Mg-12Li-3Gd-3Y-0.6Zr镁合金的均匀化研究

为改善铸态Mg-12Li-3Gd-3Y-0.6Zr合金的力学特性,对铸锭进行均匀退火处理。采用金相显微镜、SEM、XRD、显微硬度测试和拉伸力学特性测试,观察和研究了试验合金的微观组织和力学特性。结果表明:最佳的均匀化退火工艺为500℃×8 h,均匀化退火后合金的抗拉强度由铸态的114 MPa提高到133 MPa。第二相形态及分布的改变是Mg-12Li-3Gd-3Y-0.6Zr合金力学特性改变的主要原因。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金压缩过程的动态再结晶

为研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩过程中的动态再结晶规律,在变形温度为350~500℃、应变速率为0.001~1.000 s-1条件下,采用Gleeble3500对合金进行压缩实验,通过XRD和金相显微镜对变形后的合金组织进行分析。结果表明:合金经过均匀化,主要相组成为Mg基体以及析出相W相(Mg3Y2Zn3)、I相(Mg3YZn6)和长程有序相(Mg12YZn),且变形过程中长程有序相保留下来;Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩曲线为典型的动态再结晶型,且峰值应力随应变速率的降低和温度的升高而减小;随着应变速率的增加和温度的升高,动态再结晶由晶界扩展到晶内,且组织成分达到均匀。     

用快速凝固粉末冶金工艺制备的高强度纳米晶Mg-Al-Ca合金

<正>日本大学研究人员通过快速凝固粉末冶金(RSP/M)法制备了高比强、高比模、高温抗拉强度、高应变率超塑性和高耐磨蚀纳米晶镁合金。纳米晶快速凝固粉末冶金(RSP/M)镁合金的密度为1.80 g/cm3,其压缩屈服强度和塑性应变分别为570-930MPa和0.5%-9.2%,这些性能取决于固化温度。500℃下挤压的合金的拉伸屈服强度、塑性延伸率和弹性模量分别为600 MPa,1.0%和50 GPa。比拉伸屈服强度是工业AZ91-T6合金的4倍。该RSP/M镁合金的高温(200℃)屈服强度为360 MPa,在500℃下还显示出高应变率超塑性。这种合金可用于同时要求室温和高温高比强度、高加工性和高耐蚀性的场合。     

挤压及时效对Mg-8Gd-4.8Y-0.4Zr合金显微组织及力学特性的影响

对Mg-8Gd-4.8Y-0.4Zr合金在不同挤压比下进行挤压,并在不同温度对挤压制得合金进行时效处理,通过透射电子显微镜(TEM)分析了挤压及时效后合金的微观组织。结果表明:合金在挤压过程中发生完全动态再结晶,合金内部分解出β″相,在峰时效时合金内部同时含有β′相与β″相;合金在380℃挤压时,挤压比增大,合金的强度与塑性均提高,在220℃时效21 h,合金的屈服强度最高。     

挤压及时效对Mg-8Gd-4.8Y-0.4Zr合金显微组织及力学特性的影响

对Mg-8Gd-4.8Y-0.4Zr合金在不同挤压比下进行挤压,并在不同温度对挤压制得合金进行时效处理,通过透射电子显微镜（TEM）分析了挤压及时效后合金的微观组织。结果表明：合金在挤压过程中发生完全动态再结晶,合金内部分解出β″相,在峰时效时合金内部同时含有β′相与β″相;合金在380℃挤压时,挤压比增大,合金的强度与塑性均提高,在220℃时效21 h,合金的屈服强度最高。     

变形温度和程度对ZK60镁合金组织和力学特性的影响

借助平面压缩实验、力学特性测试及微观组织分析,研究变形温度(260,300,340,380,420℃)和变形程度(等效塑性应变:0.80,1.59,2.07,2.38,2.65)对均匀化处理(420℃×12 h)ZK60镁合金组织和力学特性的影响规律。研究表明:在相同变形量下,随变形温度上升,ZK60镁合金抗拉强度先增加后减小,合金的伸长率先增加后减小,最后又上升;随变形量的增加,ZK60镁合金的抗拉强度和伸长率先增加后减小。等效塑性应变为2.07,获得比较细小的等轴晶粒,使合金的强度和伸长率大幅提高。     

铜锌合金的动态力学特征及本构关系

为准确可靠的拟合铜锌合金在高应变率下的本构模型,用霍普金森压杆(SHPB)装置和电子万能试验机分别对帽形、圆柱、拉伸试样进行动态冲击试验和准静态拉伸试验,得到不同应变率下的应力-应变曲线,进而得到JohnsonCook本构模型相关参数。结果表明：剪切应变率为6.3×10⁴～7.8×10⁴s^-1时,铜锌合金表现出明显的应变率强化效应及热软化效应;在真实压缩应变率为1 400～2 245 s^-1时,用线性拟合获得的应变率强化参数能反映铜锌合金的动态力学特性,但不能准确反映其在更高应变率下的动态力学性能;用Cowper-Symonds应变率强化效应系数修正公式得到符合较高应变率下的应变率强化参数,C₁、C₂分别为2.0×10^-3、0.71,修正后的Johnson-Cook本构模型计算结果与试验数据吻合度较高,说明可有效预测铜锌合金的动态力学性能。     

挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为

为研究Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为,利用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为200~350℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下,对挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金进行热力模拟实验。通过研究该合金的真应力-真应变曲线,分析合金的双曲线正弦函数表征的本构方程和热加工性。结果表明:材料的流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而下降;用双曲正弦函数能很好地表示材料在热变形中的稳态流变应力。分析热加工图可以看出:较佳的理论热加工区为220~270℃,0.05~0.001 s~(-1);超塑性加工区域为300~350℃,0.015~0.16 s~(-1)。     

TiB2-B4C复合陶瓷动态压缩特性研究

为分析TiB₂-B₄C复合陶瓷的静动态力学性能及添加剂TiB₂的影响机制,设计了静动态压缩实验和平板撞击实验,开展了复合陶瓷在不同应变率下的动态压缩特性研究。结果表明：一维应力波加载下TiB₂-B₄C复合材料具有陶瓷材料的脆性特征,应力-应 变曲线呈典型的线性关系;由一维应变加载下试样的自由面速度历程可知,复合材料的Hugoniot弹性极限在14.98~16.91 GPa之间,且随着应变率的增加而增加;应变率低于10³ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的动态压缩强度高于单相B₄C和单相TiB₂陶瓷,且具有正相关的应变率敏感性,复合材料强度的提升得益于微观结构的改善,而应变率敏感性主要受添加剂TiB₂的强化增韧媒介影响;然而,应变率高于10⁴ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的Hugoniot弹性极限接近基体B₄C陶瓷,而受添加剂TiB₂的影响较小。     

轧制温度对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

为研究轧制温度对Mg-8.3Gd-2.6Y-0.4Zr(质量分数/%)合金显微组织和力学性能的影响,将500℃预轧制所得板材在200、300、400℃进行二次轧制变形。结果表明:200℃二次轧制变形使合金中引入大量位错和孪晶;合金在300℃二次轧制过程中,于晶界和晶粒内部分别形成大量的β相和β′相,而400℃二次轧制仅使合金晶界处形成粗大的β相;不同温度下二次轧制变形均使预轧制板材的基面织构强度增大,二次轧制温度越低,基面织构越强;不同温度下二次轧制变形均使预轧制板材的强度提高,二次轧制温度越低,合金强度提高越显著;经200℃二次轧制得到的合金具有331 MPa的最高屈服强度。     

Mg-Y-Si合金制备及组织分析

在热力学计算分析的基础上,用SiO2粉末和纯镁制备Mg-3%Si(质量分数)中间合金,并用光电直读光谱仪测定制备的中间合金Si的含量,表明其含量稳定且可控。用普通重力铸造法制备了Mg-2Y-1Si合金和Mg-3Y-1Si合金,该合金的铸态组织由α-Mg相、(α-Mg+Mg2Si)共晶组织以及在晶内、枝晶间少量分布的点状Mg24Y5相组成。通过对α-Mg晶格常数的计算及通过原子尺寸、电负性、晶体结构的对比,证明Y固溶在基体中形成固溶体。研究表明,Y通过依附在生长界面前沿,有效抑制基体的生长速度,细化基体组织,且随着Y添加量的增加,细化效果更加明显。     

稀土和银对 Mg-Li 合金显微组织及力学性能的影响

通过正交实验确定了具有较高强度和塑性的Ｍｇ－７Ｌｉ－１４Ｚｎ合金中Ａｇ、Ｎｄ、Ｌａ和Ｃｅ的最优添加量，比较了其不同强化效果，并指出正交最优合金力学性能。通过ＴＥＭ组织观察，确定了各合金元素的析出相分别为Ｍｇ３Ａｇ、Ｍｇ１７Ｌａ２、Ｍｇ１７Ｃｅ２和Ｍｇ３Ｃｅ，而Ｎｄ则固溶于α相中形成固溶强化。     

喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的显微组织和力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、拉伸试验机对喷射沉积工艺制备的Mg-9Al-4.5Ca锭坯沉积态和挤压态的显微组织、相组成与力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积Mg-9Al-4.5Ca合金的组织较常规铸态细小,经热挤压加工后组织进一步细化,沉积态合金的组织为等轴晶,晶粒度为3～5μm;沉积坯的相组成为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Ca2Mg6Zn3和MgZn2,经热挤压后相组成转变为α-Mg、Al2Ca、Mg2Ca、Mg17Al12和MgZn2;合金挤压态的力学性能较常规变形镁合金MB7有显著提高,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为470MPa、390MPa、8%。合金的强化机制主要为细晶强化,固溶强化和弥散强化。     

