Gd元素含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响

通过金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、拉伸试验研究了Gd元素含量对砂型铸造Mg-Gd-Y系合金微观组织和力学性能的影响,并引入WE54合金作为对比。研究表明:Mg-Gd-Y系合金的铸态组织主要由等轴树枝晶α-Mg固溶体、晶界处孤岛状共晶相Mg24(Gd,Y)5以及孤立的方块相Mg5(Gd,Y)和起到晶粒细化作用的富Zr核心组成。随着Gd含量的增加,晶界处第二相Mg24(Gd,Y)5的体积分数明显增加,导致合金的抗拉强度和屈服强度不断提高,伸长率却不断降低。GW94合金强度最好:室温下抗拉强度和屈服强度最高分别可达213.7 MPa和156 MPa,伸长率却仅为1.29%。WE54合金的伸长率最高,这可能与铸态WE54合金晶界处形成的相互平行的片层状共晶相有关。Mg-Gd-Y系合金和WE54合金断裂机制都为准解理断裂。     

铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金中Gd含量的优化

采用硬度测试、室温拉伸、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等研究了Gd元素含量对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-xGd-3.0Y-1.0Nd -1.0Zr(x=5.0、5.5、6.0)合金的相组成均为镁基体及非平衡共晶Mg5.05RE（RE=Gd、Y、Nd）,非平衡共晶的化学成分对Gd元素含量不敏感,但体积分数随Gd含量的增加而增加。经固溶处理后,非平衡共晶均可溶入镁基体,但在晶界残留富稀土粒子。当Gd含量超过5.5wt%后,晶界上的富稀土粒子开始团聚,降低合金的力学性能。经成分优化,较优的合金成分为Mg-5.5Gd-3.0Y-1.0Nd-1.0Zr,其铸造-T6态的抗拉强度为322 MPa,伸长率为4.0%,力学性能优于总稀土含量与之相当的商用WE54合金。     

Nd含量对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、透射电镜、硬度测试和拉伸性能测试等实验方法,研究添加不同含量的Nd元素对Mg-6Gd-2.5Y-0.5Zr合金的显微组织、时效硬化行为以及峰值时效下力学性能的影响。结果表明:随着Nd含量的增加,铸态合金中第二相Mg_5(Gd/Y)和Mg_(24)(Gd/Y)_5的含量显著增加,合金经固溶淬火后,时效强化现象越来越显著,峰值时效时间缩短,峰值时效硬度明显增加。当Nd元素的含量为1.0%(质量分数),合金的力学性能最佳,Mg-6Gd-2.5Y-1Nd-0.5Zr的抗拉强度为289 MPa,屈服强度为241 MPa。时效硬化行为和峰值时效力学性能得到改善,其主要是因为加入Nd元素后,在α-Mg基体中形成大量的β′相,且β′相明显细化,β′相的形貌也发生改变。     

Gd和Nb对6063铝合金性能的影响

在6063铝合金中添加了不同含量的合金元素Gd或Nb,并进行了物相组成、显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,在6063铝合金中添加Gd或Nb,尤其是复合添加Gd和Nb,可显著细化晶粒、明显提高其力学性能和耐腐蚀性能。与未添加Gd和Nb元素的6063铝合金相比,复合添加w(Gd)=0.15%和w(Nb)=0.1%后,合金的抗拉强度增加40 N/mm2、伸长率增加1.9%、冲击吸收功增加30%、腐蚀电位正移194 m V。     

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。     

Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金组织性能的影响

通过光学金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)和拉伸试验研究了Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着Gd含量的增加,Mg-Gd-Y-0.5Zr合金的抗拉强度逐渐增大,伸长率逐渐降低.随着Y含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均是先增大后减小.当Gd含量为9％、Y含量为3％时,综合性能最好,抗拉强度达到330～350MPa,伸长率为6％.由于Gd和Y在化合物中相互置换,致使该系列合金的室温非平衡相组成为α(Mg)固溶体、离异共晶化合物Mg5(Y,Gd)、颗粒化合物Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5,非平衡结晶的颗粒化合物Mg3(Gd,Y)和Mg2(Y,Gd).     

