宽幅AZ31B镁合金铸轧板显微组织和性能研究

通过金相观测、断口扫描和力学性能测试等实验,研究了宽幅AZ31B镁合金铸轧板的组织分布,及其对板带边裂和力学性能的影响。结果表明:AZ31B镁合金铸轧板的组织主要由α-Mg基体、析出相β-Mg17Al12相及α+β离异共晶组成,呈树枝晶形貌;β-Mg17Al12相在AZ31B镁合金铸轧板坯的表层及边部主要分布于晶界处且密度较大、构成网状,而在板坯的心部和中部呈球状弥散于α-Mg基体中,构成层片状;在板坯边部枝晶间低熔点的共晶相及晶界上的β-Mg17Al12相易成为裂纹源,并沿晶向外扩展,是铸轧过程中产生裂纹的主要原因;试样拉伸断口呈脆性解理断裂的特征,其力学性能呈明显的各向异性。     

添加稀土元素Ce对AZ91D镁合金组织的影响

用金相显微镜、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了稀土元素Ce对AZ91D镁合金铸态组织的影响.结果表明,Ce对AZ91D镁合金具有明显的变质效果,加入0.4%Ce后,α-Mg树枝晶变化不明显,晶界上的β-Mg17Al12相呈断续网状分布;加入0.8%Ce后,合金晶界上的离异共晶β相基本上断裂成骨骼状,转变为颗粒状且分布比较均匀;加入1.2%稀土Ce后,枝晶变细,共晶β相完全变为颗粒相,弥散分布于晶界处.微结构分析发现,组织中出现了分布于晶界处的杆状Al10Ce2Mn7化合物.     

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。     

离心压力和冷却速度对AZ91镁合金凝固组织的影响

旨在优化AZ91镁合金凝固组织,通过OM和XRD设备研究了不同离心压力和冷却速度对AZ91镁合金凝固组织演变的影响,结果表明,随着离心压力的增大,合金晶粒尺寸细化,第二相β(Mg12Al17)析出量减少,不保温试样,β相形态由粗大连续网状向细小断续状转变,保温试样,β相为粒状弥散分布晶内,压力增大,颗粒数量减小,粒径细化.同等凝固压力下,增大冷速,一次β相析出量增多,二次β相析出量减少.XRD分析表明,增大离心压力β相峰值略微减弱,α-Mg的晶格常数减小.     

T4 热处理对石膏型 AZ91 铸造镁合金组织和性能的影响

用石膏型熔模铸造技术,成功制备了AZ91镁合金铸件.用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了AZ91镁合金铸态及T4热处理态的显微组织演变和力学性能.结果表明,分布在铸态AZ91镁合金晶界的网状β-Mg17Al12相在T4热处理过程中逐渐溶解,铸态和T4热处理态中均存在大量的A18Mn5化合物,T4处理后,其力学性能显著提高.     

MgCO3在AZ31镁合金中的细化效果及机理

为改善AZ31镁合金铸态组织,用MgCO3对其进行细化,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和金相显微镜研究了细化工艺参数对AZ31镁合金显微组织及其物相组成的影响.结果表明:在AZ31中添加质量分数为0.6%的MgCO3,于760℃保温10 min细化效果最佳,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的570μm降至100μm,降幅约82.5%.少量多次添加MgCO3的细化效果明显优于单次添加MgCO3的细化效果.研究认为,细化机理是MgCO3反应后生成的部分Al4C3质点作为异质核心细化晶粒,多余的Al4C3质点钉扎晶界阻碍晶粒长大.Al元素随固/液界面前沿被快速推至晶界,生成沿晶界生长的β-Mg17Al12相,起到进一步固定晶界的作用.合金元素的分布均有改变.     

固溶时效处理对AZ系镁合金TIG焊接头微观组织和显微硬度的影响

通过对AZ系镁合金钨极氩弧焊(TIG)焊接接头进行固溶时效处理,研究其显微组织和显微硬度的变化.结果表明,在时效初始阶段(0～10h),熔合区中Al和Zn元素扩散速度和β-Mg17(Al,Zn)12的体积分数增加较快,其显微硬度随之增加较快.随着时效时间的延长,熔合区中的βMg17(Al,Zn)12的析出逐渐达到饱和,...     