中高应变率条件下TC18钛合金动态力学行为的实验研究

应变和应变率是影响材料力学行为的两个重要因素,分离式霍普金森压杆（SHPB）技术是实现不同应变和应变率加载的有效途径之一。为研究室温下TC18钛合金的塑性变形和破坏行为,采用SHPB,通过调节子弹长度和速度实现对TC18钛合金圆柱试样不同应变和应变率的加载。实验得到了TC18钛合金在不同应变率下的真应力-真应变曲线和同一应变率不同应变下的真应力-真 应变曲线,并分别分析了应变硬化和应变率强化效应对TC18钛合金的动态力学性能的影响。实验结果表明：TC18钛合金压缩试样破坏时断口与加载方向（轴线）之间的夹角约为45°,其压缩破坏形式为典型的剪切破坏,与应变和应变率相关;应变率越高,TC18钛合金的流动应力和屈服强度越高,故该材料具有明显的应变率强化效应;绝热剪切带是裂纹形成和试样发生宏观剪切破坏的先兆。     

基于Hopkinson杆试验技术的PA-GF50复合材料动态力学行为

为研究纤维含量50%短玻璃纤维增强聚酰胺复合材料PA-GF50的动态力学性能及其应变率效应,利用准静态液压试验机及分离式Hopkinson压杆、Hopkinson拉杆对标距段尺寸为6~10 mm的试样,进行了应变率范围0.000 5~1 600 s^-1的准静态压缩、准静态拉伸、动态压缩和动态拉伸试验。对试样的应力-应变曲线和最终破坏形态,材料在不同应变率下失效破坏过程的微结构力学机理进行了分析。研究结果表明：动态载荷下,材料强度明显高于准静态载荷（压缩载荷下材料在400 s^-1、900 s^-1和1 600 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强31%、25%和29%;拉伸载荷下材料在400 s^-1、800 s^-1和1 200 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强46%、47%和28%）,且失效应变有所降低;试样变形和最终破坏形态为压缩载荷下试样经历缺陷压实过程再进入弹性变形最终达到强度后失效,拉伸载荷下试样经历弹性变形达到强度后失效断裂;材料在不同应变率下的微结构机理为准静态载荷下微观裂纹扩展组合成为宏观裂纹,动态载荷下微裂纹分别扩展成为宏观裂纹;试样的宏观断口和扫描电子显微镜结果证实,材料在准静态压缩加载条件下断口较为平整,动态压缩载荷形成纤维拔出、纤维断裂等特征,准静态拉伸载荷下纤维拔出明显,而动态拉伸载荷下主要表现为纤维断裂。     

Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金组织和力学性能研究

采用合金熔炼、组织分析和拉伸试验,研究Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金的微观组织和力学特性。结果表明,合金的组织由α-Mg基体、Mg5Gd和Mg41Sm5相组成,晶界上有许多颗粒状相和短棒状相,晶内分布少数尺度比较大的鱼骨状和块状析出相。与其它系镁合金不同的是,Mg-9Gd-Sm-0.5Zr合金抗拉强度随温度升高而升高。     

喷射沉积含锆镍超高强铝合金的组织与性能研究

采用喷射沉积技术制备Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.2Zr-0.3Ni铝合金,利用电子拉伸机和透射电镜等手段,研究不同挤压比、不同固溶温度下合金经120、130℃时效处理后力学性能与微观组织之间的关系。结果表明:合金经480℃×2h+120℃×24 h固溶与时效处理后,合金抗拉强度达到830 MPa,延伸率保持在7.5%;加入微量锆和镍后PFZ区变宽,并且晶界上黑色链状物相(GBP)中有微量Ni元素存在,有球形Al3Zr相出现在PFZ区周围;纳米级含Zr、Ni相的"钉扎"细晶作用、η′相和PFZ联合作用促使材料具有良好的综合力学性能。     

时效对Mg-Zn-Nd-Zr-Cd合金力学特性的影响

采用光学显微镜、XRD衍射分析仪、SEM扫描电镜、维氏硬度计、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器研究时效工艺对合金Mg-3.8Zn-2.8Nd-0.6Zr-0.6Cd力学特性的影响。结果显示,时效后合金强度有较大的提高,伸长率略有下降。采取双级时效90℃×10 h+150℃×8 h热处理,合金的屈服强度与抗拉强度分别达到320 MPa和350 MPa。双级时效热处理时,因为分解产物的数量更多、尺寸更小,因此强化效果要比单级时效的更明显。     

AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机,对AZ61B镁合金在温度为623K和673K,应变速率为0.01,0.1、1 s-1时,应变量为50%的高温塑性变形行为,以及热模拟后镁合金组织的变化进行了研究。分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能,结果表明:流变应力随应变速率的增加而增加,随应变温度的增加而减小;镁合金发生了动态再结晶,有大量细小等轴晶出现,探明了变形软化的主要机制是动态再结晶。