Mg-6Zn-1Y-Zr镁合金的组织与性能研究

Mg-6Zn-1Y-Zr镁合金在热锻或热挤压过程中发生了动态再结晶.合金组织细化,但不均匀,平均晶粒尺寸约10 μm.挤压态材料经350℃×30 min再结晶退火转变为等轴细晶组织,平均晶粒尺寸已达到5μm左右.合金在变形处理后有新的第二相析出,且合金的力学性能有很大提高.其中锻态Mg-6Zn-1Y-Zr合金的σb达到265 MPa,σ0.2达155 MPa,挤压态合金的σb达到330 MPa,σ0.2达185MPa.     

CaO对AZ31变形镁合金微观组织和力学性能的影响

通过向AZ31合金中加入不同含量的CaO,在均匀化处理后进行热挤压,研究CaO添加量对挤压态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CaO与AZ31熔体发生反应,并生成Al2Ca相;CaO的添加有效细化AZ31镁合金挤压前后的微观组织;合金的力学性能随CaO含量的升高而逐渐提高,当CaO添加量为1%时,屈服强度和抗拉强度分别达到219 MPa和311 MPa,与AZ31合金相比分别提高了28.6%和17.3%。添加CaO带来的再结晶程度升高和晶粒细化,是强度改善的主要原因。     

ZM81-xSn (x = 0, 2, 4, 6, 8 and 10)变形镁合金的组织演变和力学性能

通过对不同Sn含量的ZM81合金的微观组织和力学性能的测得,研究了Sn在ZM81合金中的存在形式和作用机制及不同添加量对合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Sn元素主要以Mg2Sn共晶相形式存在,能够细化铸态组织;热挤压过程中,Sn添加能够起到抑制动态再结晶和晶粒细化的作用;T6处理,尤其是双级时效,能显著提升挤压态合金的力学性能,其中ZM81-4Sn合金具有最佳的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为416MPa、393MPa和4.1%。实验合金高强度主要源于MgZn2和Mg2Sn析出相的双重时效强化效果;相比单级时效,双级时效态合金的析出相细小弥散,因此其力学性能更优。     

ZM81-xSn变形镁合金的组织演变和力学性能（英文）

通过对不同Sn含量ZM81合金的微观组织和力学性能表征,研究了Sn在ZM81合金中的存在形式和作用机制及不同添加量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Sn元素主要以Mg2Sn共晶相形式存在,能够细化铸态组织;热挤压过程中,Sn添加能够起到抑制动态再结晶和晶粒细化的作用;T6处理,尤其是双级时效,能显著提升挤压态合金的力学性能,其中ZM81-4Sn合金具有最佳综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为416 MPa、393 MPa和4.1%。实验合金高强度主要源于Mg Zn2和Mg2Sn析出相的双重时效强化效果;相比单级时效,双级时效态合金的析出相更细小弥散,因此其力学性能更优。     

不同变形工艺对Mg-5Zn-1Y合金组织及性能的影响

研究了Mg-5wt%Zn-1wt%Y合金在热挤压和热轧两种变形过程中组织及性能的变化。结果表明,两种变形工艺均能细化合金组织,提高合金性能。热轧后合金获得了20~30μm均匀的晶粒和少量孪晶,合金的抗拉强度为291.4 MPa,断后伸长率为10.9%;而经过热挤压后的再结晶晶粒尺寸可达2μm,有部分未再结晶区域存在,合金的抗拉强度可达368.8 MPa,断后伸长率为13.4%。较高的强度源于极其细小的再结晶晶粒及弥散分布的第二相。     

热轧变形对AZ40Mg合金晶粒细化与力学性能的影响(英文)

以热挤压材为坯料,经多道次热轧制备AZ40Mg合金板材。研究热轧变形对合金组织、力学性能与断裂行为的影响。结果表明:随着热轧道次的增加,通过动态再结晶,材料的组织均匀性得到逐步改善,晶粒尺寸持续细化。相应地,热轧板材的力学性能与挤压态坯料相比得到显著改善。经过5道次以上热轧制备的AZ40Mg合金板材,其平均晶粒尺寸细化到10μm以下,轧向及横向的室温拉伸屈服强度与伸长率均可分别达到175MPa和20%以上。     

连铸AZ31镁合金的热挤压变形组织与性能(英文)

文章研究了电磁连铸AZ31镁合金经热挤压变形后的微观组织和力学性能。结果表明,挤压过程中的动态再结晶能够显著细化晶粒,局部细晶区的平均晶粒为2μm。与铸态合金相比,挤压后的AZ31镁合金具有更细小的晶粒和更均匀的微观组织。挤压变形后产生强烈的基面织构;挤压后材料的力学性能显著提高。屈服强度、抗拉强度和断面收缩率随着挤压比的增大而增大。挤压比为25时,屈服强度、抗拉强度和断面收缩率分别为259MPa,357MPa和30.5%,比铸态合金分别提高了86.33%,64.52%和67.40%。随着挤压比的增大,晶粒细化效果更为明显,微观组织更均匀。断口形貌分析表明,挤压变形后材料由韧脆混合型断裂,转变为韧性断裂。     

Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的显微组织、织构、力学性能

对Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,Nd元素的加入部分取代了W相（Mg₃Zn₃Y₂）中的Y元素,形成了新的第二相Mg₃Zn₃(Y, Nd)₂。热挤压后观察到由细小的等轴再结晶晶粒和粗大的细长未再结晶晶粒组成的典型双峰结构。Nd元素的加入促进了热挤压过程中的动态再结晶,随着Nd含量的增加,动态再结晶率增加,挤压态合金的整体织构强度减弱。Nd的加入细化了晶粒并改善了合金的力学性能。添加0.5%（质量分数）Nd时,挤压态合金表现出高强度和高塑性的良好结合：屈服强度为362 MPa,极限抗拉伸强度为404 MPa,延伸率为10.2%。时效处理后合金的抗拉伸强度进一步提高,峰值时效极限抗拉伸强度可达421 MPa。合金的高强度主要归功于超细再结晶晶粒和析出强化。     

差温挤压工艺对Mg_(96.32)Gd_(2.5)Zn_1Zr_(0.18)合金显微组织和力学性能的影响

通过OM、SEM显微组织分析以及室温拉伸测试研究了不同热挤压模具温度(320~420℃)对差温挤压的半连续铸造Mg_(96.32)Gd_(2.5)Zn_1Zr_(0.18)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:热挤压后合金发生回复和动态再结晶,具有双峰组织特征。随着模具温度升高,再结晶程度增加,双峰组织特征降低,晶粒尺寸增加,长周期堆垛有序结构数量减少。模具温度为320℃的挤压态合金达到最佳的力学性能:抗拉强度418 MPa,屈服强度383 MPa,伸长率7.1%。     

Mg-x%Zn-1%Mn（x=4,5,6,7,8,9）变形镁合金的组织演变和力学性能

研究不同Zn含量的Mg-x%Zn-1%Mn（x=4,5,6,7,8,9）变形镁合金经热机械处理后的显微组织和力学性能的演变。在热挤压过程中,显微组织经动态再结晶得以充分细化。随着Zn含量的增加,动态再结晶晶粒有长大的趋势,然而,随之增加的第二相流线阻碍其长大。固溶处理使动态再结晶晶粒快速长大,但高Zn含量会阻碍晶界迁移,从而使最终的晶粒较为细小。在单级时效过程中,与基体共格的MgZn2弥散相会从过饱和固溶体中析出;在双级时效时,预时效过程中析出的大量纳米尺度的GP区为第二级时效过程中MgZn2相的析出提供了有效的异质形核核心,从而使该强化相的弥散度增加。挤压态试样的力学性能对Zn含量的变化不敏感,抗拉强度在300-320MPa之间波动,伸长率在11%-14%之间波动。时效态试样的强度随着Zn含量的增加以抛物线形式增加,单级时效态试样的抗拉强度从278MPa增加到374MPa,而双级时效态试样的抗拉强度从284MPa增加到378MPa,但所有试样的伸长率都小于8%。当Zn含量超过其在Mg-Zn二元合金体系中的最大固溶度（约6.2%）后,合金的强度增加缓慢但伸长率却迅速降低。因此,含6%Zn的Mg-Zn-Mn合金具有最佳的力学性能,即经过单级和双级时效后,合金的抗拉强度分别为352MPa和366MPa,伸长率分别为8%和5%。     

添加微量Sc、Zr对超高强铝合金微观结构和性能的影响

采用低频电磁铸造技术制备Al-9Zn-2.8Mg-2.5Cu-x Zr-y Sc（x=0,0.15%,0.15%;y=0,0.05%,0.15%）合金,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分别对其均匀化、热挤压态、固溶态和时效态的组织与性能进行对比分析。结果表明：添加微量Sc和Zr,会在凝固过程中形成初生Al3（Sc,Zr）,可显著细化合金铸态晶粒;均匀化时形成的次生Al3（Sc,Zr）粒子可以强烈钉扎位错和亚晶界,有效抑制变形组织的再结晶,显著提高合金的力学性能。与不含Sc、Zr的合金相比,含0.05%Sc和0.15%Zr的合金经固溶处理和峰值时效处理后其抗拉强度和屈服强度分别提高172 MPa和218 MPa,其强化作用主要来自含Sc、Zr化合物对合金起到的亚结构强化、析出强化和细晶强化。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

热挤压及时效对Mg-Zn-Si-Ca镁合金显微组织和力学性能的影响

为了提高镁合金的塑性变形能力,促进镁合金的应用,对均匀化退火后的Mg-6Zn-Si-0.25Ca镁合金进行热挤压及随后的时效处理,研究了热挤压过程中挤压工艺参数对材料显微组织与力学性能的影响.结果表明,Mg-6Zn-Si-0.25Ca镁合金热挤压时发生了动态再结晶,晶粒显著细化,力学性能大幅提高.挤压后的合金晶粒内部出现大量孪晶组织,随挤压温度升高,孪晶组织减少.时效处理可以进一步提高合金的力学性能.在挤压比为10时,合金经320℃挤压及190℃×8h时效处理后,Mg-6Zn-Si-0.25Ca镁合金抗拉强度达到385MPa,伸长率可达到11％.     

