含二十面体准晶相的铸态Mg-Zn-Y合金阻尼性能的研究

采用传统铸造方法制备Mg-Zn-Y合金,基于典型的含二十面体准晶相的Mg93Zn6Y1合金,研究了铸态Mg-Zn-Y合金的枝晶形貌与其阻尼性能的关系。通过控制浇注温度,搅拌速度和搅拌时间,获得不同参数下的合金的枝晶形貌。结果表明,铸态Mg93Zn6Y1的显微组织主要由α-Mg树枝状晶体和二十面体准晶相组成。搅拌后,初始α-Mg树枝状晶体逐渐具有分形特征,且其尺寸变化,从而影响合金的阻尼能力。本文详细讨论了这一机制。     

Mg70Zn28Y2合金凝固过程、凝固组织及包晶反应初生相研究

采用XRD，SEM，EDX，TEM，DTA等试验分析手段及快淬方法对MgToZn28Y2准晶合金凝固过程、凝固组织以及对和准晶形成相关的包晶反应初生相进行了研究。Mg70Zn28Y2合金铸态组织由α-Mg枝晶，Mg7Zn3基体相和二十面体准晶相组成。在铸态Mg-Zn-Y合金中观察到了完美的呈5次旋转对称性的平衡态准晶晶体外形。Mg70Zn28Y2合金凝固过程中准晶由包晶反应生成。差热分析显示包晶反应初生相在563℃形成，准晶形成的温度为416℃。能谱分析结果显示包晶反应初生相的成分为Mg22.94Zn55.73Y21.33。通过快淬方法保留的包晶反应初生相呈现粗大枝晶状。然而，通过背散射图片中所观察到准晶中的残留包晶初生相尺寸较小。     

固溶处理对含准晶相Mg93Zn6Y1合金显微组织及性能影响

通过光学显微镜、扫描电镜分析了铸态及固溶处理态Mg93Zn6Y1合金的显微组织,并利用EDS、XRD进行了物相分析。结果表明,铸态Mg93Zn6Y1合金的显微组织主要由α-Mg相和准晶相(Mg3Zn6Y1)组成。此外,差热分析(DTA)用来分析其相变,得到Mg93Zn6Y1合金合适的固溶温度为430℃。研究发现固溶处理后,Mg93Zn6Y1合金中准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。通过阻尼性能测试以及腐蚀速率测试,发现固溶处理可以较好地改善Mg93Zn6Y1合金的阻尼性能以及耐蚀性能。     

Mg-Zn-Y三元合金富Mg区凝固组织及二十面体准晶相形貌

通过常规凝固方法在Mg28Zn2Y三元合金中的富Mg区获得了二十面体稳定准晶相。Mg28Zn2Y三元合金铸态组织中存在α-Mg相，Mg7Zn3相和二十面体准晶相。该合金的准晶形貌有两种：一种为尺寸较大、具有五次对称性的花瓣状；另一种为尺寸稍小、对称性不太明显的团状。五次对称性的花瓣状形貌是二十面体准晶，是按其特有的五次对称轴的择优方向自由生长所致。冷却速率直接影响合金凝固过程中准晶熟化时间。熟化时间越长，越容易使准晶花瓣端部粗化以及在端部发生分又。端部的分叉容易使得花瓣准晶破碎，破碎的准晶游离到低温相中，在界面能的作用下形成多边形形貌。     

普通凝固Mg-Zn-Y合金中的准晶相

采用普通凝固技术制备了镁合金稳定态准晶相.通过光学显微镜、X射线衍射、扫描和透射电子显微分析,确定了准晶的组织、相成分及结构.实验结果发现:Mg-Zn-Y三元合金在室温冷却过程中,准晶相直接从液相形核、长大;当合金成分为Mg74Zn25Y1时,凝固组织为MgZn基体相、析出相为α-Mg固溶体及二十面体Mg30Zn60Y10准晶相;当x(Y)为2%、3%时,合金中出现共析组织.     

Cu对Mg-Zn-Y合金组织和力学性能的影响

以Mg93Zn6Y1合金作为研究对象,主要研究了Cu对铸态Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响。结果表明,Cu的引入使得Mg93Zn6Y1合金的铸态组织得到显著细化。铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金中的共晶组织[α-Mg+I-Mg3Zn6Y相+MgZnCu相(Laves相)]呈连续网状分布在枝晶和晶界间。合金的室温和高温(200℃)力学性能均得到提高。室温和高温下,铸态Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的抗拉强度和伸长率分别为178 MPa、3.8%和153 MPa、10.6%,相比基本合金,分别提高了10.5%、40.7%和26.4%、49.3%。     