Ca对AZ91显微组织及力学性能的影响

用气体保护法制备了含的合金,研究了对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ca能显著细化AZ91合金铸态和时效态的组织,改善了铸态组织形态。Ca的加入未形成新相或沉淀物,而是溶入β-Mg17Al12相中,并提高了β-Mg17Al12相的热稳定性。Ca的加入可以明显提高AZ91合金室温及高温下的拉伸性能。     

压铸(Al63Cu25Fe12)p/AZ91复合材料的组织、性能和热处理特征

在CO2/SF6气氛保护下,采用压铸的方法将-200目的Al63Cu25Fe12准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,于720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的(Al63Cu25Fe12)p/AZ91镁基复合材料.结果表明,在复合过程中,准晶相分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒周围,同时Mg向颗粒中浸渗填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低.     

Mg-9Al-1Zn-(0-0.6)Sr镁合金铸态组织及晶粒细化研究

对含Sr(0.05%~0.6%)AZ91铸态镁合金组织进行了观察,并且采用"边-边匹配"模型研究了其细化机制。结果表明,微量Sr对AZ91铸态组织有明显的晶粒细化效果,Sr含量为0.05%时细化效果最为显著。通过"边-边匹配"模型计算,得到[021]Al4Sr∥[1-1 0]Mg17Al12,(200)Al4Sr∥(332)Mg17Al12,表明微量Sr对AZ91镁合金铸态晶粒细化主要是Al4Sr相为Mg17Al12相的形成提供有效的异质形核核心,从而加速Mg17Al12相对α-Mg枝晶长大的阻碍作用。     

均匀化退火等温冷却对Mg-10Al-1Zn镁合金组织性能的影响

对Mg-10Al-1Zn镁合金进行均匀化退火等温冷却处理,探讨等温温度和时间对β-Mg17Al12相析出形貌和合金力学性能的影响。研究结果表明:在420℃保温24h再经200~300℃保温1~6h后,β-Mg17Al12相均以层片状形态均匀析出。β-Mg17Al12相析出量随时间延长而增加,平均层片间距随等温温度升高而增大。合金在420℃保温24h再经250℃保温2h后,布氏硬度达到最高值80.1HB。     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

热压烧结(FeNiCoCr)100-x Al x (x=0、5)高熵合金的微观组织及力学性能

采用低能球磨-热压烧结制备了(FeNiCoCr)_100-x Al _x (x=0、5)高熵合金,并对其进行时效处理,研究了合金的组织结构与力学性能。结果表明：烧结态及时效态合金的微观组织均由FCC相和少量BCC相构成,其中FCC相中均存在孪晶,且未添加Al的合金中孪晶比例相对较高;添加Al的合金中BCC相较高,且时效处理后出现了大量小角度晶界。时效态FeNiCoCr合金具有最佳的综合性能,其压缩真屈服强度达545 MPa,弯曲强度和断裂韧性分别为1342±20 MPa和32.5±2.0 MPa·m^1/2,优异的力学性能归因于FCC相中退火孪晶的形成以及BCC相的析出。     

高能超声对Mg2 Si / AZ91D 复合材料的影响

为改善原位颗粒增强镁基复合材料的性能,采用原位合成技术制备了Mg2Si/AZ91D复合材料,通过在熔体中施加高能超声,研究了超声时间和超声功率对复合材料组织性能的影响.结果表明:随着超声时间的延长或超声功率的增大,复合材料中粗大的汉字状Mg2Si相变得细小、分布均匀,同时细小分布均匀的球化状β-Mg17Al12相增多;超声时间为6 min、超声功率为1.2 kW时,组织中呈短棒状的Mg2Si颗粒和球化状β-Mg17Al12相分布均匀,且复合材料的抗拉强度和伸长率达到最大,分别为220.5 MPa和2.6%,较未施加超声的复合材料试样提高了22.3%和38.9%;再延长处理时间或增大输出功率,组织有粗化的趋势,复合材料的抗拉性能及伸长率也呈现先升后降趋势.     

SiCw/AZ91镁基复合材料的时效行为研究

本文采用显微硬度计、绝热型比热测定仪和SEM对AZ91镁合金以及SiCw/AZ91镁基复合材料进行了时效显微硬度测定、连续升温比热测定以及时效组织观察.并分析了时效温度、时效时间对析出组织的影响.结果表明:经时效处理,上述两种材料的显微硬度均有提高;复合材料的比热曲线类似镁合金的比热曲线;复合材料的时效组织只在200℃到225℃温度区间的时效过程中出现,其形貌类似于连续析出组织.      

