Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭，利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明：在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网，获得明显细化的铸态组织；熔铸中粗大的Al₃(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用，反而恶化合金组织，进而对力学性能产生不利影响，应该严格加以控制。     

铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

微量Sc、Zr对ZL109组织与性能的影响

采用硬度测试、拉伸性能测试、金相观察、扫描电镜等研究了添加微量Sc和Zr的ZL109铸铝铸态和时效态的显微组织。结果表明：微量Sc和Zr对ZL109合金具有一定的晶粒细化作用;其铸态组织与传统ZL109枝晶组织明显不同,枝晶网胞尺寸较小,晶粒较细;微量Sc、Zr添加到ZL109中,合金脆性减小,韧性增强,硬度、抗拉强度均有明显提高。     

Zr对Mg-6Zn-2Y合金组织及凝固行为的影响

Mg-Zn-Y合金组织中由于准晶相的发现受到越来越多的关注。Zr在镁合金中主要起细化晶粒的作用,在Mg-Zn系合金中作用尤为显著。本文通过组织观察和热分析冷却曲线方法研究了Zr的加入对Mg-6Zn-2Y（wt%）合金组织及凝固行为的影响。结果表明,加Zr后,铸态组织明显细化,合金凝固过程也有显著变化。     

热挤压Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金的显微组织及力学性能

对Mg-6Zn-x Cu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金进行了熔炼并浇注在金属模中,然后进行了挤压成形试验。结果表明:铸态合金随着Cu含量的增加晶粒逐渐细化,第二相含量增多,其组织由α-Mg、MgZn_2及Mg Zn Cu相组成。合金经挤压后力学性能明显提高,其中挤压ZK60合金的动态再结晶较弱,晶粒细化程度较小。铸态合金组织中的第二相在挤压过程中被打碎,并沿着挤压方向分布。挤压态合金晶粒细化程度明显,其平均晶粒尺寸可达到10~13μm。Mg Zn Cu相呈短棒状分布在晶界,而Mg Zn2相呈细小的颗粒状分布在基体上。挤压态合金力学性能改善的原因可归结为细晶强化、第二相弥散强化及固溶强化综合作用的结果。其中挤压态Mg-6Zn-1.0Cu-0.6Zr力学性能最优,其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到320.22 MPa,240 MPa和11.48%。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc对Al-9.0Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.20%-0.60%的Sc,会使合金的铸态组织由粗大的树枝晶变为等轴晶,并使Cu的偏聚减轻,且Sc含量越高,合金铸态组织越细,Sc含量为0.60%的合金铸态组织最细小;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,T6态时,Sc含量为0.60%的合金抗拉强度高达783.9 MPa。从熔体中析出的Al3（Sc,Zr）一次粒子具有与α（Al）基体相同的FCC晶格,晶格常数接近,可有效地细化合金的铸态组织。合金强化机理主要为Al3（Sc,Zr）引起的细晶强化、亚结构强化和沉淀强化。     

往复挤压对Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态组织和力学性能的影响

研究了往复挤压对准晶增强Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,往复挤压可大幅度细化Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金组织,且使I相等相对均匀地分布在α-Mg基体中。同铸态合金相比,挤压后Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别提高了75.8%,43.2%和35%。     

几种合金元素对镁合金铸造组织与性能的影响

研究了稀土Y、Nd、Gd以及金属Zr对铸态镁合金组织和硬度的影响。结果表明,稀土元素Y能够改善镁合金铸态组织,细化晶粒,金属Zr能在稀土Y细化晶粒的基础上进一步细化合金晶粒;由于细晶强化、固溶强化和第二相强化作用,稀土Y、Nd、Gd和金属Zr能够显著提高合金的硬度。     

微量钪对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验,研究了微量Sc对Al-Cu-Li-Mg-Zr合金组织和拉伸性能的影响。结果表明,在Al-Cu-Li-Mg-Zr合金中加入微量Sc,可消除铸态枝晶组织并显著细化铸态晶粒、有效抑制再结晶,明显提高了合金的强度和塑性。微量Sc引起的强化来源于晶粒细化、次生的Al3（Sc,Zr）相析出和亚结构强化。     

添加稀土Gd后镁合金铸态组织和力学性能的研究

借助OM、XRD、SEM和电子拉力试验机,对Mg-(4、7、10、13、16)Gd-0.5Zr合金的铸态显微组织和力学性能进行研究,并通过计算"点阵错配度"研究了合金的组织细化机制。结果表明:稀土元素Gd含量的增加,对Mg-x Gd-0.5Zr合金铸态组织有强烈的细化作用,生成了高熔点的Mg_5Gd相。合金的室温力学性能有显著提高。合金断口具有沿晶断裂+局部解理断裂的特征。稀土元素Gd对Mg-x Gd-0.5Zr合金力学性能的提升作用,可归结为以细晶强化为主,固溶强化为辅的共同作用机制。     

固相合成道次对ZM6-Ce镁合金组织和性能的影响

采用固相合成法合成ZM6镁合金废屑和Mg-Ce中间合金屑,研究挤压合成次数对合成镁合金棒组织和性能的影响,并讨论其断裂行为。结果表明:一次挤压后,Mg-Ce中间合金屑没有被破碎,合金的力学性能较差。经5次挤压后,Mg-Ce中间合金屑的均匀分布使合金的力学性能有较大的改善。随着挤压次数的增加,合金的抗拉强度和延伸率增大,增大的幅度随着挤压次数的增加而变小。5次挤压后,合金的抗拉强度为300 MPa,延伸率为14.8%,试样的断裂方式为穿晶韧窝断裂。     