脉冲磁场对Mg-Zn-Y合金组织及力学性能的影响

在Mg93Zn6Y1合金凝固过程中施加脉冲磁场处理,主要研究了放电电压对Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响。结果表明,施加脉冲磁场对Mg93Zn6Y1合金凝固组织中的初生α-Mg相和准晶相均具有显著的细化效果。随着放电电压的增加,初生α-Mg相尺寸逐渐减小,其形貌由粗大枝晶状逐步转变为细小花瓣状和颗粒状。同时,准晶相也得到逐步细化,其形貌由粗大的连续网络状转化为不连续状和颗粒状,平均宽度和平均面积比分别由26μm和32%减小至10μm和14%。随着放电电压的增加,Mg93Zn6Y1合金的力学性能显著提高。当放电电压为300V时,Mg93Zn6Y1合金的抗拉强度和伸长率分别为172.1 MPa和1.6%,相比未处理合金提高了71.2%和60.0%。     

Y对常规凝固Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

采用常规凝固技术制备了Mg-45Zn-xY(x=1.0,4.0,5.5,8.0,质量分数,%)合金。利用SEM、EDS、OM、TEM、XRD、DSC和硬度测试技术研究了Y对Mg-45Zn-xY系合金组织及性能的影响,同时对准晶相(I-phase)的形成机制进行了分析。结果表明:合金组织主要由α-Mg颗粒或枝晶、花瓣状的Mg3Zn6Y准晶相、层片状的(I-phase+α-Mg)共晶组织以及Mg7Zn3相组成;准晶相形貌、含量及分布与Y含量密切相关,随着Y含量的增加,花瓣状准晶相含量逐渐增加,当Y含量为5.5%时,花瓣状准晶相含量最多,合金的硬度达到最大值,HB为1557 MPa,当Y含量为8.0%时,合金中的花瓣状准晶相消失;准晶以层片状共晶组织和花瓣状形式存在,花瓣状的特殊形貌是正二十面体沿五次轴方向生长的结果。     

准晶Ⅰ-相增强Mg-Zn-Y-Zr合金组织与力学性能研究

采用普通凝固制备了准晶Ⅰ-相增强的Mg-Zn-Y-Zr合金。保持Zn/Y(at%)不变,通过Zn、Y含量变化研究准晶Ⅰ-相对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金由枝晶状α-Mg和枝晶间分布的Ⅰ-相以及层片状的α-Mg/I-phase共晶组织组成。随着Zn、Y含量的增加,合金中的准晶Ⅰ-相以及层片状α-Mg/I-phase共晶组织逐渐增多,但合金的晶粒尺寸明显减小;铸态合金的硬度和抗拉强度随Zn、Y含量的增加而增加,拉强度达到216 MPa,伸长率随Zn、Y含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,拉伸断口为准解理断裂。     

压力对挤压铸造Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响(英文)

采用挤压铸造工艺制备Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料,研究挤压压力对此复合材料显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:挤压铸造工艺是细化晶粒的有效方法,复合材料由α-Mg基体、β-Mg17Al12相以及二十面体Mg3Zn6Y准晶相(I相)组成,且随着挤压压力的增大,β-Mg17Al12相以及Mg3Zn6Y准晶颗粒含量增加,基体晶粒进一步细化,α-Mg树枝晶向等轴晶转变;当挤压压力为100 MPa时,极限抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3 MPa和9.2%,拉伸断口出现大量韧窝;准晶增强AZ91D镁基复合材料的强化机制主要为细晶强化和准晶颗粒强化。     

LPSO相增强铸态Mg_(92)Zn_4Y_4和Mg_(92)Zn_4Y_3Gd_1合金组织与性能分析（英文）

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明:Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了αMg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50μm降至10μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为α-Mg固溶体+Mg12Zn Y+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为α-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639W·(m·K)-1。     

Ti含量对铸态Mg93Zn6Y1合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了Ti含量对铸态Mg93Zn6Y1合金凝固组织和力学性能的影响.结果 表明,添加Ti能够显著细化铸态合金的凝固组织.随着Ti含量的增加,合金中初生α-Mg相的晶粒尺寸先减小后增加,准晶相的形貌由连续网状转变为不连续网状,合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低.当添加0.4 at...     

GPa级超高压下Mg-6Zn-1Y合金晶体形态及凝固组织分析

利用扫描电镜（SEM）并配合能谱（EDS）、XRD研究了超高压凝固下Mg-6Zn-1Y合金晶体形貌和凝固组织。结果表明：GPa超高压下凝固,随着凝固压力的增大,α-Mg晶体形态由1.03×0-9 GPa(常压)下的树枝晶→细树枝晶→柱状树枝晶→粒状“胞晶”的转变,固/液界面趋于稳定。1.03×10-9 GPa下实验合金的凝固组织由α-Mg相、I-Mg3Zn6Y和S-Mg43Zn4Y3相3相组成,2~6 GPa下实验合金的凝固组织由α-Mg、I-Mg3Zn6Y和S-Mg43Zn4Y3相和高Y含量的Mg-Zn-Y三元相4相组成     