热挤压AZ31镁合金的组织结构与蠕变行为

通过对热挤压态AZ31镁合金进行组织形貌观察、内摩擦应力测定及蠕变性能测试,研究了热挤压AZ31合金的组织结构和蠕变行为.结果表明:热挤压AZ31镁合金的组织具有带状结构特征,并沿轧制方向分布,且有β-Mg17Al12相在合金中弥散析出.蠕变期间,位错运动的内摩擦力有较强的温度敏感性,随温度增加,内应力值明显降低,致使合金具有较高的蠕变速率.合金在蠕变期间,大量位错的形成与运动是蠕变初期的变形机制;蠕变稳态阶段,高密度位错逐渐束集形成位错胞,进一步发生蠕变期间的动态再结晶.随裂纹在晶界处萌生使蠕变进入第三阶段,而裂纹沿晶界韧性撕裂扩展是合金的蠕变断裂机制.     

镁合金AZ31B钎焊接头的钎缝物相及力学性能

以Al基钎料对变形镁合金AZ31B进行了高频感应钎焊,研究了变形镁合金AZ31B钎焊接头的钎缝物相和力学性能.采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱分析仪等分析了接头的界面组织及钎缝生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度.结果表明:钎缝中钎料与母材发生界面反应生成α-Mg,β-Mg17(AI,Zn)12相.钎焊搭接接头平均剪切强度为27MPa,对接接头平均抗拉强度为42MPa.对接接头断口的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在β-Mg17(AI,Zn)12硬脆相处.     

强流脉冲电子束辐照AZ91镁合金表面组织及磨损性能研究

利用强流脉冲电子束进行AZ91铸造镁合金表面辐照改性,处理参数包括加速电压27 k V,脉冲次数1到30次。使用金相显微镜、扫描和透射电子显微镜观察样品表层形貌和显微组织。研究表明,原始铸造组织的粗大树枝晶α-Mg和颗粒相β-Mg17Al12发生熔解,表面成分均匀化,并形成细小的复合纳米网状结构。改性AZ91镁合金的表面显微硬度和耐磨损性能得到显著提高,8次脉冲处理样品的表面显微硬度由原始62.7 HK提高到119.4 HK,磨损速率由0.01126降至0.00173mm3/min。     

预时效对变形镁合金组织与力学性能的影响

与铸造镁合金相比,变形镁合金可获得更高的强度、更好的延展性以及更多样化的力学性能,从而满足多样化镁合金结构件的应用需求.但由于变形镁合金绝对强度低、塑性变形能力差,其应用范围受到了极大的限制.近期研究发现,对变形镁合金进行预时效处理能够显著提高合金的综合力学性能,因此总结和归纳预时效对变形镁合金的影响具有重要的理论参考价值和实践指导意义.预时效是在塑性加工前进行时效处理的一种时效方法,预时效处理可通过欠时效、峰值时效和过时效等工艺调控析出相的大小、形状、分布和位向,析出相在后续的加工变形过程中具有改善材料组织与性能的重要作用.预时效提供的析出相,在后续塑性加工变形过程中为动态再结晶提供形核核心,促进动态再结晶,细化晶粒,激活非基面滑移,弱化基面织构,且晶界析出相可显著抑制晶粒长大,有效阻碍位错运动,也可使位错累积增多,小角度晶界增多.此外,增加析出相含量能减小晶粒尺寸,抑制{1012}拉伸孪晶的形核和长大,增加{1011}压缩孪晶和{1011}-{1012}双孪晶含量,这些孪晶增加了动态再结晶的形核核心,改变了晶粒取向,进而大幅提高了合金的强度、屈服应力和峰值应力,同时也保证了合金的延展性,极大地改善了镁合金的综合力学性能.本文针对Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Sn系和Mg-RE系等四系合金,总结分析了预时效对变形镁合金组织与性能的影响,着重从压缩、拉伸、挤压和轧制等变形工艺角度进行综述,为制备综合力学性能优良的镁合金提供参考.此外,本文指出了预时效变形镁合金在未来的发展动态和研究重点.     

AZ91D镁合金阳极氧化与热扩散渗铝复合膜层的研究

将阳极氧化与热扩散相结合对AZ91D镁合金表面进行低温渗铝处理,利用扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪对所得膜层的形貌、相结构及耐腐蚀性能进行了研究,并对复合膜层改善镁合金基体耐腐蚀性能的过程进行了分析.研究表明,该复合膜层是由MgO和金属间化合物Mg17Al12以及被γ相(Mg17Al12)包裹住的α-Mg晶粒共同组成;AZ91D镁合金表面的阳极氧化和热扩散渗铝复合膜层能显著提高镁合金基体材料的耐腐蚀性能.