热处理和挤压对WE53镁合金组织与力学性能的影响

为提高WE系列生物镁合金的力学性能,采用重力铸造法制备了Mg-5Y-2Nd-1Gd-0.5Zr （质量分数,WE53）镁合金,并对铸态合金进行了固溶处理（T4）,固溶＋时效处理（T6）和挤压加工.利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了合金的显微组织,并利用拉伸试验机和显微硬度计测试了合金室温力学性能.结果表明,铸态合金屈服强度为130 MPa,伸长率为10.2%,T6处理可显著提高铸态合金的强度和硬度,降低合金的伸长率;挤压变形明显提高合金的强度和硬度,伸长率与铸态相当.通过适当的热处理和挤压变形可显著改善WE53镁合金的力学性能.     

Ti系细化剂及T6热处理对Al-Si-Mg合金组织与力学性能的影响

文章研究了添加0.2%Ti含量的Al-Ti、Al-Ti-B和Al-Ti-C三种晶粒细化剂对Al-Si-Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,含Ti细化剂降低了晶粒尺寸和二次枝晶间距。Al-Ti和Al-Ti-C改善共晶硅的形貌,提高合金的力学性能。但Al-Ti-B与合金中Sr产生毒化作用,使得共晶Si呈粗大的板片状,合金的铸态性能显著下降。铸态及T6态下,添加Al-Ti-C细化剂的合金均具有最高的强度与伸长率,T6态下,其抗拉强度为285 MPa,屈服强度为251 MPa,延伸率为5.5%。     

热处理工艺对Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金力学与腐蚀性能的影响研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)、拉伸实验、失重实验与电化学实验研究了热处理工艺对压铸Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金组织,力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明:压铸态Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金组织由α-Mg, Mg_(17)Al_(12)相和CaMgSn相所组成,平均晶粒尺寸约为13.1μm。压铸态合金力学性能可达到:抗拉强度258.36 MPa、屈服强度188.08 MPa和伸长率10.21%。固溶处理(T4:400℃×15 h)使大部分Mg_(17)Al_(12)相溶入基体并改善第二相的形貌,组织中Mg_(17)Al_(12)相和CaMgSn相的形貌由网状和短棒状向粒状转化。固溶+时效处理(T6:400℃×15 h+200℃×15 h)使得Mg_(17)Al_(12)相以粒状在基体上弥散析出,且晶粒尺寸增大幅度较小,从而使合金获得良好的弥散强化效果。T6处理后合金的力学性能可以达到:抗拉强度306.69 MPa及伸长率14.98%,其比压铸态合金分别提高了18.7%和46.7%。热处理能够降低合金的腐蚀电位,增大腐蚀电流密度,从而降低Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金的耐蚀性。在相同腐蚀时间下, T4态合金腐蚀最为严重, T6态合金的次之,而铸态合金腐蚀最轻。     

Y对ADC12合金铸态组织与性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了铸态ADC12-x Y(x=0~1.90)合金的组织和相组成,并测试了其流动性能和拉伸力学性能。结果表明,添加Y可显著细化ADC12合金的铸态组织,不仅使初生α-Al由粗大树枝晶转变为细小胞状晶和等轴晶,而且使针状共晶硅转变为细小纤维状或颗粒状,分布更均匀,等轴晶和颗粒状的共晶硅数目大大增加,同时生成针状Al3Y新相。随着Y含量的增加,合金的铸态流动性能和拉伸力学性能均先提高后降低。当Y含量为0.85%时,合金综合性能最佳:流动长度为1541 mm,室温抗拉强度和伸长率分别达到225 MPa和3.5%,较ADC12合金分别提高20%、20%和133%,同时具有优异的高温拉伸力学性能。加入Y后,室温拉伸断口中的解理台阶和河流花样明显减少,解理台阶尺寸亦明显减小,而韧窝明显增多且加深。     

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明：向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al₃CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%(质量分数)时,由于T相(Al₂₀Cu₂Mn₃)和Al₃CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。     

热处理对高温钛合金TG6铸造组织及性能的影响

对熔模精铸TG6合金进行了热等静压和退火热处理试验,研究了其铸态、热等静压态和退火态的显微组织和力学性能。结果表明,该合金在铸态下为晶粒粗大的魏氏组织,组织中存在缩松缺陷,合金抗拉强度为871.3MPa,塑性0.8%,合金组织中的疏松缺陷为断裂的裂纹起始源;通过热等静压后该合金抗拉强度及伸长率提高到950.7 MPa和3.7%;经过750℃退火热处理后,组织中β板条部分溶解,并析出(TiZr)6Si3硅化物,合金的室温拉伸延伸率提高到5%以上,强度相对于热等静压未发生明显改变,断口表现为解理断裂。     

