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。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金减振性能的研究

采用TA Q800 DMA对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金进行阻尼性能测试,并通过阻尼-应变、应力-应变曲线的拟合公式计算出减振系数。结果表明:不同热处理工艺对合金的减振性能有一定的影响。热变形、热处理对合金内的析出相有调控作用,进而影响合金的阻尼性能。高应变区域,变形+T6态合金内的析出相最小,数量最多,其阻尼性能最差。合金的屈服强度对减振系数有较大影响,变形+T6态合金的减振系数较高,变形态次之,铸态合金的最小。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织与性能研究

对不同热处理状态(铸态、变形态、T4态以及T6态)的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金进行了拉伸、金相观察、扫描电镜以及力学性能测试分析。结果表明:合金主要由α-Mg、Mg_5(Y,Gd,Zn)以及Mg_(24)(Y,Gd,Zn)_5三相组成。经过T6处理后,合金比T4态以及变形态的强度有明显提高,伸长率也达到了6.9%。最佳热处理参数组合为T6处理(415℃×12 h+207℃×16 h)。     

Mg-10Gd-3Y-Zr镁合金的热处理工艺

针对Mg-10Gd-3Y-Zr高强韧镁合金,采用相图热力学计算方法(CALPHAD)、相平衡热力学计算软件(PANDAT),根据扎克哈罗夫经验公式等初步确定合金的固溶、时效温度范围,研究了合金时效硬化曲线、时效温度及时间对合金力学性能及显微组织的影响。结果表明:Mg-10Gd-3Y-0.6Zr镁合金的最佳热处理工艺为225℃×20 h直接时效,此时组织中强化相析出完毕,且均匀分布,对应的抗拉强度为490 MPa,断后伸长率为11%,拉伸断裂为韧性断裂。     

Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为

研究了Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金在不同试验温度和应力条件下的高温蠕变行为。研究结果表明,试验合金在200℃/50 MPa、60 MPa、70 MPa条件下的抗蠕变性能最稳定,100 h的总蠕变应变量分别为0.026 7%、0.050 0%和0.056 7%,稳态蠕变速率分别为3.10×10-8s-1、6.48×10-8s-1和9.06×10-8s-1。在250℃和300℃条件下的蠕变应变量和蠕变速率与200℃相比要高一到三个数量级。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金在不同试验温度和应力的条件下,合金的蠕变机制也有所不同。     

Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金的组织和性能

设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。     

低压铸造Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的组织及力学性能

采用低压铸造工艺制备了Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金,利用OM、SEM、EDS、DTA等手段研究了合金在热处理前、后的微观组织演变,并对其热处理工艺进行优化,以提高合金的综合力学性能,并结合组织变化分析了合金的热处理强化机制。结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的铸态组织主要由α-Mg初生相和Mg24(Gd,Y)5共晶相组成,且Mg24(Gd,Y)5共晶相呈网状分布在晶界上。热处理后,连续分布的Mg24(Gd,Y)5相消失,主要为α-Mg和颗粒状Mg5(Gd,Y)相。在520℃×14h+230℃×20h热处理效果最佳。经过520℃固溶14h后,合金强度变化不大,但是伸长率由5.5%变为13.4%,提高了144%。230℃时效处理后,合金的综合力学性能优异,抗拉强度和屈服强度达到307.8 MPa和200.4 MPa,伸长率为7.2%,较热处理前分别提高了41%、38%和31%。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金的电磁屏蔽性能研究

采用DR-S02平面材料屏蔽效能测试仪、SCT-255智能测试仪、光学显微镜等方法研究了挤压变形和热处理对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金电磁屏蔽性能的影响。结果表明:经过挤压变形,该镁合金的电磁屏蔽性能在频段1200~1500 MHz内提高,挤压态合金再分别经T5、T6热处理后,其电磁屏蔽性能均得到进一步加强。     

时效时间对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金力学性能的影响

选取了在工程实践中有广泛应用的Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金,在225℃下对合金进行了时效处理,研究了时效时间对合金力学性能的影响。结果表明:在6、8、10、12、14、16 h时效时效范围,合金的硬度、抗拉强度和屈服强度在12 h处理之后达到最大值。     

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金热变形行为与加工图

在Gleeble-1500热/力模拟机上,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金进行高温压缩试验,压缩时设定应变速率范围为0.001～1 s-1,温度范围为623～773 K,最大真应变为1.3;研究该合金高温变形时流变应力与应变速率、变形温度之间的关系及变形过程中的微观组织演化;计算塑性变形表观激活能及相应的应力指数;建立该合金的加工图。结果表明:在该合金的加工图中,功率耗散系数η随应变速率的降低及温度的升高而不断增加,失稳区域随应变量的增加而扩大;综合得出该合金的最佳实际变形工艺为温度723～773 K、应变速率0.1～1 s-1。     