Mn对Mg—Zn—Y合金中准晶相凝固组织形貌的影响

讨论了Mn对镁基准晶中间合金中三维二十面体球形准晶相形成过程的影响。研究表明：当在Mg-Zn-Y基准晶中间合金熔体中加入一定量的Mn元素后，在常规铸造条件下的结晶凝固过程中，完全可以改变Mg-Zn-Y基准晶中间合金中准晶的形成过程，获得稳定的均一二十面体初生Mg45Zn47Y5Mn3准晶相，避免了十面体准晶相的出现，改变了准晶相最终的形貌，由于Mn的加入，使初生准晶相的颗粒尺寸明显变小，使之由尺寸为60gm～80gm的花瓣状变成尺寸为≤20gm的球形状。Mn的加入，降低了镁基准晶中间合金的生产成本，为工业化生产提供了便利条件。     

热处理对挤压铸造Mg93YZn6合金组织和性能的影响

采用挤压铸造法制备了Mg93YZn6合金,并对其进行高温热处理,分析了铸态和热处理态的Mg93YZn6合金的微观组织、显微硬度和力学性能。结果表明,该合金的挤压铸造和热处理后的组织中均只有α-Mg基体相和准晶I相生成。经500℃×4h热处理后,合金中的准晶相含量与铸态合金中变化不大。经550℃×2h热处理后,合金中的准晶相有所减少。与铸态合金相比,热处理后合金的硬度、抗拉强度和伸长率均提高。     

镁基准晶强化AZ91合金的研究

研究了采用传统机械搅拌法制备舍球形镁基准晶的AZ91镁合金,以及镁基准晶对AZ91镁合金的组织及性能影响。、利用普通凝固技术,在Mg—Zn—Y系;住晶中间合金中添加一定量的Ca或Mn元素,获得了含有球形二十面体准晶相的Mg—Zn—Y—Ca和Mg—Zn—Y—Mn;住晶中间合金。、结果表明：AZ91镁合金凝固结晶时形成粗大的树枝晶,β-Mg17A112相呈网状分布于晶界,分别加入3．4％Mg—Zn—Y—Ca和5．2％Mg—Zn—Y—Mn后,舍金的组织得到了很大的细化,β-Mg17A112相以小块状弥散分布于晶界。同时合金的室、高温拉伸力学性能有很大幅度的提升。     

超声处理对Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

在Mg_(93)Zn_6Y合金凝固过程中施加超声处理,主要研究超声功率对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,超声处理对Mg_(93)Zn_6Y合金铸态组织中的初生α-Mg和准晶相均具有显著的细化效果。随着超声功率增加,其细化效果逐渐加强,初生α-Mg相的形貌由粗大树枝晶状转变为细小花瓣状,准晶相由粗大的连续网络状转变为细小的孤岛状和颗粒状。当超声功率为600W时,合金的抗拉强度和伸长率分别达到215MPa和3.1%。相比未处理的合金,分别提升了51%和182%,表现出较好的综合力学性能。     

二十面体Zn_6Mg_3Y_1对AZ91D镁合金性能的影响

通过普通凝固技术获得5种含有二十面体准晶相Zn6Mg3Y1的Mg-Zn-Y合金,按质量比2∶5与AZ91D熔合制备实验合金。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察合金微观组织形貌;用扫描电镜附带的能谱分析仪(EDS)分析其微区化学成分;采用维氏硬度测试仪测试合金硬度;用热膨胀分析仪测定合金的热膨胀系数;模拟海洋环境下,测试合金的电化学腐蚀性能。结果表明:二十面体准晶相Zn6Mg3Y1的添加提高了AZ91D镁合金的硬度;降低了AZ91D镁合金的热膨胀系数,并表现出良好的高温热稳定性;AZ91D镁合金的抗腐蚀性能得到显著改善,腐蚀电流密度较AZ91D合金有1～2个数量级的提高。     

Mg-Zn-Y三元合金中二十面体准晶相生长形貌及其演化

采用常规凝固方法在Mg-Zn-Y三元合金系中获得了大体积分数的二十面体准晶。二十面体准晶相有2种典型形貌特征：一种为花瓣状，另一种为多边形形状。这是准晶在生长过程中形貌演化的结果。合金的成分和冷却速率是影响准晶形貌的主要岗素。准晶合金中生成的低温相越多，冷却速率越慢，准晶相生长的时间和空间条件越好，准晶相越容易由花瓣状演化成多边形状。准晶的形成有包晶反应参与，包晶反应是一种由初生固态相扩散控制的反应，因此，准晶在生长初期和最终形态其元素含量有明显差别，分析表明，准晶生长初期Mg元素含量偏低，Zn和Y元素含量偏高。     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.