Er微合金化对1441铝锂合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了不同含量稀土元素Er的Al-Cu-Li合金。利用拉伸力学性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及元素能谱分析(EDS)等分析测试手段,研究了Er的添加对Al-Cu-Li合金T8时效状态下的微观组织和力学性能影响。结果表明,合金在峰时效下的强度较未添加Er元素的Al-Cu-Li合金略有下降,添加0.3%Er(质量分数)的Al-Cu-Li合金的T8态峰时效屈服和抗拉强度均下降了30 MPa;添加Er元素的Al-Cu-Li合金的主要强化相仍然为δ'相(Al3Li)及S'相(Al2Cu Mg),Al-Cu-Li合金的Er元素未影响其时效析出响应速度;添加Er微合金化合金峰时效下内部有大量的δ'相和少量的S'相,而未添加Er元素的Al-Cu-Li合金峰时效下有大量的δ'相和大量的S'相,添加Er元素使峰时效态下S'相数量减少;Al-Cu-Li合金从始至终没有发现Al3Er强化相的存在证据;添加稀土元素Er,在凝固态时即可形成Al8Cu4Er相粒子,这些粒子直至均匀化和固溶热处理时仍未完全溶解于固溶体中;断口形貌分析显示添加Er元素使Al-Cu-Li合金的沿晶脆性断裂倾向增大,佐证了合金强度下降的力学性能表现。     

微量元素对H65合金铸态晶粒尺寸的影响

以H65铸态合金为研究对象,添加不同含量的微量元素(Ti、Zr、Y、Co)。采用定性比较和定量测量的方式对合金铸态晶粒尺寸进行了分析。结果表明:Ti、Zr、Co三种元素的添加,对H65合金铸态组织可以起到细化作用;其中,以Zr元素的细化效果最为明显,添加量为0.10 %时,细化后的铸态平均晶粒直径仅为65.98 μm,是未添加时的17.3 %。     

Al-Si-Fe铸造铝合金的搅拌摩擦加工组织和性能研究

对不同热处理状态的Al-Si-Fe铸造铝合金进行了搅拌摩擦改性,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机、显微硬度仪等研究了合金状态及改性后热处理对合金组织和性能的影响。结果表明:搅拌摩擦加工后合金的铸造缺陷消失,但存在明显的组织不均匀性和不对称性,源于前进侧的带状组织均匀性和细化程度均高其它区域,而铸态合金更容易获得带状组织。改性后第二相的平均长度和圆整度均大幅改善,长度最大减小90%以上,而圆整度则提高7倍以上。相比于T6态合金,铸态合金的改性效果更好,且富铁相的细化效果较共晶硅好。改性后T6热处理对富铁相的长度和圆整度均略有改善,而共晶硅略有长大,圆整度大幅提高。改性后合金的延伸率提高了4.3倍以上,而强度则与改性前合金状态相关。改性前未处理的合金强度、硬度略有提高,而改性前T6处理的合金的强度、硬度大幅降低。当铸态合金经改性后进行T6热处理,获得的组织最为均匀、细小,综合力学性能最佳。     

高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验,研究了510℃下固溶处理20h所得Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的组织结构及力学性能。结果表明,铸态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的(Mg,Zn)_3Gd共晶相组成;固溶处理后,合金相组成未发生变化,而(Mg,Zn)_3Gd相形貌由连续网状转变为不连续岛状,体积分数由19%下降为9%;固溶态合金中未观察到长周期堆垛有序结构的形成。拉伸条件下,固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金屈服强度比铸态略有下降,但抗拉强度和延伸率均有较大提高,其屈服强度、抗拉强度和延伸率依次为176 MPa、277 MPa和12.8%,表现出优良的综合力学性能;压缩条件下,铸态和固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的力学性能差异较小,且均优于拉伸条件下的力学性能。     

Mg-Al-Sm系变形镁合金的组织与力学性能

镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域正得到日益广泛的应用,其中变形镁合金呈现出比铸造镁合金更优异的性能,但其强韧性仍有待于提高。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了铸态和挤压态Mg-6.02Al-1.03Sm和Mg-5.95Al-1.01Sm-0.57Zn合金的组织和相组成,并测试了其室温和高温拉伸力学性能。结果表明,上述合金的铸态组织均由α-Mg基体、不连续网状β-Mg17Al12相和小块状化合物Al2Sm组成,后者合金中添加的Zn固溶于α-Mg基体和β-Mg17Al12相中;铸态合金呈现较优异的拉伸力学性能,如室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和伸长率δ分别处于220~235 MPa,118~123 MPa和12.5%~16.0%。经热挤压后,合金组织显著细化,再结晶晶粒的平均尺寸仅为12~14μm,Al2Sm相亦有所破碎;挤压态合金的拉伸力学性能显著提高:室温σb和σ0.2分别提高至300~320MPa和215~230 MPa,423 K时的高温σb,σ0.2和δ分别提高至205~215 MPa,161~166 MPa和42.0%~44.0%。     

