Microstructures and Mechanical Properties of Mg-2Y-xZn (x=1, 2, 3 at%) Alloys

研究了Mg-2Y-xZn(x=1,2,3 at%)合金在铸态、退火态和挤压态的显微组织与力学性能。结果表明:随着合金中Zn含量的增加,合金显微组织中第二相依次为18R-LPSO相、(LPSO+W)混合物和W相。在退火过程中,层片状的14H-LPSO结构析出并沿块状18R-LPSO结构向基体中生长,W相由铸态时弯曲的条纹状转变为颗粒状。经过挤压变形后,LPSO结构和W相均沿挤压方向排列,合金性能得到大幅度提高,其中Mg-2Y-1Zn合金具有最好的室温力学性能,抗拉强度为320 MPa,延伸率达到11.2%。     

含LPSO相Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1合金的组织和力学性能

采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1(at%)合金在铸态、退火、挤压和时效态的显微组织与力学性能。结果表明:铸态合金组织由胞状α-Mg相、网状18R LPSO相和块状Mg_(24)(Y,Zn,Ni)_5相组成。退火后,合金中未析出14H LPSO相。经挤压变形,18R LPSO相转变为长条状并沿挤压方向排列,挤压态合金的抗拉强度达到417 MPa,显著高于铸态和退火态合金。经过T5和T6时效处理,在合金的基体中析出大量细小的共格β'沉淀相,合金得到进一步强化。T5态和T6态合金的抗拉强度分别为434和432 MPa,屈服强度均高于300 MPa。     

含长周期堆垛有序结构Mg94Zn2Y4挤压态合金的显微组织与力学性能

采用SEM和TEM等分析方法研究包含长周期堆垛有序结构的挤压态Mg94Zn2Y4合金的显微组织和力学性能。结果表明：铸态Mg94Zn2Y4合金由18R-LPSO和α-Mg两相组成。挤压后,长周期相分层,并形成宽度为50~200 nm的α-Mg 薄片。合金经498 K时效处理36 h后达到时效峰值,在其组织中析出β′相,该析出相的出现显著提高了α-Mg基体的显微硬度,从HV108.9增加到HV129.7;而LPSO结构的显微硬度稳定在HV145左右。TEM分析及其电子衍射花样表明,β′相与α-Mg和LPSO结构具有独特的位相关系,其原子最密排面的堆垛方向垂直于α-Mg和LPSO相最密排面的堆垛方向。由于β′相和18R-LPSO相的共同存在,处于时效峰值态的Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度达到410.7 MPa。     

含长周期结构Mg-(2,3,4)Y-1Zn合金的显微组织和力学性能

制备并研究了Mg-（2,3,4）Y-1Zn（原子分数,%）三元合金在铸态、退火、挤压和固溶处理时的显微组织和力学性能.结果表明,随着Y/Zn原子比的升高,铸态合金的显微组织由WZ21和WZ31合金的两相组织(α-Mg+Mg₁₂YZn)转变为WZ41合金的三相组织(α-Mg+Mg₁₂YZn+Mg₂₄Y₅).其中Mg₁₂YZn相连接成网状,为18R-LPSO结构,Mg₂₄Y₅相分布于Mg₁₂YZn相之间.退火时,WZ21和WZ31合金中部分18R相溶解,基体中析出大量14H-LPSO层片.经过挤压,18R-LPSO相沿挤压方向呈带状排列,退火析出的14H层片整体平动,在α-Mg中仍相互平行.固溶处理后,18R相继续溶解,14H相析出并长大.此时,随Y/Zn原子比升高,合金中14-LPSO相体积分数增加.3种合金挤压态的性能优于相应的铸态、退火态和固溶处理态,随着Y含量的增加,合金强度不断升高,塑性下降,挤压态WZ41合金在室温时抗拉强度达到350 MPa以上.     

热处理对Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等研究了不同热处理状态下Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的物相、显微组织和力学性能.结果 表明:铸态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg5(Gd,Zn)、Mg5Gd以及Mg10ZnGd(18R-LPSO)相构成.固溶处理后,LPSO...     

