ZM5镁合金TIG焊接接头组织与力学性能

采用TIG焊对ZM5镁合金进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对ZM5镁合金接头的组织特征和力学性能进行研究。结果表明:ZM5合金TIG焊接接头是由热影响区、部分重熔区和焊缝组成。热影响区组织是由初生α-Mg相基体和主要分布在晶界上的α-Mg+β-Mg17Al12共晶相组成;部分重熔区中共晶相不仅大量析出在晶界上,在晶内也呈现出较均匀的弥散析出,而且其β-Mg17Al12相出现显著长大;焊缝组织则是典型的树枝晶形貌,枝晶为初生α-Mg相,枝晶间是α+β共晶相。组织形貌的差异导致接头各区域有着不同的显微硬度,也使得接头的抗拉强度和塑性都低于母材。     

Ce对铸态Mg-6Zn合金组织与导热性能的影响EI北大核心CSCD

利用光学金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)等分析手段研究铸态Mg-6Zn-x Ce合金的微观组织,利用闪光法求得合金热导率随Ce含量的变化规律。结果表明:Mg-6Zn合金主要由α-Mg和Mg 7Zn 3相组成,添加稀土元素Ce后,合金中出现三元相Ce 5(Mg,Zn)41,主要分布于晶界和枝晶间,三元相的产生对Mg 7Zn 3相有抑制作用;Ce元素的添加使合金共晶组织含量增多,且随Ce含量增加共晶组织分布的连续性增强;合金热导率随Ce含量的增加逐渐降低,原因可能是随着Ce含量升高,合金中共晶组织的体积分数增加,分布更加连续,对电子散射作用增强,延长电子传导路径,增大了热阻,使合金热导率降低。     

快速凝固Mg-Zn-Y-Zr合金条带的组织和性能研究

采用普通凝固和快速凝固技术制备Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金,用XRD,SEM,显微硬度测量等分析方法研究其凝固组织和性能特征.结果表明,普通凝固合金由α-Mg固溶体和在晶界处呈不连续网状分布的三元相I-(Mg3Zn6Y)准晶相和W-(Mg3Zn3Y2)相组成.快速凝固合金晶粒细化并产生非晶相,晶间化合物全部转化为准晶I相.非晶相的出现及显微组织细化是造成快速凝固合金条带显微硬度提高的主要原因.快速凝固合金条带的显微硬度随冷速提高显著增大,最大值HV167.23是普通凝固合金的2.2倍.     

Mg对共晶Al-2%Fe合金显微组织的影响

为了消除粗大针状富铁相对Al-Fe合金组织和性能的不良影响,在金属型铸造共晶Al-2?合金中添加了质量分数为0.2%一0.8%的合金元素Mg,利用光学显微镜和电子探针研究了Mg对共晶合金组织以及富铁相形态的影响.研究结果表明:共晶Al-2?合金组织为针状Al3Fe相与(α-Al)相所组成的非规则共晶组织;添加Mg后,合金组织转变为由树枝状初生(α-Al)和枝晶间网状分布共晶体所组成的亚共晶组织,富铁相尺寸显著降低;随着Mg添加量的增加,初生(α-Al)枝晶二次枝晶间距增大,一次枝晶出现熔断.     

时效温度对含准晶相Mg93Zn6Y1合金的组织及性能影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射及能谱分析,研究了铸态、固溶处理及在不同温度下时效处理的Mg93Zn6Y1合金的显微组织。发现铸态Mg93Zn6Y1合金显微组织主要由α-Mg和I相组成。经过固溶处理后,晶界处准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。在不同的时效温度下,晶界处颗粒状准晶相长大且α-Mg晶内出现颗粒状准晶相。随着时效温度的升高,颗粒状准晶相发生长大,逐渐变为多边形状或鱼骨状。时效温度为300℃时,合金中准晶相大部分以颗粒状均匀分布在基体上。通过硬度及耐腐蚀性能测试,发现时效处理可大幅提高合金的硬度及耐腐蚀性能。其中,时效温度为300℃时效果最佳。     

电机转子用Cu-Ca合金的组织与性能研究

通过真空感应熔炼制备了不同Ca含量的Cu-Ca亚共晶合金,研究了Cu-Ca铸态合金的显微组织和性能。研究表明,随Ca含量的增加,初生相α-Cu由等轴晶组织转变成树枝晶组织,共晶组织α-Cu+β-Cu5Ca增多且呈网状分布在枝晶之间,合金的电导率降低,显微硬度上升,抗拉强度先上升后下降。通过对半固态组织形成机理分析认为,树枝晶组织有利于半固态成形工艺的应用。     