锆在镁及镁合金中的作用

镁合金作为一种新型的工程材料具有许多独特的优点,锆作为微量元素加入到镁合金中,可以细化合金的微观组织,显著提高材料的力学性能,减少夹杂,改善镁合金的抗腐蚀性能等。论述了锆元素对镁合金各项性能的作用机理、锆元素细化镁合金晶粒的机制,提出合金制备过程中的加锆方式应是含锆镁合金今后研究的重点。     

合金元素对镁及镁合金力学性能强化的研究

总结了近年来镁合金中加入合金元素来改善镁合金力学性能的研究现状。论述了镁的合金化原理。介绍了在一些常用镁合金中分别加入Sn、Sb、Bi、Pb、Y、Nd、La、Sr、Sc、B、Ca、Si、Zr、Ag、Cd等合金元素对镁合金力学性能的强化效果以及强化机理。认为固溶强化和第二相强化是加入合金元素强化镁合金的主要方式。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

Comparison about effects of Sr,Zr and Ce additions on as cast microstructure and mechanical properties of Mg–3·8Zn–2·2Ca (wt-%) magnesium alloy

Abstract

The effects of Sr, Zr and Ce additions on the as cast microstructure and mechanical properties of Mg–3·8Zn–2·2Ca (wt-%) magnesium alloy are investigated and compared. The results indicate that adding 0·1 wt-%Sr, 0·6 wt-%Zr or 1·0 wt-%Ce can effectively refine the grains of the alloy, and the refinement efficiency of Zr addition is relatively high, followed by the additions of Ce and Sr respectively. In addition, adding 0·1 wt-%Sr, 0·6 wt-%Zr or 1·0 wt-%Ce can improve the tensile properties of the alloy, and the improvement of Zr addition is relatively high, followed by the additions of Ce and Sr respectively. However, the effects of adding 0·1 wt-%Sr, 0·6 wt-%Zr and 1·0 wt-%Ce on the creep properties of the alloy are different. Adding 0·1 wt-%Sr or 0·6 wt-%Zr result in a decrease of creep properties. Oppositely, a significant improvement of creep properties can be obtained by adding 1·0 wt-%Ce.     

铈对镁合金AZ31晶粒大小及铸态力学性能的影响

试验采用普通的熔炼铸造方法，就稀土Ce对镁合金AZ31晶粒大小及其铸态力学性能的影响进行了研究。Ce含量＜1％时随着Ce含量的增加AZ31晶粒越来越细，超过1％时晶粒又变粗。对获得的细晶材料进行了铸态下力学性能的测试并与未加细化剂的材料进行比较，发现抗拉强度和塑性都明显提高。断口扫描分析证明拉伸时断裂为明显的沿晶断裂，压缩时为穿晶断裂。     

Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr铸造镁合金的蠕变机制

在ZM-1(Mg-5Zn-0.6Zr)合金的基础上,适量增加Zn的含量并加入重稀土元素Gd,设计了Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr实验合金。采用砂型铸造工艺制备实验合金试样,在不同温度和应力条件下对该实验合金和ZM-1合金的蠕变曲线进行了测试。结果表明:在相同条件下,Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr实验合金的稳态蠕变速率较ZM-1合金的降低了一个数量级;当施加应力为40 MPa时,实验合金的蠕变激活能Q200-250℃=142.0 kJ/mol,接近镁的自扩散激活能,蠕变受位错攀移控制,而ZM-1合金在相同应力下蠕变激活能Q200-250℃=88.5 kJ/mol,接近镁的晶界扩散激活能,蠕变受晶界滑移控制。合金在200℃条件下的应力指数n=4.21,而ZM-1合金的应力指数n=2.21。因此,认为加入重稀土元素Gd后实验合金的蠕变机制发生改变,200℃时的蠕变机制为位错攀移机制。     

微量Zr对铸造TiAl合金高温力学性能的影响

在Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金中添加0.2at.％Zr以研究微量Zr对铸造形成的定向层片组织高温力学性能的作用.结果表明,添加0.2at.％Zr显著提高了该合金的持久寿命,但未对其高温拉伸强度产生明显影响.根据两种合金持久试验前后组织对比观察的结果提出,添加微量Zr主要是通过增加定向层片组织的热稳定性而使其持久性能得以改善;另外,微量Zr减少了热等静压过程中等轴晶粒的析出,也有助于延长合金的持久寿命.     

真空条件下Nd对AZ31变形镁合金的影响

研究真空条件下，在重熔AZ3l镁合金的过程中添加Mg—Nd中间合金，分析真空熔炼合金中夹杂物的成分及Nd的吸收率，观察其微观组织，对析出相进行分析，与不含Nd的AZ3l进行比较，并着重讨论了提高其力学性能的途径。结果表明：真空熔炼降低了夹杂物含量，使合金显现出本身的特性：添加Mg—Nd中间合金后生成新相A12Nd和Mgl2Nd细化了晶粒，使合金的力学性能得到较大改善。     

Mg-Y-Ca-Zr合金板带材轧制实验研究

对变形镁合金Mg-3.5Y-0.8Ca-0.5Zr进行热轧实验,并对轧制板带的显微组织形貌和力学性能进行了分析.结果表明,通过热轧可获得厚度为0.5mm 的 Mg-3.5Y-0.8Ca-0.5Zr轧制板带,板带晶粒尺寸小于铸态组织的晶粒尺寸.随着轧制道次的增加,板带抗拉强度呈现先增大后减小的变化趋势,伸长率随轧制道次的增加呈现增大的趋势.