Zn含量对铸态Mg-Dy合金显微组织和力学性能的影响

研究添加不同含量Zn对铸态Mg-2Dy(摩尔分数,%)合金显微组织、时效行为和力学性能的影响。结果表明:Zn含量为0.5%和1%(摩尔分数)时,铸态合金中分别析出片层状具有18R类型长周期有序(LPSO)结构的Mg12Zn Dy相和粗大的Mg3Zn3Dy2相;同时,Zn的添加细化了合金的晶粒;固溶处理后,LPSO相由18R类型转变成沿晶内分布的细条状的14H类型,新的(Mg,Zn)x Dy相形成,且Mg3Zn3Dy2相的体积分数减小;添加0.5%Zn有效地增强了合金的时效硬化行为,提高了合金的室温和200℃的拉伸强度。     

LPSO结构增强Mg100-3xY2xZnx合金的显微组织与力学性能研究

本文通过 XRD、OM、SEM、TEM 和万能拉伸试验机系统地研究了铸态与挤压态 Mg_100-3xY_2xZn_x(x=0.5,1,2;at%)合金的显微组织与力学性能。结果发现,铸态与挤压态合金均由 α-Mg 基体和 LPSO 相组成,且同时增加 Y 和 Zn 元素不仅可以促进铸态合金中 18R-LPSO 相的形成,还能够有效促进挤压态合金中 14H-LPSO相的动态析出。其次,挤压态 Mg_100-3xY_2xZn_x合金基体均由再结晶与未再结晶双峰组织组成,且 18R 与 14H-LPSO相沿挤压方向呈现条带状分布。与此同时,18R-LPSO 相体积分数的增加严重阻碍了动态再结晶的形成与长大。此外,随着 Y 和 Zn 元素的同时增加,铸态与挤压态合金的强度不断降低而塑性逐渐增加,最后使得挤压态 Mg_98.5Y₁Zn_0.5合金表现出较高的塑性(伸长率达 35.1 %),而 Mg₉₄     

Zn含量对Mg-6Gd-4Y变形镁合金显微组织与力学性能的影响

研究了Mg-6Gd-4Y(wt.%)合金与添加1％Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的显微组织与力学性能。结果表明：Mg-6Gd-4Y合金的铸态组织由?-Mg基体和Mg24(GdY)5两相组成。而含有Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的铸态组织则主要由α-Mg,Mg24(GdY)5和具有18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成。挤压后,在含锌合金中发现了14H-LPSO相,分布于条状分布的Mg12Y1Zn1之间。14H-LPSO相的形成机理为沉淀析出,反应可表示为α-Mg′→α-Mg + 14H。Zn含量对β系列沉淀物没有明显的影响。在Mg-6Gd-4Y合金和Mg-6Gd-4Y-1Zn合金上进行的时效（T6和T5）处理均引起β"析出相的形成。T6处理后的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金具有高拉伸强度和良好的延展性,屈服强度（YS）,抗拉强度（UTS）和延伸率分别为309MPa,438MPa和6.8％。这是18R-LPSO相与细小弥散分布的14H-LPSO相和β"沉淀相共同作用的结果。     

热处理对挤压态Mg-6Gd-5Y-1Zn合金组织与性能的影响

通过对Mg-6Gd-5Y-1Zn(质量分数,%)合金在固溶和时效处理状态下显微组织和力学性能的研究发现,α-Mg基体、沿挤压方向分布的条状18R-LPSO相、少量的Mg₂₄(GdYZn)₅ 相以及细层片状的14H-LPSO相构成了挤压态合金的组成相。挤压态合金经固溶(T4)处理后,一部分18R-LPSO相溶入基体,并且基体中的14H-LPSO相伸长同时粗化。挤压态合金经过固溶加时效(T6)处理后,大量β′相从α-Mg基体中析出。T6态合金的室温力学性能最好,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为272 MPa、406 MPa和6.1%。β′相沉淀也发生在挤压态合金的直接人工时效(T5)处理过程,但相比于T6处理,14H-LPSO相和β′相在基体中的体积分数均偏低。     

