以微细Si粉为原料制备Mg-2Si合金的研究

研究了以微细Si粉作为原料制备的Mg-2Si合金的组织及力学性能.结果表明,当Si以微细粉末(≤48 μm)的形式在700 ℃加入到熔体中并保温3 min后浇注,可以获得较为细小的合金组织,其中初生Mg2Si相呈细小的多面体(≤10 μm),共晶Mg2Si杆长度在100 μm以下.当Si以微细粉末的方式加入时,合金熔体中出现大量的富Si区域和贫Si区域,从而在凝固过程中析出细小而数量较多的初生α-Mg相和初生Mg2Si相.二者构成细密的骨架,分割剩余熔体,抑制共晶组织的生长,从而明显提高合金的力学性能.     

金属间化合物Mg2Si研究进展

对金属闯化合物Mg2Si的研究进展进行了综述，重点对Mg2Si的性质及其基础研究和Mg2Si的应用研究现状进行了论述。研究表明：虽然在Mg2Si热电性能方面的研究取得了很多突破，但它的热电转换效率仍然偏低；在结构材料的应用研究方面，Mg2Si除了和更具优势的材料复合提高其韧性和高温性能以外，另一个值得研究的方向就是将Mg2Si熔覆或喷涂在其他合金的表面，如Al、Mg合金等。另外熔体浸渗也是一种非常有希望改善Mg2Si脆性的方法。     

电场激活合成Mg2Si的热电性能研究

用Mg粉和Si粉通过电场激活加压辅助法（Field-activated and Pressure-assisted Synthesis,FAPAS）,在1073 K、50 MPa条件下快速实现了Mg2Si块体热电材料的一步法合成与致密化;合成过程反应物反应完全,产物的XRD曲线的Mg2Si峰型尖锐,占产物含量的99.5%。合成样品的Seebeck系数、电导率、功率因子分别在562K、773 K、600 K时达到最大值,分别为445μVK-1、54.4 Scm^-1、4.35 W/cmK^2。通过对比多种方法合成的Mg2Si热电材料的热电性能发现,FAPASA样品的功率因子比其它方法具有明显的优势。     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

自生Mg2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce-Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律.当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%.同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍.单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce-Sr复合处理时的稳定.对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因.     

离心铸造自生初晶Si、Mg2Si颗粒增强Al基复合材料铸件工艺研究

采用不同的离心铸造工艺参数制备了自生初晶Si与Mg2Si颗粒增强Al基复合材料筒状铸件,铸件的内层富含增强颗粒,而外层没有增强颗粒.在铸件切削加工过程中发现,采用高温浇注无冷却水喷淋、低过热浇注无冷却水喷淋,以及高温浇注冷却水喷淋工艺参数得到的铸件,其内部存在明显的缩孔缺陷,而采用低过热浇注冷却水喷淋工艺参数制备的筒状铸件,铸件内部没有发现缩孔现象.对缩孔的形成过程分析发现,内层偏移的大量初晶Si、Mg2Si颗粒与铸型的冷却作用导致了筒状铸件的内壁和外壁同时向铸件心部凝固的对向凝固特征,这种对向凝固使得铸件的内部没有足够的液体进行补缩,最终形成缩孔.     

原位合成Mg_2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的微观组织与断裂行为

采用多次循环塑性变形-原位反应方法制备Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料。采用XRD、SEM和TEM对复合材料的成分及微观组织进行分析和观察。结果表明:多次循环塑性变形过程对镁合金基体组织和原位合成的Mg2Si第二相粒子均有细化和均化作用;随着Mg2Si颗粒含量的增加,复合材料的弹性模量和屈服强度增加,同时断裂强度和伸长率均下降;原位反应合成的Mg2Si第二相粒子与基体结合良好,材料断裂时裂纹优先在基体中形成,断裂时Mg2Si第二相粒子能起到阻碍裂纹扩展的作用;Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的强化机制主要为第二相强化和基体晶粒细化。     

超声波对原位Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si形态的影响

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位 Mg2Si/Al 复合材料中初生 Mg2Si 形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

原位自生Mg2Si／Al基复合材料的制备及其生长机制探讨

采用ZEISS Axioskop2光学显微镜研究手段,对自生Mg2Si增强A国-20%Si合金的显微组织进行了分析.试验结果表明:Mg含量为8%时,Mg2Si增强相的显微组织多为不规则大尺寸的块状;Mg含量为6%时,Mg2Si增强相初生Mg2Si的生成量有些减少,并由不规则大尺寸的块状向汉字状或纤维状开始转变;Mg含量为4%时,Mg2Si显微组织呈完整发达的汉字状、树枝状,即获得了原位自生Mg2Si增强Al-20%Si合金复合材料的理想组织.最后探讨了Mg2Si相的生长机制.     

超声波对原位Mg_2Si／Al复合材料中初生Mg_2Si形态的影晌

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位Mg2Si／A1复合材料中初生Mg_2Si形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg_2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg_2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg_2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

纳米晶Mg2Si金属间化合物块体材料的制备及微结构表征

采用机械合金化及热压方法制备了纳米晶Mg2Si块体材料,利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)分析、场发射扫描电镜(FE-SEM)及宏观密度测定对合成粉体及块体样品的微结构进行了表征.结果表明:正己烷作为合金化过程控制剂能有效避免粉体板结、团聚及防止合成粉体的氧化;合适的工艺参数(如配球、球料比及球磨转速)可有效促进合金化和降低杂质含量;配镁量对获得纯相Mg2Si块体至关重要;热压压力增大能显著提高Mg2Si块体的致密度;在1.5 GPa压力热压获得了相对密度大于98%、晶粒度为69 nm的纯相纳米晶Mg2Si块体.     

