Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn合金组织性能的影响

在熔炼过程中以镁硅中间合金形式加入Si元素,研究了0～1.6％范围内不同Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn镁合金铸态组织及力学性能的影响.结果表明:合金元素Si与Mg基体结合生成了强化相Mg2Si,并在该相周围有Mg2(Si,Sn)复合相产生,Mg2(Si,Sn)相的出现对A1、Zn元素形成T-Mg32(Al,Zn)49相有促进作用;Si元素在0～1.6％变化时,试样合金的抗拉强度、伸长率呈现先升高后降低的趋势,当Si含量为1.0％时强度、塑性出现较佳配合,而合金的硬度则呈现持续增加,Si含量1.2％～1.6％范围内,硬度上升趋势变缓.     

Mg-Sn-Al-Zn-Si合金中合金相的种类与转化过程

以Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si铸态合金为研究对象,分析了合金中的相种类及其转化过程。结果表明:除镁基体外,该合金中含有Mg_2Si、Mg_2Sn、Mg_2(Si,Sn)、Mg_2(Sn,Si)和Mg_(32)(Al,Zn)_(49)五种合金相;合理的Al、Zn元素的含量,有利于生成Mg_(32)(Al,Zn)_(49),该相对改善合金的高温性能有积极作用。在平衡条件下,Mg-x Sn-1Si合金中含有Mg_2(Si,Sn)、Mg_2(Sn,Si)两种多元相;在常规凝固中,该合金含有Mg_2Si、Mg_2Sn、Mg_2(Si,Sn)和Mg_2(Sn,Si)四种相。     

Sn对Mg-2.0Si合金组织和性能的影响

本试验给出了Mg-2.0Si(含Si质量百分数为2.0%)二元合金的显微组织及Mg_2Si形貌,并研究了添加不同含量Sn元素对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:添加Sn元素后,Mg-Si-Sn合金主要由α-Mg基体、Mg_2Si相和Mg_2Sn相组成;Mg_2Si以初生块状和共晶汉字状两种形态存在;Sn的添加使初生块状Mg_2Si尺寸变小,共晶汉字状Mg_2Si向短棒状和颗粒状转变;在Sn含量不超过3.5%时,Mg_2Sn相主要以颗粒状存在于共晶Mg_2Si周围;而在Sn含量为4.5%时,基体中则会生成不规则粗大的Mg_2Sn相。合金抗拉强度及伸长率均随着Sn含量的增加先增后减,在Sn含量为3.5%时达到最大值。     

Mg-5Sn-1Si铸态合金的相组成及其演化过程分析

以Mg-5Sn-1Si铸态合金为研究对象,分析了合金的相组成及其演化过程。结果表明:Mg-Sn-Si合金中有五种相,分别是基体α-Mg,二元相Mg_2Si、Mg_2Sn,三元相Mg_2(Si,Sn)、Mg_2(Sn,Si);Sn对改善Mg_2Si的汉字状结构有关键作用,Sn含量增加会引起Mg_2(Si,Sn)或Mg_2(Sn,Si)相的数量增加;高温下合金以Mg_2Si为母体,生成Si含量较高的Mg_2(Si,Sn)复合相,低温下合金以Mg_2Sn为母体,生成Sn含量较高的Mg_2(Sn,Si)复合相。     

铸态Mg-5Sn-4Zn-xSi合金的显微组织及力学性能

采用XRD,SEM等手段研究了铸态Mg-5Sn-4Zn-(0~2.5)Si合金的显微结构。结果表明,Mg-5Sn-4Zn合金由枝晶状的α-Mg和Mg2Sn相组成,Si的加入使合金出现汉字状的Mg_2Si相。Zn存在于Mg_2Sn和Mg_2Si相中或者固溶到基体中。随着Si含量增加,晶粒逐渐细化,Mg2Sn相的量也逐渐增加。室温拉伸结果表明,Si的加入恶化了合金的力学性能。但在175℃,载荷为55 MPa的压缩蠕变试验结果表明,Si可以提高合金的抗蠕变性能。     

不同Mg、Si质量比对压铸铝合金组织与性能的影响

研究了Mg、Si质量比对Al-4Mg-xSi-0.6Cr合金组织和性能的影响。结果表明,未加入Si时,Mg主要固溶于α-Al基体中,少量形成颗粒状的Al_3Mg_2相,综合力学性能好。随着Si的加入,Mg主要与Si形成Al-Mg_2Si共晶组织,合金强度显著提高,但是塑性急剧下降。Mg、Si元素质量比减小导致Al-Mg_2Si共晶组织层片间距增大,形貌变为带有尖端的凹多边形,容易在拉伸过程中形成应力集中,加速合金断裂。当Mg、Si质量比减小到1.6时,继续提高Si含量,Mg_2Si相的数量不再增加,但是有长条状共晶Si生成,强化合金的同时使合金的塑性进一步降低。含Cr相的种类和形貌与Mg、Si元素质量比有关,过剩Mg时Cr元素以大块状Al13Cr2相存在,过剩Si时Cr元素以不规则状Al5(Cr,Fe)Si相均匀分布。     

