Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应.     

稀土镁合金铸造和挤压态组织及力学性能研究

制备了3种不同成分的镁-稀土合金,研究稀土(RE)元素铈(Ce)、钕(Nd)和钇(Y)对镁合金铸态组织、力学性能尤其是高温力学性能的影响.采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)仪等对3种镁-稀土合金组织及相组成进行了分析.稀土元素与镁形成的镁-稀土相分别为Mg12Ce、Mg17Ce2、Mg12Nd、Mg24Y5、Mg41Nd5,主要分布在铸态组织晶界.对3种合金的铸态试样进行了室温力学性能及高温力学性能试验,并与挤压态比较,结果显示:在镁合金中,Nd的强化作用优于Ce,在高温时,Nd和Y共同强化作用优于Nd.     

Mg-Gd-Y系合金的相图设计

针对镁稀土多元变合金相图的匮乏问题,对Mg-Gd-Y系合金进行了热力学模拟计算,分析了合金系的相组成和凝固过程,同时,通过SEM-EDS及XRD对所设计合金的微观组织和相组成进行验证。结果表明:Mg-Gd-Y合金系主要由α(Mg)、Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5组成,且随着Y含量增加,Y固溶度增加,时效硬化效果提高,结晶温度间隔增大,使铸造性能降低;在Gd含量为1.8%~12.31%时,Mg-xGd-4Y合金系的凝固顺序为:L→L+α(Mg)→α(Mg)→α(Mg)+Mg_5Gd→α(Mg)+Mg_(24)Y_5+Mg_5Gd,热处理强化区:1.8%Gd%12.31%;在非平衡凝固下,Mg-Gd-Y合金的铸态相组成为α(Mg)、Mg5(Gd,Y)和Mg_(24)(Y,Gd)_5,Gd和Y原子半径相近,性质相同,发生了互换。     

不同状态的Mg-6Gd-2Y合金的显微组织特征

综合运用OM、XRD、FEGSEM和HRTEM手段深入分析了Mg-6%Gd-2%Y(质量分数)(记为GW62)合金铸态、固溶态和时效态的显微组织特征及演变过程。GW62合金铸态组织主要由α(Mg)和呈不连续网状的Mg_5(Gd,Y)相组成,在紧邻Mg_5(Gd,Y)处有少量非平衡凝固相Mg_2(Gd,Y);对合金进行520℃固溶处理,随着固溶时间延长,半连续状Mg_5(Gd,Y)相尺寸逐渐缩小,直至溶解,并在晶界形成大量细小fcc结构的富稀土相Mg(Gd,Y)_2,明显阻止了α(Mg)晶粒的长大;合金在175~225℃时效处理时,175℃时效硬化效果最明显,时效析出过程包括:时效初期(4~32 h),过饱和α(Mg)析出β″相;快速析出期(32~100 h),α(Mg)析出β′相,100 h达到峰值时效,析出相为β″、β′相;过时效期区(100 h),β′相尺寸逐渐增大,并转化成β_1和向稳定的β相转变。     

Microstructures and Properties of As-Cast Mg92Zn4Y4 and Mg92Zn4Y3Gd1 Alloys with LPSO Phase

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序 (long period stacking ordered, LPSO) 结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明：Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了a-Mg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50 μm降至10 μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为a-Mg固溶体+Mg12ZnY+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为a-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639 W·(m·K)-1。     

热处理对Mg-12Gd-2Y-0.5Sm-0.5Sb-0.5Zr显微组织的影响

采用OM、SEM、EDS、TEM和SAED等技术研究了Mg-12Gd-2Y-0.5Sm-0.5Sb-0.5Zr合金在铸态、时效态及固溶态的显微组织变化。结果表明,与铸态合金显微组织相比,时效态合金析出相更加细小弥散;铸态合金析出相有α-Mg、Mg5Gd相和Mg24Y5相,固溶态有α-Mg、Mg3Gd相和Mg24Y5相,时效态有α-Mg,Mg41Sm5,β'相。β'相形态为多个纺锤形相联结而成,相互夹角呈120°,具有周期结构。     

Gd和Y对AM60镁合金高温力学性能的影响

在AM60镁合金中添加不同含量的稀土元素Gd和Y,形成AM60-RE,并进行T4处理。通过高温拉伸力学试验测定合金的抗拉强度和伸长率。结合金相显微组织观察表明,土元素Y和Gd能够通过固溶强化作用减少AM60镁合金在高温拉伸时的软化,并且通过第二相强化减少Mg17Al12相数量以及在130℃时的软化、粗化,改变其形貌;同时Y、Gd与Mg、Al形成的高熔点化合物在130℃时能强化AM60镁合金基体。添加Y和Gd的RE-AM60镁合金在130℃下,铸态抗拉强度可达227 MPa,T4处理后达到236 MPa,与未添加稀土的AM60相比,铸态抗拉强度提高了12.4%,T4态抗拉强度提高了13.5%。     

Al对Mg-12Gd-3Y-1Sm合金显微组织和耐蚀性的影响

采用静态质量损失法和电化学测试实验等研究了Al元素添加对时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm合金耐蚀性的影响.采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对合金的微观组织及腐蚀产物的物相和形貌进行了观察分析.结果 表明:Mg-12Gd-3Y-1Sm时效态合金组织由α-Mg基体和Mg5Gd、Mg24Y5和Mg41Sm5相组成,添...     

Gd对Mg9AlZnY镁合金消失模组织和性能的影响

在Mg9AlZnY合金基础上添加不同含量Gd元素,采用消失模铸造成形,研究其组织性能变化。结果发现,随着Gd含量的增加,Mg9AlZnY合金中的β-Mg17Al12相形成数量显著减少,并由连续网状结构转变为断续状和颗粒状结构。含Gd的Mg9AlZnY合金组织主要由α-Mg固溶体、β-Mg17Al12相和分布在α-Mg晶界的少量棒状Al2Y相和块状Al2Gd相组成。Al2Y和Al2Gd相热稳定性好,在高温下对晶界具有钉扎作用,防止晶界滑移,提高了晶界的高温强度。当Gd含量在0.9%(质量分数)左右时,经T6热处理后室温的抗拉强度为235MPa,200℃高温抗拉强度为156MPa,分别比Mg9AlZnY合金提高了11.9%和28.9%。     

工艺与合金元素对镁锶系合金微观组织的影响

采用"熔-浸"热还原法,制备了具有优良组织结构的镁锶系列(Mg-Sr、Mg-Sr-Y、Mg-Sr-Zn、Mg-Sr-Zn-Y)镁合金。借助OM、SEM和XRD等测试技术,研究了工艺与合金元素对镁锶系合金微观组织结构的影响。结果表明:较低温下加入SrO有助于镁锶合金中Mg17Sr2相的形成;随镁锶合金冷却速度的增大,晶界处长条状Mg17Sr2相变成颗粒状和短条状;锶、钇和锌的加入均细化了镁锶合金的显微组织,多种元素的复合效果优于添加单一元素的作用;在镁锶形成共晶组织的基础上,Mg-Sr-Y合金在枝晶内和枝晶间形成了Mg24Y5相,在Mg-Sr-Zn-Y合金中形成了Mg12YZn相。