冷轧及退火对LA141镁锂合金组织及性能的影响

对热挤压LA141镁锂合金进行了冷轧和退火处理,研究了不同冷轧变形量及退火工艺对轧板显微组织及力学性能的影响。结果表明,热挤压态的LA141镁锂合金可进行大变形量的冷轧,最大变形量可达95%。随着变形量的增加,加工硬化程度增加以及晶粒细化使合金的抗拉强度升高,抗拉强度最高达到253.4 MPa,而伸长率由于晶粒细化作用程度不同而呈现先降低后升高再降低的趋势。退火后,合金发生回复和再结晶,其抗拉强度下降,在250℃×1h工艺下,合金发生完全再结晶,晶粒细小,具有较高的强度和伸长率。     

不同挤压比Mg–Sn–Zn–Ca合金的显微组织和力学性能（英文）

研究挤压比对Mg-6Sn-2Zn-1Ca (TZX621,质量分数,%)合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,挤压态TZX621合金中发生不完全再结晶;当挤压比从6增大至16,未再结晶晶粒的相对含量和再结晶晶粒的平均尺寸均降低,基面织构强度也随之弱化。热挤压过程中,粗大Ca Mg Sn相发生破碎,细小Mg2Sn相则在α-Mg基体中析出。挤压比为16时,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率达到226.9 MPa、295.6 MPa和18.1%,与挤压比为6时相比分别提高了36.0%、17.7%和13.5%。     

往复挤压Mg-4Al-4Si镁合金的显微组织与力学性能

研究往复挤压对Mg-4Al-4Si(AS44)合金显微组织和性能的影响。结果表明:往复挤压显著地细化晶粒,改善组织的均匀性;往复挤压4道次和8道次后,Mg2Si颗粒尺寸由铸态下的约120μm分别减小至3和2μm,α-Mg基体晶粒尺寸由铸态下的约50μm分别减小至9和8μm,形成了较为细小、弥散分布的Mg2Si颗粒和细小的等轴晶组织。合金的力学性能随往复挤压道次的增加而显著提高,挤压8道次时,合金的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251.7 MPa、210.5 MPa和14.8%,与铸态合金相比,上述力学性能指标分别提高了131.3%、191.1%和469.2%;挤压态合金拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

Si对往复挤压Mg-Al-Si再结晶组织和力学性能的影响

利用往复挤压细化了Mg-4Al-2Si、Mg-4Al-4Si和Mg-6Al-6Si合金组织,分析了Si含量对合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着Si含量增加,基体晶粒和Mg2Si颗粒粗化,拉伸强度降低。基体组织细化受Mg2Si相的形态和均匀性控制,为再结晶和Mg2Si相阻碍晶界移动的复合机制,力学性能主要由基体晶粒尺寸决定。     

Si和Ti对高性能Cu-15Ni-8Sn合金在热变形过程中动态再结晶的作用（英文）

采用不同变形条件(变形温度750～950℃、应变速率0.001～10 s~(-1))的热压缩试验研究微量元素Si和Ti添加对Cu-15Ni-8Sn合金动态再结晶的作用。结果表明,添加Si和Ti对热变形过程中的动态再结晶具有显著的作用。添加的Si和Ti可以形成Ni_(16)Si_7Ti_6相,Ni_(16)Si_7Ti_6相促进低角度晶界向高角度晶界转变,因此,促进动态再结晶的形核过程;同时,Ni_(16)Si_7Ti_6相产生的钉扎作用抑制再结晶晶粒的长大。基于动态再结晶行为建立热加工图以优化合金的热变形工艺参数。在最优工艺参数下制备具有细小晶粒组织的热挤压态Cu-15Ni-8Sn合金,其伸长率达到30%,抗拉强度达到910 MPa。     

MB26合金的静态与动态再结晶

研究了热挤压态ＭＢ２６镁合金的静态与动态再结晶过程。结果表明该合金静态再结晶很难完成,而动态再结晶却能在短时间内获得等轴细晶组织。其再结晶粒尺寸比静态再结晶的均匀细小。再结晶为该合金的超塑变形提高了组织条件。     

Mn含量对Al-Mg合金板材组织与性能的影响

通过拉伸试验和扫描电镜/能谱以及金相分析,研究了Mn含量对Al-Mg合金均匀化组织、退火后的力学性能及显微组织的影响。研究表明,两种成分合金均匀化组织中弥散相多为近等轴状粒子,尺寸约1μm,低Mn含量合金均匀化组织中弥散相数量少于高Mn合金均匀化组织中的弥散相;经480℃×10 s退火后高Mn含量和低Mn含量合金屈服强度分别为113 MPa和84 MPa,断后伸长率分别为23%和26%,退火再结晶平均晶粒大小分别为17μm和27μm。提高合金中Mn含量,板材强度增大,伸长率降低,退火再结晶晶粒尺寸减小;延长退火保温时间,两种合金屈服强度都有所降低,合金显微组织再结晶晶粒随着退火保温时间延长逐渐增大,伸长率逐渐增加。