Sb对Mg-5Sn-2Al-1.5Zn-0.8Si合金组织和性能的影响

在熔炼时以单质形式加入Sb元素,研究了不同含量的Sb对Mg-5Sn-2Al-1.5Zn-0.8Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sb能与Mg基体结合生成Mg3Sb2相。加入0.9%(质量分数)的Sb对Mg2Si相的汉字状结构具有强烈变质作用,Mg2Si中的Si能与Sn发生取代作用,生成Mg2(Si,Sn)复合相,该相的物理性能介于Mg2Si与Mg2Sn之间。随着Sb含量的增加,铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势。挤压态合金的强度和塑性明显优于铸态合金,并且Sb含量的增加有利于改善Mg-5Sn-2Al-1.5Zn-0.8Si合金的耐热性能。     

微量Si、Ba、Sn对AZ91铸态组织的影响

研究了Si、Ba、Sn元素对AZ91镁合金铸态组织的影响。结果表明,添加少量的Si能够细化AZ91合金晶粒,但当Si含量(质量分数,下同)达0.50%时,会产生粗大的汉字状Mg2Si相。向AZ91-0.5Si合金中加入微量的Ba后,粗大的Mg2Si相消失,这与合金中形成了Al4Ba相有关。添加一定量的Sn能够形成高熔点的Mg2Sn相,对合金有细化晶粒的作用,添加量为0.50%时β(Mg17Al12)相由网状变为弥散的颗粒状。分析认为,0.50%的Sn可以提高Al原子在α(Mg)中的固溶度。     

不同合金元素对Mg15Al镁合金显微组织与腐蚀性能的影响

研究了Zn、Si、Nd三种元素对Mg15Al镁合金微观组织和腐蚀性能的影响,通过金相显微镜和XRD分析了Mg15Al-X合金的显微组织。结果表明:三种元素都能使Mg15Al合金的晶粒细化,Nd的细化效果最好。Mg15Al-1Zn中不出现新相,但是Zn的加入可促进β相的形成,而Mg15Al-1Si和Mg15Al-1.5Nd中分别出现了汉字状或块状新相Mg2Si和针状新相Al11Nd3,促使β相成均匀连续网状结构。添加Si元素,增加了β相含量,Mg2Si相与β相形成屏障保护α-Mg基体;添加Nd元素,β相含量减少,抑制了α-Mg基体与β相之间的微电偶腐蚀,从而提高了Mg15Al合金的耐腐蚀性。     

Mg_2Si及Si粒子在Al-Mg-Si合金晶间腐蚀中协同作用机理的多电极偶合研究

通过测定Al-Mg-Si合金晶界各组成相的极化曲线及不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金晶界组成相(AlMg_2Si及Al-Mg_2Si-Si)间的动态电化学偶合行为,研究了不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金的晶间腐蚀机理。研究表明,晶界Si电位比其边缘Al基体正,在整个腐蚀过程中作为阴极导致其边缘Al基体的阳极溶解。晶界Mg_2Si电位比其边缘Al基体负,在腐蚀初期将作为阳极而发生阳极溶解;由于Mg_2Si中活性较高元素Mg的优先溶解,不活泼元素Si富集,致使Mg_2Si电位正移,甚至与其边缘Al基体发生极性转换,导致其边缘Al基体的阳极溶解。Mg/Si1.73的Al-Mg-Si合金晶界只存在不连续分布的含Mg、Si的析出相,不能在晶界形成连续腐蚀通道,合金不表现出晶间腐蚀敏感性。Mg/Si1.73的Al-Mg-Si合金晶界同时析出含Mg、Si析出相和Si粒子;腐蚀首先萌生于Mg_2Si相;而后,Si粒子一方面导致其边缘无沉淀带严重的阳极溶解,另一方面通过加速Mg_2Si和晶界无沉淀带的极性转换,协同促进了Mg_2Si边缘无沉淀带的阳极溶解,即腐蚀沿晶界Si粒子及Mg_2Si粒子边缘的无沉淀带发展。Si粒子促进了腐蚀的发展,导致合金表现出严重的晶间腐蚀敏感性。     