Mo微合金化对铸态Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金显微组织和力学性能的影响

在Mg-Y-Zn系长周期镁合金中加入微量Mo,探究其微合金化对基体合金组织及力学性能的影响。结果表明,铸态Mg-Zn-Y-Mn-(Mo)合金显微组织由α-Mg基体相、18R LPSO相(Mg_(12)YZn)和W相(Mg_3Zn_3Y_2)三相组成。发现微量Mo能明显细化铸态合金晶粒,显著促进合金中18R LPSO相形成,抑制W相析出。当加入0.3 wt.%Mo时,合金的显微组织和力学性能达到最佳,最小晶粒尺寸达到22μm,其抗拉强度和伸长率分别达到265 MPa和13.5%。     

Zn含量对Mg-Gd-Zn合金显微组织与力学性能的影响

研究了3种成分的Mg-11Gd-(1,1.5,2)Zn合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态显微组织均由α-Mg基体、(Mg,Zn)3Gd共晶相和14H型LPSO相组成。铸态组织中(Mg,Zn)3Gd相的体积分数随Zn含量的增加而增大,且其热稳定性不断提高。同时,合金中LPSO相的体积分数也随Zn含量的增加而逐渐增大。合金在常温时的抗拉强度随着Zn含量的增加而降低,其中Zn含量较少的Mg-11Gd-1Zn合金在T6处理后呈现最高的强度和良好的塑性。当Zn含量较多时,合金T6处理的效果却远低于T5处理。随Zn含量的增加,合金在200℃高温下的抗蠕变性能也略有下降,但3种合金的抗蠕变性能都优于WE54合金。     

挤压态Mg-Dy-Cu合金板材的显微组织及时效硬化行为

采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计等研究挤压Mg-2Dy-0.5Cu(摩尔分数,%)合金板材的显微组织及时效硬化行为。结果表明:铸态合金主要由α-Mg枝晶、分布在枝晶间片层状的18R-LPSO相以及少量不规则的MgDy_3颗粒相组成。挤压后,合金发生动态再结晶,粗大的LPSO相碎化并沿挤压方向排列,少量细小片层状的14H-LPSO相在再结晶的α-Mg晶粒内析出。随着时效时间的增加,14H-LPSO相的体积分数逐渐增加并粗化,合金的硬度增加且在72 h达到峰值。合金峰值硬度的产生主要归结为高体积分数14H-LPSO相的析出强化。     

Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织及力学性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验等研究了Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的长周期结构相和Mg_3(Er,Zn)相组成;合金经过500℃×20h固溶后,铸态合金中LPSO相和Mg_3(Er,Zn)相消失,而在晶界处生成WMg_3Er_2Zn_3相;随后炉冷至400℃,α-Mg晶内析出呈平行排列且贯穿晶粒的条纹状LPSO相结构。拉伸条件下,固溶态合金具有最佳的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为117 MPa、227 MPa、17.9%。与拉伸性能相比,压缩条件下合金表现出更优的力学性能。     

挤压比及Mn含量对Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-XMn镁合金组织和性能的影响

通过模铸法制备了Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-XMn(X=0.4,0.8,1.2,1.6,2.0,质量分数,%)系列镁合金,研究了挤压比及Mn含量对Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-XMn镁合金显微组织及室温力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-XMn合金经热挤压后,合金中的长周期堆垛有序(LPSO)结构由亚稳的18R结构转变为稳定的14H结构。大挤压比能够显著提高合金的室温力学性能,当Mn含量为0.8%时,未时效态合金的抗拉强度达到386 MPa,断后延伸率约为10%。     

LPSO堆垛结构转变对挤压态Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y镁合金组织性能的影响

通过改变挤压温度以获得含有不同堆垛结构长周期相(LPSO)的Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y合金,研究LPSO相堆垛结构转变对挤压态合金组织性能的影响规律及其作用机制。结果表明:挤压温度为390℃,合金中有18R和14H 2种堆垛结构的LPSO相,其平均晶粒尺寸为(9.5±3.0)μm,合金的抗拉强度达到280 MPa,延伸率为18.7%;当变形温度达到420℃,合金中18R LPSO相全部转变为14H结构,平均晶粒尺寸大幅细化至(3.1±1.1)μm,合金的抗拉强度和延伸率均得到明显提高,分别达到330 MPa和20.8%;随着挤压温度的进一步提高,合金的平均晶粒尺寸逐渐变大,强度和延伸率开始逐渐降低。由于LPSO相堆垛结构转变和晶粒尺寸变化引起基面织构和柱面织构的强度发生变化,LPSO相形态改变以及晶粒细化是Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y挤压态合金室温力学性能变化的主要因素。     