铸造Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金的时效析出行为研究

利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描和透射电镜研究了铸造Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金铸态和固溶时效后的显微组织,初步确定了时效Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金中主要合金相的种类和形态.合金铸态组织主要由初晶Mg基体和(Mg+Mg2Cu,CuMgZn)共晶组成.固溶后,晶界处大部分非平衡共晶组织溶解;180℃/20h时效后达到合金时效硬度峰值,此时晶内析出相主要有三类:(1)轴线垂直于(0001)Mg,板条状或棱柱状β2’-MgZn2,长度50nm～200nm,该相是合金的主要时效硬化相;(2)较粗大的、其轴线仍与基面垂直的六棱柱状β2’-MgZn2;(3)轴线平行于(0001)Mg,板条状或针状β-MgZn,长度50nm～150nm.     

Mg对共晶Al-2％Fe合金显微组织的影响

为了消除粗大针状富铁相对Al-Fe合金组织和性能的不良影响，在金属型铸造共晶Al-2％Fe合金中添加了质量分数为0．2％～0．8％的合金元素Mg，利用光学显微镜和电子探针研究了Mg对共晶合金组织以及富铁相形态的影响．研究结果表明：共晶Al-2％Fe合金组织为针状Al3Fe相与（α-Al）相所组成的非规则共晶组织；添加Mg后，合金组织转变为由树枝状初生（α-Al）和枝晶间网状分布共晶体所组成的亚共晶组织，富铁相尺寸显著降低；随着Mg添加量的增加，初生（α-Al）枝晶二次枝晶间距增大，一次枝晶出现熔断。     

Sb对Mg-5Al-2Sr合金组织和性能的影响

采用表面活性元素Sb微合金化的方法制备了Mg-5Al-2Sr-xSb(x=0,0.3,0.6,1.0)合金,通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等方法研究了Sb含量对Mg-5Al-2Sr合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,Mg-5Al-2Sr-xSb合金铸态组织主要由枝晶α-Mg、沿晶界或分布在枝晶间的层状或离异共晶的Al4Sr相、块状三元Mg9Al3Sr相(τ相)和颗粒状SbSr2相组成,随着Sb含量的增加,Sb-Sr2相的数量逐渐增多,τ相逐渐减少.Sb的质量分数为0.6%时,断续分布的Al4Sr相和细小弥散分布的Sb-Sr2相能够提高Mg-5Al-2Sr合金的室温和高温(150℃)机械性能.     

合金成分对Mg-Zn-Y合金准晶形貌和体积分数的影响

利用铁模铸造法制备Zn/Y=6:1(原子比)的Mg-Zn-Y合金,通过XRD,SEM,EDS,TEM和DSC等研究合金成分对Mg-Zn-Y合金相组成、Mg_3Zn_6Y准晶相(准晶Ⅰ相)形貌和体积分数的影响。结果表明:Mg-Zn-Y合金的相组成、准晶Ⅰ相形貌、体积分数及其生成反应与合金成分密切相关。随着合金中Zn和Y元素含量的减少,准晶Ⅰ相的形成反应由单一的包晶反应到包-共晶反应再到完全共晶反应。当合金中Y含量≥7%(原子分数,下同)时,合金由(Mg, Zn)_5Y、准晶Ⅰ相、Mg_2Zn_3和Mg_7Zn_3相组成,且以叠层状形式分布在合金组织中。合金在凝固过程中通过包晶反应形成多边形块状准晶Ⅰ相;当Y含量<7%时,合金中除(Mg, Zn)_5Y、准晶Ⅰ相和Mg_7Zn_3相外,还析出了Mg相。当合金中Y含量在5%～7%时,准晶Ⅰ相通过包晶和共晶反应生成,以共晶反应为主。当Y含量≤4%时,准晶Ⅰ相完全通过共晶反应形成(Mg+I-phase)层片状共晶组织。所研究的合金中均生成了体积分数大于27%的准晶Ⅰ相,Mg₃₀Zn₆₀Y₁₀合金中准晶Ⅰ相的体积分数最高,约为77%。     

Zn对铸态Mg-Y-Nd-Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析及力学性能测试等研究Zn元素对Mg-Y-Nd-Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着Zn含量的增加,Mg-Y-Nd-Zr-xZn(x=0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,质量分数)合金的晶粒逐渐细化,平均晶粒尺寸由(57±0.8)μm细化至(30±0.3)μm,晶界处共晶相的体积分数也逐渐增加。Mg-Y-Nd-Zr铸态合金中主要存在Mg12Nd相和Mg24Y5相,加入0.5%Zn后,合金中出现Mg12YZn相。随Zn含量的增加,Mg12YZn相的体积分数不断增大,合金的力学性能逐渐提高。当Zn含量为1.0%时,合金具有最优的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(208±5.9),(159±3.9)MPa和(7.5±0.2)%,较未加Zn的合金分别提高了18,42MPa和1.2%。     