WE54镁合金中析出相的特点

WE54(Mg-5.4Y-2.3Nd-1.6Gd-0.5Zr)镁合金试样在铸态、T4和T6状态下,呈现出不同的显微组织形貌特征和微区化学成分,而且力学性能也随着处理工艺的不同而发生变化。采用金相显微镜、大功率X射线衍射仪、高分辨场发射扫描电镜及能谱仪分析研究了WE54合金的微观组织形貌、析出相以及微区化学成分的变化。结果表明,WE54合金在铸造状态下,Mg12Nd和Mg24Y5两种新相沿着晶界析出,呈现出网状结构,稀土Gd完全固溶在基体之中,在晶内和晶界析出物的微区化学成分分析中没有发现Gd;经过固溶处理后,铸态时沿晶界分布的大块析出物几乎全部固溶于基体Mg之中,力学性能有所提高;经过人工时效后,晶内析出大量细小的新相。经过对比试样沿横向和纵向析出相的特点,确定该析出相为片状结构。析出相沿3个方向排列分布,而且3个方向之间夹角互成120°,呈现出严格的位向关系,合金的强度进一步得到提高,但伸长率有所降低。     

Y含量对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物镁合金组织及性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了 Y含量对铸态Mg-1.8Zn-1.8Gd-xY-0.4Zr合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:合金的组织主要由α-Mg基体、(Mg,Zn)3(Gd,Y)相、Mg12Zn(Gd,Y)相以及Mg3Zn3(Gd,Y)2相组成;随着Y含量的增加,Mg12Zn(Gd,Y)相逐渐增多.当Y含量在1～4 mass％范围内,合金的力学性能及耐腐蚀性能均呈先上升后下降趋势,在Y含量为2 mass％时,Mg-1.8Zn-1.8Gd-2Y-0.4Zr合金的综合性能较好,其抗拉强度达最大值,为(187.4±5.6)MPa,屈服强度和伸长率分别为(101.8±4.5)MPa和(16.7±0.9)％,质量损失腐蚀速率达最小值,为 0.859 mm/year.     

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。     

时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、极化曲线、阻抗谱等对铸态、时效态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及耐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金由α-Mg、树枝状相Mg_(24)(Gd,Y)_5及颗粒状相Mg_5(Gd,Y)组成,合金经515℃×8 h固溶+225℃×36 h时效处理后,树枝状Mg_(24)(Gd,Y)_5转变为大量薄片状及细长条状的Mg_5(Gd,Y)相。室温力学性能测试结果表明,经时效处理后的合金显微硬度增加27.8%,达到101.97 HV0.1,抗拉强度增加52.5%,达到305 MPa,规定塑性延伸强度增加121.3%,达到239 MPa。极化曲线及阻抗谱表明,时效处理后合金的腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,电荷传递电阻增大,合金耐腐蚀性能增强。     

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This paper described the mechanical properties and corrosion behaviour of new designed Mg–Gd–Nd–Zn–Zr alloy processed by equal channel angular pressing (ECAP) at 375°C. An attractive phenomenon was observed. Both strength and ductility of ultrafine grained Mg–Gd–Nd–Zn–Zr alloy were improved after multipass ECAP. The microstructure of the alloys became much finer and more homogeneous with increasing ECAP passes. The yield strength, ultimate tensile strength and elongation of the alloys under eight-pass ECAP process were over 223?MPa, 270?MPa and 36% respectively, showing desirable mechanical properties of equal channel angular pressed Mg–Gd–Nd–Zn–Zr alloy. The equal channel angular pressed alloy displayed a lower corrosion resistance immersed in Hank's solution due to the crystalline defects as well as the galvanic corrosion induced by precipitation of ultrafine β phase particles.     

均匀化处理和挤压对Mg-Y-RE-Zr合金组织性能的影响

通过调整元素Y的含量,制备了多种Mg-Y-RE-Zr镁合金,对合金不同状态下微观组织和力学性能进行了分析和测试.结果表明,不同合金晶界上的化合物以Mg24Y5,Mg41Nd5,Mg5Gd等为主,随着元素Y含量的增加,晶界上的化合物数量和尺寸增加,晶粒平均尺寸变化较小,保持在50～60μm;经过均匀化处理(535℃×24 h)后,合金中化合物的分布由铸态时连续的岛状分布变为弥散细小的颗粒状分布,Mg5Gd相基本上全部分解并溶入基体中,合金中弥散分布的点状颗粒相主要为Mg24Y5和Mg41Nd5相;经过挤压变形后,合金的组织得到细化,平均晶粒尺寸在20μm左右,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都有大幅度的提高,其中Mg-5Gd-5Y-3Nd.0.5Zr合金表现出了较好的综合力学性能;在设计的合金中,元素Y的含量(质量分数)应控制在5%以下.     

