真空压力浸渗制备SiCp/AZ91复合材料的显微组织、力学性能和磨损行为

采用真空压力浸透法制备SiC_p/AZ91复合材料,研究其显微组织、力学性能和耐磨性。结果表明,SiC颗粒均匀分布于金属基体中,并与基体界面结合良好。Mg₁₇Al₁₂相在SiC颗粒附近优先析出,SiC与AZ91基体的热膨胀系数失配导致高密度位错的产生,加速基体的时效析出。与AZ91合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和抗压强度,这主要是由于载荷传递强化和晶粒细化强化机制。此外,由于SiC具有优异的耐磨性,在磨损过程中形成稳定的支撑面保护基体。     

预压缩对热挤压AZ91-2Y镁合金动态析出相形成及蠕变各向异性的影响（英文）

研究经预压缩(PC)和未经预压缩(NPC)的热挤压AZ91-2Y镁合金在180°C不同应力下的蠕变各向异性行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸蠕变试验对合金的显微组织、织构和力学性能进行分析。结果表明,抗蠕变性能与球形Mg₁₇Al₁₂析出相的体积分数成正比。NPC试样中动态析出高体积分数层片状Mg₁₇Al₁₂,使其以基面滑移为主导蠕变机制,且NPC试样具有明显的各向异性。PC试样动态析出高体积分数的球形Mg₁₇Al₁₂,对基面滑移有抑制作用。锥面滑移和孪晶显著提高蠕变各向异性抗力。     

热挤压和脉冲电流对AZ91镁合金及其复合材料显微组织和力学性能的影响

为探究SiC_p对AZ91镁合金在电脉冲处理过程中组织和性能演变规律的影响,通过在AZ91合金中添加1%(体积分数)微米级SiC_p制备了SiC_p/AZ91复合材料,联合低温正挤压和电脉冲处理对AZ91合金和SiC_p/AZ91复合材料的组织进行细化,利用光学显微镜分析显微组织的演化,测试合金和复合材料的室温力学性能。结果表明,和AZ91合金相比,添加了增强相颗粒后的复合材料挤压之后具有更高的位错密度和形变储存能,从而促进电脉冲处理时的静态再结晶过程。电脉冲处理后的AZ91合金及复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为320、450 MPa和380、454 MPa。由于SiC_p与镁基体界面处应力集中而形成的微裂纹,导致复合材料抗拉强度增幅较小。     

单/双尺寸SiCp对AZ91D镁合金组织和性能的影响

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为10μm和10 nm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过半固态机械搅拌法制备出单、双尺寸SiC颗粒增强镁基复合材料。结果显示,SiC_p体积分数为2%的10 nm SiC_p/AZ91D复合材料的抗拉强度达到198 MPa,提升了34.7%,屈服强度达到113 MPa,提升了46.7%,伸长率达到6.4%,这主要由于纳米SiC颗粒的晶粒细化作用。断裂机制表明,SiC_p/AZ91D复合材料裂纹主要沿微米SiC_p-AZ91D的界面扩展。     

固溶处理对半固态注射成形Mg-Al-Zn合金组织及性能的影响

采用注射成形法制备了AZ91D合金试样,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验等研究固溶处理对试样的显微组织、相组成和力学性能的影响。结果表明：镁合金试样经不同温度固溶处理8 h后,其抗拉强度和伸长率先升高后降低,在390℃固溶处理8 h后达到最大值,分别为164.48 MPa和18.55%。根据显微组织观察与XRD分析结果,合金组织中存在片状分布的Mg₁₇Al₁₂相,随固溶时间的增加,Mg₁₇Al₁₂相溶入基体。经390℃固溶处理8 h后,Mg₁₇Al₁₂相溶入合金基体且晶粒无明显长大,固溶效果较佳。     