Sb对原位Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si／Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明，随着Sb含量的增加，初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化，Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状，Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0．4％时，细化效果达到最佳，由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0．4％后，Mg2Si颗粒尺寸开始粗化，因此，过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用，Sb使液相线温度和熔体表面张力扩σLV降低，对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。     

Mg_2Si同质纳微米复合材料的制备及其热电性能

以平均晶粒尺寸约3μm及20 nm的Mg_2Si粉末为原料,采用放电等离子体烧结方法制备出不同纳米、微米含量的Mg_2Si纳微米复合块体材料,系统研究了纳微米结构对材料热电性能的影响.结果表明:随复合材料中纳米颗粒含量的增加,晶界散射增强,导致材料晶格热导率κ_p有明显降低;同时晶界势垒散射的增强也导致Seebeck系数α显著增加,电导率σ有一定程度的降低;综合Seebeck系数α、电导率σ、热导率κ的影响,在纳米颗粒含量为50%(质量分数,下同)、823 K时,获得最大热电优值达0.45,分别是未掺杂纳米相和完全纳米相Mg_2Si材料的1.5及1.1倍.纳微米复合结构的引入,可以获得性能更好的Mg_2Si热电材料.     

60Si2MnA弹条疲劳断裂原因分析

通过化学成分分析、扫描电镜检验、金相分析、硬度测定等方法,分析了造成弹条断裂的主要原因,认为断裂主要是因组织缺陷造成的。提出了获得优良性能的途径。     

40CrNi2Si2MoVA钢锻造加热工艺参数优化

对40CrNi2Si2MoVA钢的锻造加热工艺参数进行了优化。进行局部小变形时,将加热温度从通常的1160℃降至1000℃,可避免锻件产生低倍粗晶,力学性能测试符合验收标准。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压制备细晶Mg-4Al-2Si合金,采用OM、XRD和SEM分析合金组织,在150℃和1.33×10-3s-1初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12、共晶型汉字状Mg2Si和少量初生块状Mg2Si组成。经过8道次往复挤压后,α-Mg和Mg2Si颗粒的尺寸分别为2.1和1.3μm,高温抗拉强度、屈服强度、伸长率和拉伸强度保持率分别为250MPa、197MPa、62%和88%。优良的高温性能归因于细小的基体组织和稳定的Mg2Si颗粒对晶界的有效钉扎作用。     

浇注温度对Mg2Si增强过共晶Al-Si合金组织与性能的影响

采用液态熔融法制备Mg2Si增强过共晶Al-Si合金自生复合材料，研究了浇注温度、稀土（Pr）变质处理对铸造显微组织与性能的影响。结果表明，在液相线附近，浇注温度为720℃时，晶粒均匀细小；Pr变质剂对初生硅及共晶组织均有明显的细化效果，并细化Mg2Si、改变其形貌与尺寸，可显著提高合金的力学性能。     

Mg_2Si/AM60复合材料蠕变性能的研究

采用原位合成法制备了Mg_2Si颗粒增强AM60镁基复合材料,对材料进行了高温蠕变试验.结果表明,随Mg_2Si含量的增加,复合材料的抗高温蠕变性能提高.在相同应力下,随着温度的升高,材料的抗高温蠕变性能变差,稳态蠕变速率增加.     

离心铸造Mg2Si和Si自生增强的锌基合金复合材料

采用热模金属型工艺，离心铸造白生增强的Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金复合材料。研究结果表明；该合金内层聚集大量块状初生Mg2Si、少量块状初生Si，中层不含初生Mg2Si和初生Si，外层含少量初生Mg2Si和初生Si；Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金在凝固过程中，先后经历了初生Si和初生Mg2Si的析出、富Al的固溶Zn相析出、Mg—Zn化合物的析出，以及发生三元或四元共晶反应；初生Mg2Si和初生Si的位置、数量和分布决定于其内浮速度和离心力场作用下的凝固速度；含有初生Mg2Si和初生Si的内层和外层比中层具有更高的硬度和耐磨性。     

Al-Mg-Si合金中Mg_2Si和Si粒子在晶间腐蚀过程中的作用机理

研究Al-Mg-Si合金晶界组成相（Al-Mg2Si及Al-Mg2Si-Si）间的电化学行为和动态电化学耦合行为,提出Al-Mg-Si合金的晶间腐蚀机理。研究表明,晶界Si的电位比其边缘Al基体的正,在整个腐蚀过程中作为阴极导致其边缘Al基体的阳极溶解;晶界Mg2Si的电位比其边缘Al基体的负,在腐蚀初期作为阳极发生阳极溶解,然而由于Mg2Si中活性较高的元素Mg的优先溶解,不活泼元素Si的富集,致使Mg2Si电位正移,甚至与其边缘Al基体发生极性转换,导致其边缘Al基体的阳极溶解。当n（Mg）/n（Si）〈1.73时,随着腐蚀的进行,合金晶界同时会有Mg2Si析出相和Si粒子,腐蚀首先萌生于Mg2Si相和Si边缘的无沉淀带,而后,Si粒子一方面导致其边缘无沉淀带严重的阳极溶解,另一方面加速Mg2Si和晶界无沉淀带的极性转换,从而促使腐蚀沿晶界Si粒子及Mg2Si粒子边缘向无沉淀带发展。