Effects of trace Ag on precipitation behavior and mechanical properties of extruded Mg−Gd−Y−Zr alloys

The effects of trace Ag element on the precipitation behaviors and mechanical properties of the Mg−7.5Gd− 1.5Y−0.4Zr (wt.%) alloy by means of tensile test, X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, electron backscattered diffractometry, and scanning transmission electron microscopy. There is an unusual texture (〈0001〉//extrusion direction) in the extruded Mg−Gd−Y−Zr alloys containing 0.5 wt.% Ag. During the aging periods at 225 °C, the addition of the trace Ag does not form new precipitates, just accelerates aging kinetics, and refines β′ precipitates, thereby increasing the number density of the β′ precipitates by Ag-clusters. Moreover, the Mg−Gd−Y−Zr alloy containing 0.5 wt.% Ag shows the most excellent synergy of strength and plasticity (408 MPa of ultimate tensile strength, 265 MPa of yield strength, and 12.9% of elongation to failure) after peak-aging.     

Mechanical properties of Mg-Gd-Zr alloy by Nd addition combined with hot extrusion

The effect of Nd addition on the microstructure and mechanical properties of as-extruded Mg-9Gd-0.5Zr (wt.%) alloy was investigated. The Mg-9Gd-0.5Zr and Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr alloys were extruded at 673 K. The elongated non-dynamic recrystallized (un-DRXed) grains disappear after adding Nd, and uniformly distributed dynamic recrystallized grains with a grain size of 1.68 μm were obtained in the alloy. In addition, numerous nano-Mg₅(Gd,Nd) particles were found to precipitate dynamically in the Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr alloy, which gave rise to the dynamic recrystallization process via providing nucleation energy through hindering the release of deformation energy and promoting an increase in the strength through the Orowan strengthening mechanism. Moreover, the dynamically recrystallized (DRXed) grains have a weak texture, which plays a significant role in improving the ductility. Therefore, the Nd addition favors the improvement of strength and elongation for the as-extruded Mg-9Gd-0.5Zr alloy, simultaneously.     

高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织和力学性能

通过金属模铸、热挤压和时效处理(T5)工艺过程制备出高强Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金,并利用光学显微镜、XRD、SEM及TEM分析研究Mg合金不同状态下的显微组织和力学性能。结果表明:Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的片层状第二相Mg12Zn(Gd,Y)组成,经过热挤压变形后,合金晶粒显著细化,时效处理过程中Mg12Zn(Gd,Y)相上析出少量细小的颗粒状Mg3Zn3(Gd,Y)2相。时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到446 MPa、399 MPa和6.1%,其强化方式主要为细晶强化和第二相强化。     

Microstructural evolution and mechanical properties of Mg-5Y-5Gd-<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis>Nd-0.5Zr magnesium alloys at different states

The microstructural evolution and mechanical properties of Mg-5Y-5Gd-xNd-0.5Zr magnesium alloys at different states were studied.The results reveal that island compounds at the grain boundaries of the as-cast alloys mainly were Mg24Y5,Mg41Nd5,and Mg5Gd phases.After homogenization at 808 K for 24 h,the distribution of the island compounds became discrete and Mg5Gd phases mostly decomposed and dissolved.With hot extrusion,the grain size was refined to about 20 μm on average,and both the strength and elongatio...     

铸造Mg-RE-Zn-Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护 ,在大气环境下制备了Mg RE中间合金 ,并制备了Mg MM Zn Zr ,Mg Nd Zn Zr和Mg Nd Y Zr 3种稀土镁合金 ,对合金分别进行了热处理 ,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能 ,观察了合金的显微组织。结果发现 :含稀土元素Nd ,Y的试验合金有良好的热处理强化效果 ,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg MM Zn Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度 ,又可以提高镁合金的塑性 ,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂     

铸造Mg—RE—Zn—Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护顺大气环境下制备了Mg-RE中间合金,并制备了Mg-MM-Zn-Zr,Mg-Nd-Zn-Zr和Mg-Nd-Y-Zr3种稀土镁合,对合金分别进行了热处理,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能,观察了合金的显微组织。结果发现：含稀土元素Nd,Y的试验合金有良好的热处理强化效果,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg-MM-Zn-Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度,又可以提高镁合金的塑性,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂。     

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Alloy Mg – 10% Gd – 3% Y – 0.6% Zr

Metal Science and Heat Treatment - The microstructure, mechanical properties and fracture behavior of magnesium alloy Mg – 10% Gd – 3% Y – 0.6% Zr is studied in cast condition and...