Mg1/Al1060真空扩散焊接头微观组织演变及性能分析

利用真空扩散焊接技术,实现了工业纯镁Mg1与工业纯铝Al1060的连接.采用扫描电镜、能谱仪、万能力学试验机、显微硬度测试仪、电化学工作站等对扩散反应层的微观组织、物相成分及其性能进行研究.结果表明,Mg/Al真空扩散焊会在接合处生成由镁铝系金属间化合物组成的扩散反应层,随着保温时间延长,反应层的厚度逐渐增加,微观组织形态发生明显变化.扩散初期反应层呈现为单层结构,Mg₂Al₃相会在接合界面优先析出.保温时间达到60 min时,界面会生成Mg₁₇Al₁₂新相层.当保温时间延长至90 min时,反应层演变为三层结构,由Mg₂Al₃层、Mg₁₇Al₁₂层、(Mg₁₇Al₁₂共晶+Mg基固溶体)层组成;随着保温时间延长,接头的剪切强度呈先升高后降低的趋势,在保温60 min时可承受的剪切力达到1 245.7 N,断裂发生在靠近铝侧的Mg₂Al_3...     

机械球磨结合粉末冶金制备AZ61超细晶镁合金的组织与性能

利用球磨与粉末冶金工艺相结合制备AZ61超细晶镁合金，分析了球磨对其晶粒尺寸、析出相、织构及室温拉伸性能的影响。结果表明，球磨及粉末冶金制备的AZ61镁合金与未经球磨处理制备的镁合金相比，其晶粒尺寸由0.91μm细化到0.68μm，且球磨处理促进了Mg₁₇Al₁₂的动态析出及细化，同时弱化了基面织构，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为393.1 MPa、431.9 MPa和8.5%，综合力学性能优于其他工艺制备的AZ61镁合金。强化机制分析表明，细晶强化的贡献达到90%以上，沿晶界分布的Mg₁₇Al₁₂会降低Orowan强化效果，基面织构的弱化会降低屈服强度。未经球磨处理的镁合金的断裂机制是由镁粉表面的氧化引发粉体脱黏主导的；经球磨处理后其断裂机理为脱黏的粉体与周围未脱黏的组织变形不匹配及晶界上Mg₁₇Al₁₂数量增加导致的。     

AZ91D镁合金激光熔覆Al-Si涂层微观组织及热力学分析

以Al-Si共晶成分合金粉末为熔覆材料在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,并利用Thermo-Calc软件分析了涂层的相组成、相成分及结晶转变过程.结果表明,涂层微观组织分为两层,上半层为Al₁₂Mg₁₇基体上均匀分布着Mg₂Si树枝晶和细小的Al₃Mg₂针状相,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂;下半层由Mg₂Si颗粒、α-Mg树枝晶和(α-Mg+Al₁₂Mg₁₇)共晶组织组成,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→液相+Mg₂Si+α-Mg→Mg₂Si+α-Mg+(α-Mg+ Al₁₂Mg₁₇)共晶组织.研究结果对AZ91D合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层微观组织及其转变过程分析具有指导意义.     

固溶处理AZ91-xCu合金的组织与腐蚀性能

以真空熔炼方法制备的AZ91-xCu(x=0、0.5、1、2)合金为研究对象,对其进行400 ℃保温12 h固溶处理,利用X射线衍射、扫描电镜、浸泡失重法及极化曲线测试等手段对合金的微观结构和腐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态与固溶态AZ91-xCu合金基体主要由α-Mg与β-Mg₁₇Al₁₂相组成,Cu的添加使基体产生了Mg₂Cu、Cu₅Zn₈等相,其中固溶态AZ91-2Cu合金中出现了新相Al₂Cu;固溶处理时合金中的β-Mg₁₇Al₁₂相大量溶入基体,晶界明显,剩余第二相主要分布于晶界处,少量弥散分布于晶内;添加Cu与固溶处理均加快AZ91合金的腐蚀速率,其中固溶态AZ91-2Cu合金腐蚀速率最大。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。     

Mg17Al12(110)表面终端稳定性的密度泛函理论研究(英文)

Mg₁₇Al₁₂(110)面具有T1～T5共5个可能的终端结构。长期以来，T3一直被认为是该表面最稳定的终端，然而最近的理论计算表明T1终端可能更加稳定。为了解决这一争议，本文作者采用密度泛函理论计算揭示Mg₁₇Al₁₂(110)面最稳定的终端形式。表面能计算结果表明，不论Mg₁₇Al₁₂(110)面是否存在缺陷，T1总是该面最稳定的终端。T1终端的高稳定性可能与Mg₁₇Al₁₂中的Al截角四面体有关，因为只有沿着T1终端截取Mg₁₇Al₁₂(110)面才不会破坏Al截角四面体的完整性。除了揭示最稳定的终端，还计算了Mg₁₇Al₁₂(110)面的功函数，结果表明该面的功函数主要由表面的Al_Mg缺陷浓度决定。     