真空压铸Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金的组织与性能

采用真空压铸工艺制备GW63K合金,研究压射速度和真空度对组织及性能的影响。采用光学显微镜、SEM及EDX对组织进行观察。研究GW63K的热处理工艺。结果表明：铸态GW63K合金由α-Mg基体和Mg24（Gd,Y）5第二相组成,且随着压射速度的增加,合金的屈服强度没有大的变化,但是伸长率先增加后减小;真空辅助能够减少气孔的大小及含量。在475℃固溶2 h,然后在200℃下时效80 h,GW63K合金的抗拉强度和伸长率分别达到308 MPa和9.45%。首次发现预初晶（ESCs）的存在对压铸GW63K合金热处理性能有巨大影响,预初晶（ESCs）的存在严重降低热处理后合金的性能。     

Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为

采用往复式摩擦磨损试验机对铸态和T6态Mg-11Y-5Gd-2Zn合金进行干摩擦磨损试验,研究载荷（3~15N）、磨擦速度（0.03~0.24m/s）、摩擦温度（25~200 °C）对合金磨损率的影响,并通过扫描电镜观察合金磨损表面形貌和磨屑。结果表明：随着载荷的增加,合金的磨损率几乎呈线性增加;随着摩擦速率的增加,合金的磨损率降低;铸态合金的磨损率高于T6态合金的。Mg-11Y-5Gd-2Zn合金中的Mg12Y1Zn1相、表面氧化相和残留的磨屑影响合金的磨损率。在本试验条件下,磨损机制主要是粘着磨损和塑性变形。     

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。     

半连续铸造Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金的组织与性能

采用半连续铸造工艺制备了Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83)合金,研究了固溶时效态合金的室温、高温拉伸性能,以及在300℃时的压缩蠕变性能。结果表明,经过500℃固溶4h,225℃时效15h处理后,晶粒内部析出相均匀,合金表现出优异的室温力学性能,抗拉强度和伸长率分别达到364 MPa和5.8%。T6态合金的抗拉强度随使用温度提高而降低,温度高于200℃时,合金的强度下降显著。当使用温度为300℃时,抗拉强度降为219MPa,伸长率大幅提高到20.7%;在300℃时,应力在50~120 MPa之间,T6态合金具有优异的抗蠕变性能,蠕变应力指数为3.36,表明在相应温度和应力下,位错滑移为主要的蠕变机制。     

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%。     

机械振动对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金组织和性能的影响

通过金相组织分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析和力学性能测试,研究了机械振动对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金显微组织和力学性能的影响.试验结果表明,在镁合金凝固过程中施加机械振动,导致最初形成的枝晶破碎,形成游离晶核,游离晶核作为异质形核质点增加了晶核的数目,有效地细化了合金组织,铸造缺陷也明显地得到了改善.机械振动使合金的力学性能得到显著提高,合金的最大抗拉强度和屈服强度分别提高了17.3％和15.4％,伸长率也得到一定的提高.     

挤压铸造Mg-9Gd-1Y-0.5Zr活塞的组织与性能

挤压铸造了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)活塞,研究了固溶时效态(T6)活塞顶部及裙部的力学性能,以及在200～300℃的蠕变性能.结果表明,活塞经过固溶时效处理后,晶粒内部析出相均匀析出,顶部和裙部平均晶粒尺寸分别为140、80 μm; T6态活塞的抗拉强度随温度增加而降低,当温度为300℃时,活塞顶部及裙部抗拉强度分别达到210、223MPa;T6态活塞稳态蠕变速率随温度及应力增加而增大,在300℃、50 MPa蠕变条件下,活塞顶部及裙部稳态蠕变速率分别为7.81×10-8 s-1、1.45×10-7 s-1,蠕变100 h后蠕变量分别为2.8％、3.0％,优于现阶段商用活塞材料Al-Si合金的高温抗拉强度和抗蠕变性能.     

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%。     

高强耐热Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金挤压组织及性能研究

采用拉伸、金相组织观察、SEM扫描研究了不同挤压温度及挤压速率对Mg-8Gd-3Y-Nd-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金中富集大量伪共晶组织及Gd、Y、Nd的偏析相;经过均匀化处理后,共晶组织基本分解;挤压后合金发生明显的动态再结晶,在480℃抗拉强度、硬度分别达到最高值322 MPa、98.4 HB;合金低于460℃的温度塑性变形,容易开裂。     

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0．5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造 Mg-10Gd-3Y-0.5Zr 镁合金在T6态（固溶后空冷然后时效）下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225℃和250℃时效下的最优T6热处理工艺分别为（525℃,12 h＋225℃,14 h）和（525℃,12 h＋250℃,12 h）。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg＋γ＋β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。