Sc对7056铝合金组织和性能的影响

对铸态合金进行了均匀化处理、挤压、固溶处理和时效处理,通过分析合金的化学成分,观察合金在不同状态的显微组织及析出相透射电镜(TEM)形貌,测试合金在热处理后的硬度和拉伸性能,研究了向7056铝合金中加入质量分数0.2%的Sc对合金组织和性能的影响.实验结果表明,Sc元素的加入可以明显细化组织晶粒,铸态晶粒由100~500 μm下降到50 μm左右;Sc元素的加入对合金的塑性有大幅度提高,时效处理后,合金的断后伸长率从10.82%增加到了13.60%;但屈服强度却由668 MPa下降到657 MPa.通过综合计算晶粒大小、析出相强化等因素,详细分析了Sc元素加入引起7056铝合金峰时效态屈服强度下降的原因.理论计算显示,向合金中加入质量分数0.2%的Sc元素时,峰时效处理后,合金的强度值会下降12.005 MPa,与试验值11 MPa接近.研究得到7056铝合金最佳的单级时效制度为120℃+16 h,峰值硬度和强度为195.2 HV和714 MPa,此时合金中主要强化相为圆盘状和短棒状的MgZn₂相,大小约为4~6 nm,同时存在球状的Al₃Zr相,大小约为20 nm.      

Zn含量对Mg-Mn-Zn合金显微组织和力学性能的影响

通过添加少量的Zn元素制备了(%,质量分数)Mg-2.0Mn-x Zn(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金。对合金进行挤压变形,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,研究了少量的Zn元素对Mg-Mn合金组织及力学性能的影响。实验结果表明,Mg-2.0Mn-x Zn合金的铸态及挤压态组织中主要含有的第二相为颗粒状的α-Mn相,Zn元素均匀固溶于Mg基体中。少量添加的Zn元素可以显著细化铸态Mg-Mn-Zn镁合金的晶粒尺寸。随着Zn含量增加,挤压态合金中动态再结晶区域增加,混晶组织呈减少趋势。少量添加Zn元素对挤压态Mg-2.0Mn合金的强度及塑性都有明显的改善作用,尤其是合金的屈服强度最高增加42%,延伸率增加57%。随着Zn添加量增加,合金强度的增加趋势减弱。SEM观察显示挤压态Mg-2.0Mn-x Zn合金拉伸试样的断口形貌以韧窝及解理台阶为主,呈现韧性断裂与准解理断裂的混合断口形貌。     

热处理Mg-9Y-1Cu合金的组织结构及力学性能

采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、XRD等方法研究了热处理Mg-9Y-1Cu合金热处理后的组织结构,利用万能材料试验机测试样品的力学性能,用SEM研究了材料的断裂机理。结果表明,T6处理样品晶粒内部析出层片状14H结构LPSO相。经过挤压,T1合金晶粒明显减小,晶界增多,在晶间及晶粒内部弥散分布着细小第二相。挤压后人工时效样品(T5合金)晶粒长大,且析出的第二相数量有所增多。T6合金屈服强度和抗拉强度分别达到97 MPa和193 MPa。T1合金细化的晶粒和弥散分布第二相使得合金的综合力学性能显著提高,达到商用AZ系列镁合金的强度。T5合金伸长率有所下降,而强度变化不明显。     

Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr合金均匀化热处理研究

通过OM,SEM及拉伸性能测试,研究了Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金均匀化温度与时间对显微组织的影响,确定该合金合适的均匀化工艺。结果表明:Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金显微组织主要由α-Mg基体相、Mg12(MM)相以及Mg24Y5相组成,晶粒度约为45μm;505,520℃均匀化温度较低,Mg-Y相分解不够完全;经535℃保温18 h均匀化处理后,仅在晶界处残留Mg12(MM)相,延长时间晶粒尺寸没有变化,可见Mg12(MM)相可有效抑制合金晶粒长大;535℃×18 h均匀化处理后合金的力学性能较铸态合金没有明显改变,均匀化态的合金经挤压后,力学性能大幅度提升,σ0.2,σb,δ分别为245,305 MPa和12.5%。均匀化处理后合金断口形貌与铸态合金相似,仅在局部存在少量的韧窝,室温下断裂方式为脆性断裂;挤压后的合金断口形貌呈典型的韧性断裂特征。     