AZ91D镁合金表面热扩渗膜层的结构及性能研究

采用真空固体粉末热扩渗法,对AZ91D镁合金表面实施Al-Zn及Al-Zn-Nd共渗处理。对扩散合金层进行显微组织形貌和物相组成分析,并在3.5%NaCl溶液中测量镁合金基体及其扩渗试样的耐腐蚀性能。结果表明,在385℃下恒温热扩散10 h,能在试样表面获得一定厚度的连续均匀的渗层,且Al-Zn-Nd共渗层组织比Al-Zn共渗层组织更加细小致密;Al-Zn共渗的膜层主要由Mg₁₇Al₁₂、Al₅Mg₁₁Zn₄和α-Mg三相构成,而Al-Zn-Nd共渗的膜层主要由Mg₁₇Al₁₂、Al₅Mg₁₁Zn₄、NdAl₃和α-Mg四相构成;扩渗处理明显改善了AZ91D镁合金的耐蚀性,且Al-Zn-Nd共渗试样的耐蚀性优于Al-Zn共渗试样。     

Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织及时效行为

采用维氏显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al₂O_3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织和时效行为。结果表明：复合材料的组织主要由α-Mg、Al₂O₃、β-Mg₁₇A1₁₂、Mg₂Si、MgO、Al₂Nd、Al₂Gd以及Al₁₁Nd₃相组成。Al₂O₃短纤维的引入加速了基体合金的时效动力学，使基体合金的时效峰值时间由32 h显著缩短至24 h。时效过程中，β-Mg₁₇Al₁₂相主要以连续析出和非连续析出两种形式析出，连续析出和非连续析出的生长呈竞争关系，随着时效时间的增加，非连续析出相逐渐长大并由晶界向晶粒内部推移，过时效阶段晶粒内部出现成片的非连续析出相。     

Al含量对含稀土AZ系镁合金组织及性能的影响

以含稀土AZ系镁合金为基,制备了铝含量分别为5%、7%、9%的合金试样,并对其进行435 ℃×24 h固溶+200 ℃×24 h时效处理,对试样的铸态、固溶态和时效态的显微组织进行了观察,随后测定了试样时效后的力学性能以及耐蚀性能。结果表明,铸态镁合金组织主要为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂+Al₁₁(La,Ce)₃和(La,Ce)Al₄;随着Al含量的增加,β-Mg₁₇Al₁₂和稀土化合物相增多,晶粒细化。固溶处理后,组织中的β-Mg₁₇Al₁₂相会逐渐溶解,随着Al含量的增多,溶解将会不完全,未溶的强化相β-Mg₁₇Al₁₂和稀土化合物相弥散分布在晶界及其附近处。时效处理后,随着Al含量的增加,组织中继续析出的β-Mg₁₇Al₁₂相增多,稀土化合物相尺寸细化。随着Al元素的增多,试样的抗拉强度和硬度逐渐增大,塑韧性则愈来愈差,耐腐蚀性越来越好。     

热处理对磁场作用下AZ91镁合金焊接接头组织和性能的影响

对5 mm厚的AZ91镁板进行钨极氩弧焊的过程中,外加纵向交流磁场,并在焊后进行固溶、固溶时效和时效处理. 通过对接头显微组织和力学性能分析,研究磁场参数对热处理后AZ91焊接接头组织和性能的影响规律. 结果表明,磁场作用下的AZ91镁合金焊接接头比未施加磁场的焊接接头经固溶处理后晶粒更加细小;经固溶时效处理后更多细小弥散的β-Mg₁₇Al₁₂相大量在α-Mg上析出;经时效处理后析出的β-Mg₁₇Al₁₂相更加细小、断续、分散,且施加磁场的焊接接头比未加磁场的焊接接头热处理后硬度、强度和塑性都得到提高.     