A high strength and ductility Mg–Zn–Al–Cu–Mn magnesium alloy

A high strength Mg–8.0Zn–1.0Al–0.5Cu–0.5Mn (wt.%) magnesium alloy with outstanding ductility was developed using a common casting technique and heat treatment. The microstructure of the as-cast alloy is composed of α-Mg, MgZn, MgZnCu and Al–Mn phases. After the solution treatment and subsequent two-step aging treatment, the yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS) and elongation of the alloy at peak hardness reach 228 MPa, 328 MPa and 16.0% at room temperature, respectively. The comprehensive mechanical properties of the alloy are superior to almost all other high performance casting Mg alloys.     

ECAP变形对Mg2Si增强耐热镁合金组织及性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-Zn合金中加入Si,形成Mg-Zn-Si镁合金.采用ECAP工艺在变形温度为573 K和挤压路径为Bc条件下对Mg-Zn-Si镁合金进行不同道次的变形.运用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对变形后的Mg-Zn-Si镁合金进行了组织表征,对变形后的合金进行了室温拉伸和高温蠕变等力学性能测试.结果表明:随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg Zn相及Mg2Si相均得到细化且分布趋于均匀.1道次挤压后部分基体α-Mg细化,4道次挤压后α-Mg的尺寸减小为5~10μm,且晶粒大小趋于均匀;2道次挤压后Mg2Si相枝晶在原位置破碎为颗粒状,6、8道次挤压后Mg_2Si相呈弥散分布.4道次挤压后合金的屈服强度和抗拉强度均提高120%,伸长率提高353%;8道次挤压后合金的抗拉强度和伸长率与4道次相比变化不大,但屈服强度进一步提高了19%.随着挤压道次增加,高温抗蠕变性能提高,8道次后高温稳态蠕变速率降低5倍.Mg2Si相细化机理为受剪切而机械碎断.     

Thermally stable quasicrystalline phase in a superplastic Mg–Zn–Y–Zr alloy

A Mg-rich Mg–Zn–Y–Zr alloy sheet, which contains two different particles, icosahedral quasicrystalline phase (I-phase) and Zr-rich phase in the fine-grained α-Mg matrix, has been developed by thermomechanical processes. With an addition of zirconium in the ternary Mg–Zn–Y alloy, the I-phase/α-Mg eutectic temperature increases to 500 °C and the lattice constant of the I-phase slightly increases, leading to a more thermally stable eutectic structure. The fine-grained Mg–Zn–Y–Zr alloy shows large elongations to failure at the temperature above 400 °C, and no cavity is formed at the interface between the α-Mg and the I-phase during superplastic deformation.     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Formation of a lamellar 14H-type long period stacking ordered structure in an as-cast Mg–Gd–Zn–Zr alloy

A novel as-cast Mg_96.82Gd₂Zn₁Zr_0.18 alloy was produced by conventional ingot metallurgy. By scanning electron microscope and transmission electron microscope observations, its as-cast microstructure is mainly composed of the α′-Mg solid solution, the coherent fine-lamellae and the eutectic. The β-phase ((Mg,Zn)₃Gd) as the second phase in eutectic has a face-center cubic structure. While, the coherent lamellae consist of the 2H–Mg and the 14H-type long period stacking ordered (LPSO) structure. At present, the lamellar 14H-type LPSO structure has first been observed within α′-Mg matrix in the as-cast Mg–Gd–Zn–Zr alloys. It can be concluded that the lamellar 14H-type LPSO structure within α′-Mg matrix is a special structure obviously different from α-Mg matrix (2H-type structure) in structure, composition, and formation condition.     

Interface microstructure and mechanical properties of zinc–aluminum thermal diffusion coating on AZ31 magnesium alloy

The zinc–aluminum (Zn–Al) alloy coating with excellent wear and corrosion resistance was fabricated on the surface of magnesium substrate (AZ31) using thermal diffusion technique. The microstructure, phase constitution and chemical composition were investigated. The experimental observation exhibited that the interfacial microstructures were composed of network eutectic structures and lamellar eutectoid structures at heating temperature of 350 °C for holding time of 30 min under 0.1 MPa in a vacuum of 10⁻³ Pa. X-ray diffraction (XRD) pattern analysis identified that α-Mg, Mg₇Zn₃ and MgZn phases were formed in the diffusion layer. The interdiffusion of Mg and Al atoms were restricted by Mg–Zn intermetallic compounds (IMCs). The value of microhardness at the diffusion layer increased due to the formation of Mg–Zn eutectic phases. This technique is beneficial to improving poor wear and corrosion resistance of magnesium alloy.