时效处理对Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr合金超声铸锭轧件组织与抗腐蚀性能的影响

分别采用T6、T73和RRA 3种时效制度对超声铸造Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr铝合金热轧板进行时效处理,研究时效制度对材料的组织、力学性能与耐腐蚀性能的影响,并与未经超声熔体处理的合金热轧板进行对比。结果表明:对于超声铸造Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr铝合金的热轧板,与T6时效态合金相比,T73时效态合金的抗腐蚀性能较好,但强度显著降低,RRA状态的合金强度与T6态合金相当,抗腐蚀性能显著提高;相对于未经超声熔体处理的合金,在超声波的空化、声流和机械振动效应的作用下,铸态合金的合金元素固溶度以及基体空位浓度都增加,在其组织遗传效应的影响下,采用相同时效工艺处理后合金中析出相的分布更加均匀但出现部分粗化现象,均匀分布的细小析出相对合金的强度有积极影响,粗化的析出相对合金的强度不利,但能提高合金的耐腐蚀性能。     

Y2O3含量对钼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备含Y2O3的稀土钼合金,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)等手段对钼合金的断裂特征和组织结构进行对比分析,研究稀土氧化物Y2O3含量对钼合金组织和性能的影响.研究表明:添加Y2O3能细化晶粒、改善钼合金的晶粒均匀性和致密度、提高钼合金的性能:拉伸强度和屈服强度随Y2O3含量的增加呈现先增高后降低的趋势,在Y2O3含量为1％时,抗拉强度达511.43MPa,屈服强度456.99MPa,分别是纯钼材料的1.31倍和1.57倍,综合力学性能最佳;在烧结坯中,Y2O3颗粒分布均匀,主要以球形和等轴状形式存在于晶界上.     

轧制变形量对Ti-45Al-7Nb-0.3W合金组织与性能的影响

利用X衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、室温拉伸试验等手段,研究粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W(原子分数,%)合金包套轧制过程中的显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:热等静压法态的Ti-45Al-7Nb-0.3W合金组织为近γ组织,主要由块状的γ相组成,同时包括少量的α2相及极少量的B2相。轧制后Ti Al合金板材为双态组织,B2相消失。随轧制变形量增加,合金板材强度增加,变形量为40%时,板材抗拉强度最大,达到955 MPa。继续增加变形量合金板材的力学性能有所降低。当变形量较小时,合金的塑性变形主要通过位错滑移和攀移来实现。随变形量增加,孪生和动态再结晶机制发挥作用。     

Gd含量及热处理对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)等手段,研究了不同Gd含量(1%,2%,3%,原子分数)与不同热处理状态(铸态,固溶态,时效态)对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态组织中,Gd元素富集在晶界,随Gd含量增加,共晶组织增多,并逐渐呈网状分布,合金的晶粒逐渐变小。经过535℃,24 h固溶处理,共晶组织分解,残留相主要为富Gd的方块相,数量随Gd含量升高增加,晶粒尺寸比铸态组织长大。再经过220℃,24 h时效处理,合金中析出第二相,晶粒尺寸与固溶态差别不大。合金的抗拉强度,屈服强度和硬度(R_m,R_(p0.2),HB)随Gd含量增加呈上升趋势,断后伸长率随Gd含量升高呈降低趋势。经过535℃,24 h固溶处理,消除了铸造应力,且使合金晶粒长大,降低了合金强度。时效处理后,合金中析出第二相,合金强度升高,且Gd含量越高析出第二相越多,强化效果越明显。拉伸断裂后,铸态合金呈解理断裂,固溶态合金呈穿晶断裂,时效态合金呈沿晶断裂。     

Mg-6Al-1Zn-Y镁合金组织及力学性能的研究

在Mg-6Al-1Zn合金的基础上添加不同质量分数的Y（分别为0％，0．5％，0．9％，1．4％），制备了4种实验合金，研究了Y的添加对合金组织性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了Mg-6Al-1Zn合金添加Y后组织结构的变化。研究结果表明，添加了不同含量Y的合金中都出现了一种新相Al2Y相。随着Y含量的增加，Al2Y相数量增多而Mg17Al 12相则减少。Y能细化合金铸态及挤压态显微组织，其细化作用在添加了0．9％Y的镁合金中尤为明显。铸态合金室温拉伸试验表明：该合金具有最佳的综合力学性能。当Y含量添加至1．4％时，Al2Y相变得粗大且出现团聚现象而导致了拉伸性能的下降。经过挤压后，合金的力学性能大幅度上升。