AZ33M镁合金激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在AZ33M镁合金表面制备了Al-Si涂层,通过采用腐蚀电化学测试结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及显微硬度计等对熔覆层微观组织和性能进行了表征。结果表明,熔覆层主要由Mg和Mg₁₇Al₁₂、Mg₂Si及Mg₂Al₃相组成。熔覆层显微组织由柱状树枝晶和方向各异的树枝晶组成。由于第二相强化和细晶强化等原因,制备的Al-Si涂层相比镁合金基体具有更高的硬度。熔覆层的自腐蚀电位相比基体提高了约400 mV,自腐蚀电流降低了一个数量级,熔覆层的耐蚀性明显优于基体镁合金。     

微观组织对AZ系铸造镁合金的腐蚀行为影响研究

耐腐蚀性能的提升有助于轻量化镁合金材料的进一步广泛应用。本文以AZ41和AZ91两种铸造镁合金为研究对象，采用XRD、OM、SEM、EPMA等手段表征分析微观组织，利用EIS测试了两种Mg-Al-Zn合金在0.1 M的Na Cl溶液中的耐蚀性能，结合宏微观腐蚀形貌探讨了微观组织对腐蚀行为的影响机制。研究结果表明，与AZ41合金相比，浸泡初期AZ91合金表面的氧化膜相对完整且化学稳定性更高，在腐蚀初期起到保护作用，AZ91合金浸泡初期的耐蚀性能优于AZ41合金；随浸泡时间延长，AZ41合金中连续网状的过饱和α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂共晶组织阻碍合金的腐蚀扩展；而AZ91合金中不连通的离异共晶β-Mg₁₇Al₁₂相与α-Mg基体耦合，造成明显的局部腐蚀现象。     

挤压态和峰值时效态Mg-6Al-3Sn-2Zn合金显微组织与力学性能之间的关系（英文）

研究挤压态和时效态Mg-6Al-3Sn-2Zn(ATZ632)合金的显微组织和力学性能。挤压态ATZ632合金表现出优异的力学性能，其屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和伸长率(EL)分别为216.4 MPa、344.3 MPa和18.4%。经时效处理后，Mg₁₇Al₁₂析出相体积分数增加且出现Mg4Zn7相，Mg₁₇Al₁₂相平行于基面，Mg4Zn7垂直于α-Mg的(0001)面析出，从而使时效态ATZ632合金的YS和UTS分别增加到252.5和416.2 MPa；但EL下降至10.1%。经过150℃较低温度时效处理后，合金中出现静态再结晶晶粒，且静态再结晶晶粒的c轴垂直于挤压方向，其取向呈高度一致性。     

固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn合金组织和性能影响

研究了固溶处理对Mg-6Al-3Zn-0.25Mn铸造镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，铸态和固溶态组织主要由α-Mg基体和Mg₁₇Al₁₂相组成，经过400、410和420℃保温18 h固溶处理后，第二相的种类没有发生变化，大量的Mg₁₇Al₁₂相溶入到α-Mg基体中，合金组织中残留了少量颗粒状Al₄Mn相，同时也出现了梅花状Mg₁₇Al₁₂相。此外，合金经400℃×18 h处理后，晶粒细化程度最好，且表面清晰平整无缺陷，其室温力学性能得到了明显改善，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了184.1 MPa、135.5 MPa和8.9%。     

孔隙率对SiCp/AZ91D复合材料单轴压缩裂纹萌生及扩展的影响

使用内聚力模型及有限元分析方法,在含实际形貌SiC_p颗粒增强AZ91D镁基复合材料有限元模型中引入孔隙缺陷。分析不同孔隙率对SiC_p/AZ91D复合材料在单轴压缩情况下的裂纹萌生及扩展的影响。结果表明：无孔隙的SiC_p/AZ91D复合材料裂纹萌生在颗粒尖角与基体交界处,含孔隙的复合材料在基体孔隙以及颗粒尖角与基体交界处均会萌生裂纹,复合材料的孔隙率越高,其抗压强度和屈服强度越低,断裂裂纹长度越长,孔隙率的增加使得复合材料的裂纹萌生和断裂的时间提前,加速了复合材料裂纹萌生扩展直至断裂。