微量Y对Mg-5Sn-1Si镁合金组织的影响

研究了稀土Y变质(0%～0.8%,质量分数)对Mg-5Sn-1Si合金显微组织的影响。通过XRD和SEM分析了该合金的组织和相组成。结果表明,受成分过冷的作用,适量Y能有效细化铸态组织。随着Y含量从0.2%增加到0.8%,生长抑制因子GRF值从Mg-5Sn-1Si-0.2Y的16.94增大到Mg-5Sn-1Si-0.8Y的17.96,枝晶臂间距平均尺寸从不含Y的Mg-5Sn-1Si合金的23.7μm减小至Mg-5Sn-1Si-0.8Y合金的12.5μm,减小了约47%。由于Y元素在Mg_2Si表面的偏聚,Mg-Y二元相或是Mg-Si-Y三元相将在Mg_2Si和α-Mg前沿析出,抑制了共晶Mg_2Si的异向生长,使复杂汉字状的Mg_2Si转变为棒状组织。当Y含量达到0.8%时,Y元素对Mg_2Si变质效果最佳。通过XRD和SEM分析了该合金的相组成,合金由α-Mg基体、Mg_2Sn、Mg_2Si和少量的Mg_(24)Y_5和Mg Si Y组成。使用CASTEP软件包基于第一性原理,计算了三种Mg Si Y晶胞结构的结合能E_(coh),计算结果与Mg_2Si结合能的对比,证实了Mg Si Y存在的可能性。     

高含量自生Mg_2Si/Mg-9Al复合材料组织与形成机理

在Mg-9Al合金中添加3%~9%的Si,采用高频感应加热熔炼、随炉冷却凝固,获得了Mg_2Si含量高达10%~30%的Mg-9Al基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析及差热分析(DTA),研究了复合材料的凝固组织与形成机理。结果表明,复合材料都是由Mg_2Si、Mg17Al12和α-Mg等3种相组成,而Mg_2Si和Mg17Al12含量随Si含量增加而增加;复合材料凝固过程中,首先析出初生Mg_2Si,之后形成Mg+Mg_2Si共晶组织,共晶Mg_2Si依附初生Mg_2Si相生长而不形成汉字状Mg_2Si相;随着Si含量增加,Mg-9Al基体中Al含量逐渐增加,凝固行为也随之变化。     

合金元素在铝合金汽车结构件铸件的研究现状

汽车结构件常用铸造铝合金主要分为Al-Si系和Al-Mg系,综述了添加合金元素提高合金性能的常用手段。对于Al-Si系铸造铝合金,Si不仅可以提高铸造性能,还可以抑制针状Al_5FeSi相的形成;Mg和Cu是主要的强化元素,可以形成Mg2Si相、Al_2Cu相和Q-Al_5Cu2Mg8Si6相;Mn和Mo主要抑制针状富铁相生成;V、Ti和Zr可以细化晶粒,从而提高力学性能。对于Al-Mg系铸造铝合金,当Si含量较高时,如Magsimal誖-plus(Al Mg6Si2MnZr)合金,Mg2Si相为主要强化相,为了避免针状富铁相的生成,Fe含量要求极低;当Fe含量较高时,如Castaduct誖-42(Al Mg4Fe2)合金,主要依靠Mg元素固溶在Al基体,并形成Al-Fe共晶相提高合金强度,Si元素为杂质元素,可以减少针状Al-Fe-Si相的生成。     

铸态Mg-Sn-Si-Sr合金的显微组织与力学性能

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)分别研究Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1,2)和Mg-5Sn-ySi-2Sr(y=1,2)合金的相组成和显微组织,采用力学性能试验机测定合金的拉伸性能。结果表明:Mg-Sn-Si-Sr系合金组织由α-Mg、MgSnSr、Mg2Sn、Mg2Si相所组成。Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加,加入Sr元素会促进MgSnSr相的形成,抑制相界上Mg2Sn相的析出。Sn和Sr均能够细化Mg2Si相。当Sr含量由0.5%提高到2%(质量分数)后Mg2Si和Mg2Sn相均能得到显著细化,从而显著提高合金的抗拉强度与屈服强度。     

Mg-12Al-12Zn-xSi合金的显微组织与力学性能

研究了Si含量对铸态Mg-12Al-12Zn-x Si(x=1,2,4;wt%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入Si元素后,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg2Zn11相组成;随Si含量从1%增加到4%,合金中的Mg2Si颗粒从少量的多边形块状、花瓣状转变为大量的多边形块状、条棒状,最后转变为多边形块状和粗大的骨骼状;且Si含量为2%时,Mg2Si相颗粒呈相对弥散分布;此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率达到最大值。合金的室温拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Sn元素对生物医用镁合金Mg-4.5Zn-Sn显微组织和耐蚀性能的影响

