著细化,从3097μm降到151μm,进一步添加至9%Al时,晶粒缓慢降到111μm,同时α-Mg树枝晶的二次枝晶臂也得到细化。增加Al含量时,可以显著降低Mg-Al二元合金的热裂倾向,提高α-Mg基体的显微硬度。     

Mg-Sc二元合金微观组织和力学性能研究

制备了Mg-2%Sc,Mg-5%Sc,Mg-10%Sc 3种二元合金,并通过光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD以及室温拉伸等试验,研究了Sc元素的加入对纯镁显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sc在三种合金中均以固溶形式存在,未有明显第二相的析出。随着Sc含量的升高,晶粒不断细化,合金的强度,硬度和塑性也随着Sc含量的增加而提高。其中,Mg-10%Sc表现出最优异的综合性能,屈服强度,抗拉强度,伸长率和硬度分别为101 MPa,143.3 MPa,10.27%,48.6 HV。细晶强化和固溶强化是Mg-Sc合金屈服强度提升的主要原因,且随着Sc含量的增加,固溶强化的贡献比例逐渐提升。断口形貌显示Sc的加入使得合金由脆性断裂向韧性断裂转变。     

Cu对Zn-27Al二元合金凝固组织的影响

研究了Cu元素的添加量对Zn-27Al二元合金凝固组织的影响,并通过XRD、EPMA、SEM等检测手段分析了随Cu元素含量的变化合金组织中的相变及组织转变过程。结果表明,随着Cu含量的增加,组织由弥散分布的富Cu的ε相逐渐转变为富集于α-Al枝晶晶臂上的CuZn4相;金相组织由粗大的等轴晶逐渐变为发达的树枝晶、长径比大的柱状树枝晶、二次枝晶发达主干相对短小的树枝晶。     

Mg-xHo二元合金的组织和性能

采用金相显微分析、X射线衍射、扫描电镜以及显微硬度测试等方法,研究了稀土元素Ho含量对Mg-xHo(x=6、8、10、15wt％)合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,加入稀土Ho后,合金晶粒得到明显细化,其中Mg-10Ho合金的晶粒尺寸降至最小的20 μm;加入稀土Ho后,合金在凝固过程中形成Mg24Ho5第二相,提高了合金力学性能.     

Cu-Ni-Si三元合金的液相分离凝固组织研究

采用光学金相显微镜和带有能谱仪的扫描电子显微镜对铸态Cu-Ni-Si合金的显微组织进行了研究。用X射线衍射仪研究了Cu-Ni-Si合金的相结构。结果表明:当具有一定成分的液相不混溶合金被过冷时就会发生液相分离,组织主要为树枝晶和少量的三次枝晶,相结构主要由正四面体结构的Cu_5Si固溶体、面心立方结构游离态的α-Cu和面心立方结构游离态的Ni所构成。     

冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响

为了研究冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响,通过楔形铜模铸造制备了Al-6%Cu合金铸锭。结果表明,当冷却速率从100 K/s降低到2 K/s时,铸锭晶粒形态的转变过程为：全部柱状晶→柱状晶与等轴晶混合→全部等轴晶。同时,靠近模壁处的柱状晶宽度从244.7 μm增加到408.2 μm,铸锭心部等轴晶的平均晶粒尺寸从629.8 μm减小到152.8 μm,并且平均枝晶臂间距从10.1 μm增加到52.8 μm。计算得出Al-6%Cu合金平均枝晶臂间距和冷却速率经验公式中的参数,其中A和n的值分别为78.75和0.41。当冷却速率从100 K/s降低到25 K/s时,共晶Al₂Cu的形态从骨骼状变为片层状,在共晶Al₂Cu附近的α-Al的形态呈蜂窝状。当冷却速率由2 K/s增加到100 K/s时,Al-6%Cu合金的硬度由618 MPa增加到726 MPa。     

Ca对Mg-Si合金显微组织和阻尼性能的影响

研究Ca对Mg-1wt.％Si镁舍金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明，微量Ca可显著改善初生MgSi相的形貌，且可细化针状共晶相，Ca含量较高时，合金中有CaMgSi相形成。Ca的加入可提高合金阻尼性能，降低临界应变振幅。不同Ca含量下合金阻尼特征均表现为应变振幅相关性，但在测试频率范围内，频率对合金阻尼性能影响不大。     

多主元FeCoNiCrCu合金的电化学腐蚀行为研究

通过电磁感应法制备了FeCoNiCrCu体积凝固态多主元合金,运用定向凝固技术制备出了FeCoNiCrCu合金定向凝固态组织,利用动电位极化法测试了体积凝固态合金和定向凝固态合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能,采用金相显微镜、扫描电镜对合金的显微组织和腐蚀形貌进行了分析。结果表明,合金定向凝固后,晶粒数量大大减少,腐蚀速率变小,耐腐蚀性能优于体积凝固组织。     

Zr对亚共晶Mg-Si合金组织和性能的影响

研究了Zr对亚共晶Mg-0.9Si合金铸态组织、力学性能和阻尼性能的影响。结果表明,Zr对Mg-0.9Si合金中的初生α-Mg相和共晶Mg2Si相具有较好的细化和变质作用。从成本因素考虑,Zr的最优加入量为0.6%左右,此时,合金的抗拉强度和伸长率分别为187.2MPa和6.8%,相比未变质合金提高了约43.4%和64.3%。在整个测试的温度范围内,加入0.6%的Zr变质Mg-0.9Si合金的阻尼值要显著高于未变质合金的阻尼值。     