Ni含量对长周期堆垛结构增强Mg-Ni-Y合金组织与性能的影响

采用传统重力铸造制备Mg-Ni-Y合金并研究了Ni含量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-0.5Ni-3.5Y合金组织由α-Mg和Mg24Y5两相组成;Mg-1.2Ni-3.5Y合金中Mg24Y5相消失,形成了层片状长周期堆垛有序(LPSO)相;Mg-1.9Ni-3.5Y和Mg-3.5Ni-3.5Y合金中除含有α-Mg和LPSO相外,在晶界处还存在共晶组织。LPSO相可以提高合金的强度,具有大量细小致密层片状LPSO相的Mg-1.2Ni-3.5Y合金综合力学性能最优,铸态抗拉强度及伸长率可分别达到210 MPa和8.8%。     

Sn对Mg-6Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了Sn对Mg-6Zn合金显微组织及力学性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、万能试验机等,对Mg-6Zn(x Sn)合金显微组织及力学性能进行分析。结果表明:镁合金中加入Sn可有效改善铸锭组织,形成的Mg2Sn颗粒。少量添加Sn元素,Mg-6Zn铸态合金的强度、伸长率及硬度随Sn含量增加而提高;Sn含量为1.0%时,Mg-6Zn铸态合金强度、伸长率和硬度达到最高。Mg-6Zn铸态合金添加少量Sn,局部区域呈现韧性断裂;Sn含量超过1.5%时,局部区域出现沿晶断裂的特征。     

Mg-(RE)-Zn合金不同状态下的物相构成、显微组织及性能

比较研究了Mg-(RE)-Zn合金铸态和经560 ℃扩散退火后的显微组织、物相及性能,发现铸态的Mg-(RE)-Zn合金经560 ℃保温7 h扩散退火,原晶界区的共晶组织消失,晶界净化,材料成分和显微组织均匀,扩散退火的过程中合金的物相构成和分布均发生显著变化, 由铸态下的Mg-(Me)固溶体+GdMg转变为均匀分布的Mg-(Me)固溶体+ MgGd3+MgZn2,经扩散退火后的合金平均硬度、抗拉强度和延伸率均提高,单向拉伸断裂方式由铸态下的沿晶断裂转变为微孔聚集型的穿晶断裂     

挤压比及不同Mn含量对Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-xMn镁合金组织性能的影响

通过模铸法制备了Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-xMn (x=0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0, wt.%)系列镁合金,研究了挤压比及Mn含量对Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-xMn镁合金显微组织及室温力学性能的影响。研究结果表明：铸态Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-xMn合金经热挤压后,合金中的长周期堆垛有序(LPSO)结构由亚稳的18R结构转变为稳定的14H结构。大挤压比能够显著提高合金的室温力学性能,当Mn含量为0.8%时,未时效态抗拉强度达到386MPa,断后延伸率约为10%。     

Mg-10Y-2.45Zn-1Ca-0.37Al合金的组织演变及力学行为

本文通过磁悬浮熔炼铜模吸铸工艺制备了Mg-10Y-2.45Zn和Mg-10Y-2.45Zn-1Ca-0.37Al两种合金,考察复合添加高含量Ca及少量Al合金元素对铸态Mg-10Y-2.45Zn合金中LPSO相形成的影响及其在固溶热处理及高温高应力下的组织演变规律及力学行为变化。结果表明,铸态下高含量Ca及少量Al参与了18R LPSO的大量形成且出现大量18R LPSO相分层界面;在高温下,不同于Mg-10Y-2.45Zn合金,Mg-10Y-2.45Zn-1Ca-0.37Al中的18R LPSO大量溶解,并在晶界处合并长大、a-Mg晶粒粗化;在高温大塑性变形条件下,大块状18R LPSO扭折、分层或破碎,18R LPSO相界附近发生动态再结晶和α-Mg基体内析出大量细小棒状14H LPSO相强化了合金。