采用金属模铸造法制备Mg-4.5Zn-xSn(x=0,1,2,3,4,mass%)合金。利用X-射线衍射仪、扫描电镜、电化学方法和浸泡实验研究Sn元素含量对Mg-4.5Zn合金显微组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Mg-4.5Zn合金组织由α-Mg和粗大的(α-Mg+Mg_7Zn_3)共晶体组成;加入2 mass%Sn时合金中生成了少量的Mg_2Sn相,(α-Mg+Mg_7Zn_3)共晶体变为球状,弥散分布在枝晶界上;当Sn含量超过2 mass%时,随着Sn含量的增加Mg2Sn相数量增多、并长大粗化,部分(α-Mg+Mg_7Zn_3)共晶体转变为三角形状;合金耐蚀性能随Sn含量的增加先变好后变差,Mg-4.5Zn-2Sn合金耐腐蚀性能最好,具有最小的自腐蚀电流密度(149μA·cm~(-2))以及最大的电荷转移电阻(100.3Ω·cm-2)和腐蚀膜层扩散电阻(33.88Ω·cm~(-2))。     

合金元素对Al-Mg-Si系抗菌铝合金组织与性能的影响

概述了合金化元素Mg、Si、Cu、Ag、Zn、Ti、稀土等合金元素对Al-Mg-Si系抗菌铝合金组织与性能的影响。Mg、Si元素能够在Al-Mg-Si系抗菌铝合金中生成Mg_2Si相,提高合金的强度、硬度;Cu可改变Al-Mg-Si系抗菌铝合金的相析出序列,并可能形成新相(θ、Q、S)与Mg_2Si相共同作用改善合金的性能;Ag、Zn、Ti、稀土等合金化元素在改善Al-Mg-Si系抗菌铝合金性能的同时,进一步提高合金的抗菌性。     

Mg含量对汽车发动机缸体用Al-Si-Cu合金微观组织和力学性能的影响

熔炼制得不同Mg含量的汽车发动机缸体材料Al-Si-Cu合金,以实验制得的合金为研究对象,研究了Mg元素含量对其微观组织、力学性能的影响。结果表明:汽车发动机缸体材料Al-Si-Cu合金中加入一定量的Mg能显著提高铸态及T6态合金的抗拉强度、硬度;随着Mg含量的增加,合金中开始产生Mg_2Si相,Mg_2Si相强化了合金的抗拉强度与屈服强度;但过多Mg元素将不能全部溶入基体,产生较粗大的Mg_2Si脆性相,降低合金抗拉强度及硬度,试验合金中加入0.4%Mg的合金力学性能最佳;随着冷却速率的增加,合金抗拉强度、屈服强度和硬度均增加。     

添加合金化元素对铸态Mg-Sn-Ca合金的显微组织和力学性能的影响

在铸态Mg-Sn-Ca （TX系列）合金中添加不同含量的Sn、Ca、Al、Si和Zn等合金化元素,研究其在25~250°C温度范围内的压缩强度和显微组织变化。当合金中Sn/Ca质量比到达2.5时,在晶界处有Mg2Ca相生成;而当Sn/Ca质量比为3时,合金基体中只有CaMgSn相存在。当Sn/Ca质量比在2.5以上时,合金的压缩强度随着温度的升高而降低,在100~1750°C保持基本不变,这主要是由于生成的Mg2Ca相的强化作用所致。然而,当Sn/Ca质量比为3时,合金的强度较低,且随着温度的升高而下降更快。在这些合金中,Mg-3Sn-2Ca合金的强度最高。向其中添加0.4%Al会导致其强度增加,然而同时添加Si会导致强度下降。同样地,添加Zn也能够提高合金的强度,而同时添加Al会导致强度下降。导致合金强度变化的原因与合金中生成的各种金属间化合物有关。     

Si对铸造Mg97ZnY2合金组织及性能的影响

采用普通铸造法制备了Si增强的Mg97ZnY2合金,研究了不同Si含量对Mg97Zn1Y2合金组织及力学性能的影响,利用光学显微镜(OM)观察金相组织,XRD分析了加入微量Si的Mg97ZnY2合金组织及相组成,测试了合金硬度和室温拉伸力学性能。结果表明:加入一定量Si后,Mg97Zn1Y2合金组织中形成颗粒状Mg_2Si相及亚稳定Mg_5Si_6相,在凝固过程中富集于固-液界面前沿,阻碍α-Mg树枝晶的自由长大,从而细化合金铸态组织;随着Si的含量增加,合金的硬度不断提高,当含量为1.8%时,合金的硬度达到95.5 HV,提高了18.5%;加入0.2wt%Si的Mg97ZnY2合金抗拉强度和伸长率均高于铸态Mg97ZnY2合金,抗拉强度达到220 MPa,伸长率为10%,其抗拉强度增加了24%,伸长率增加了37%。