Sr对过共晶Mg-Si合金微观组织的影响

利用Mg-25%Sr中间合金对过共晶Mg-Si合金进行变质处理,研究碱土元素Sr对Mg2Si初晶的变质效果(主要包括形态和尺寸),并讨论其变质机理。研究结果表明:碱土元素Sr对过共晶Mg-Si合金中的Mg2Si初晶可有效变质。初生Mg2Si的尺寸明显降低(平均尺寸由50μm左右降低为20μm左右),其形态由粗大树枝状晶、非规则外形颗粒变化为外形相对规则颗粒。共晶Mg2Si由明显的汉字状变化为呈细短的棒状。其变质机理主要有两点:一是Sr的富集颗粒作为异质形核点诱导更多的初生Mg2Si生长;二是Sr富集于共晶Mg2Si相生长表面,抑制其优先生长晶向的生长。     

Al-Cu-Si三元共晶合金的高压凝固组织

利用六面顶压机在不同高压(2、4、5、6GPa)下对Al-13.6Cu-6Si合金进行了高压凝固试验,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪对高压凝固合金的相组成及显微组织形貌进行了分析,并测定了其硬度。结果表明,高压下凝固的Al-13.6Cu-6Si合金的相组成与常压凝固合金相比没有发生变化,仍由α-Al相、θ-Al2Cu相和β-Si相组成;但显微组织形貌显著改变,由常压下凝固的共晶组织转变为高压下凝固的以枝晶状α-Al为初生相领先生长的亚共晶组织;高压凝固后合金硬度显著提高,并且硬度随压力的增加而增高,在压力为5GPa时达到最大值。     

Al-Cu-Si三元共晶合金的定向凝固组织

在5 K/mm温度梯度下,运用不同拉伸速率1、5、10、2 0、2 5和35 mm/min对Al-13.6Cu-6Si三元合金进行定向凝固试验,对定向凝固试样的横/纵截面进行显微组织观察,研究下拉速率对凝固组织的影响.结果表明,Al-13.6Cu-6Si三元合金定向凝固后获得了同一方向(即热流的反方向)生长的组织.下拉速率较小时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织由(α-A1+θ-A 12Cu)二元共晶和(α-Al+β-Si+ θ-Al2Cu)三元共晶组成;而当速率增大到5 mm/min及以上时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织中出现初生θ-Al2Cu相.在相同温度梯度时,随着下拉速率的增加,凝固组织排列更均匀有序,组织由胞状晶向柱状晶转变,且组织越来越细密.     

一种新型高温合金凝固组织和元素偏析行为研究

采用热力学平衡模拟计算、差热分析(DTA)和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法对一种新型镍基高温合金K4750合金的凝固组织和主要元素的偏析行为进行研究。结果表明,实际K4750合金的固相线温度为1270℃,液相线温度为1350℃,MC型碳化物析出温度为1320℃;凝固顺序为L→γ(1350℃),L→γ+MC(1320℃)。K4750合金在凝固初期凝固速度较快,液相体积分数下降明显,凝固后期速度开始变慢,在1310～1290℃温度区间内枝晶间连通残余液相开始断开,同时会有大块状的MC相析出,进一步阻碍液相的连通,从而极易导致合金凝固疏松的形成。合金中W、Fe、Cr的溶质分配系数大于1,富集于枝晶干,为负偏析元素;Ti、Nb、C、Mo的溶质分配系数小于1,富集于枝晶间的液相中,为正偏析元素。     

超声处理对医用Mg-Zn合金组织、力学性能和生物腐蚀行为的影响

在医用Mg-7Zn合金的凝固过程中施加超声处理,研究了超声功率对合金凝固组织、力学性能及生物腐蚀行为的影响。结果表明,超声处理能够显著细化合金的凝固组织。随着超声功率的增加,合金中的初生α-Mg相的晶粒尺寸逐渐减小,MgZn相由不连续网状和颗粒状共存逐渐向孤岛状和颗粒状共存转变,其体积分数也逐渐降低。随着超声功率的增加,合金的力学性能逐渐提升,当超声功率增大到900 W时,合金的抗拉强度和伸长率相比未处理合金分别提高了48.5%和43.5%。随着超声功率的增加,试样在Hank’s溶液中的析氢速率和腐蚀质量损失速率均逐渐降低,表明合金的耐腐蚀性能逐渐提高。     

VAR过程中Ti-1023合金凝固组织和偏析行为的研究

采用SEM、XRD及化学成分分析等方法,分析了真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中Ti-1023铸锭的凝固组织及相组成,研究了搅拌磁场对铸锭宏微观偏析行为的影响。结果表明,等轴晶区主要为针状和片层状的α相结构,而柱状晶区中等轴颗粒状的α相结构较多;在铸锭柱状晶和等轴晶内,Fe含量沿晶粒生长方向逐渐增加,且等轴晶内Fe的偏析程度要大于柱状晶内的;施加搅拌磁场后,Fe在柱状晶和等轴晶内的偏析程度都有所减小,同时Fe在Ti-1023铸锭中的宏观偏析程度降低,这对该合金中β斑的形成具有重要的影响。     

脉冲电流对合金凝固行为、组织和性能影响研究的进展

综述了脉冲电流对合金凝固行为、组织、力学性能影响研究的进展，并对目前存在的问题进行了初步探讨。