固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、动态热分析仪和X射线衍射仪研究了固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明,铸态合金晶粒尺寸约121μm,晶界粗大且有MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相分布;固溶处理后,晶界处的MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相基本溶入基体;时效处理后,晶界处有少量的颗粒状MgZn和MgZn₂相析出。在低应变振幅区,铸态合金阻尼性能最好,在高应变振幅区,固溶态阻尼性能最好,固溶+时效态合金阻尼曲线的斜率最大;3种状态合金在低温区的阻尼峰均由晶界阻尼峰和位错阻尼峰叠加构成,固溶态和固溶+时效态合金在高温区的阻尼峰为弛豫型阻尼峰。     

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。     

Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的组织与性能

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的微观组织及物相进行了分析,并采用拉伸实验机在不同温度下对其进行了力学性能测试。结果表明:Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和Mg_(24)Y_5,Mg_(41)Sm_5和Mg_5Gd相组成,经过固溶处理后,稀土元素大部分被固溶进基体形成过饱和固溶体;Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃×10 h+225℃×12 h,此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为223.6 MPa、146.5 MPa和14.1%,表明合金具有较高的强度和良好的塑性,综合力学性能优异,其强化机制主要是析出强化;时效态Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金在150～250℃范围内强度变化不明显,性能稳定,特别适合在150～250℃服役条件下使用。随拉伸温度的升高,合金的断裂方式由脆性解理断裂向微孔聚集型韧性断裂转变。     

Mg-1Gd(Nd)-0.6Zr镁合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr镁合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能。结果表明,Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金平均晶粒尺寸小于Mg-0.6Zr合金的晶粒尺寸,由300μm分别细化为100μm和80μm左右,晶界上分别有少量的颗粒状Mg₅Gd相和不规则形状的Mg₄₁Nd₅、Mg₁₂Nd相。挤压态Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金出现了变形晶粒和动态再结晶晶粒构成的双峰组织,时效后双峰组织更加明显。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的力学性能最好,抗拉强度为201.71 Mpa,比挤压态高3.6%,比铸态高23%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高2%。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的伸长率为29.2%,比挤压态高4.3%,比铸态高46%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高15.4%。     

热处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金铸态、固溶态和时效态的显微组织均由α-Mg基体、Mg₅(Gd, Y, Zn)相和LPSO结构组成;合金经固溶和时效处理后的最大抗拉强度由铸态的187.96 MPa提高到241.93 MPa,提高了28.71%,伸长率由铸态的8.48%提高到13.91%,提高了64.03%;不同热处理状态下合金的拉伸断口形貌主要以脆性断裂为主。     

稀土元素Gd对Mg-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响

通过砂型铸造制备Mg-5Zn-0.6Zr和Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr合金,并通过XRD、OM、SEM和EDS以及拉伸试验研究合金化稀土元素Cd对Mg-5Zn-0.6Zr合金铸造组织和力学性能的影响.结果表明:合金Mg-5Zn-0.6zr铸态组织由a-Mg和MgZn2等合金相组成.经固溶处理后,共晶组织全部溶入基体,晶界消失;添加合金化元素Gd后,试验合金Mg-5Zn-Gd-0.6Zr的晶粒显著细化,晶界处析出Mg-Zn-Gd三元相,在晶界析出相的周围均有大量弥散的颗粒状析出物,经固溶处理后,晶界处仍有未溶的化合物存在,但连续网状的Mg-Zn-Gd三元相分解为孤立的颗粒状或者长条状;在铸态下,合金Mg-5Zn-0.6Zr的力学性能优于Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr.但经T4和T6态热处理后,合金Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr的屈服强度和延伸率优于Mg-5Zn-0.6Zr.随着温度的升高,合金Mg-5Zn-0.6Zr 的抗拉伸强度显著下降,而Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr的力学性能在高温区均优于Mg-5Zn-0.6Zr.     

时效温度对Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr合金组织与耐蚀性的影响

采用金属型铸造的方法制备了Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr锌合金，利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、电化学工作站和浸泡实验等研究了不同温度时效处理对其微观组织和耐蚀性的影响。结果表明：铸态锌合金的微观组织主要由η相(含Cu的Zn固溶体)、η+Mg₂Zn₁₁共晶体和少量的Zn-Zr化合物组成；随时效温度的升高，合金η相晶粒内析出的片状第二相数量先增加后减少，腐蚀速率呈先降低后增加的趋势；220℃时效处理的锌合金腐蚀速率最小，自腐蚀电流密度和模拟体液浸泡腐蚀速率分别为5.23μA·cm^-2和0.053 mm·year^-1,这可能是由于220℃时效处理后合金η相晶粒内析出的片状第二相的数量最多且分布均匀。     

Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能研究

研究了不同固溶处理工艺对Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。合金的铸态显微组织主要由α-Mg和(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1共晶相组成。510℃,4 h为最佳固溶处理条件,晶界附近的共晶相几乎全部溶于镁基体中,合金固溶态的室温抗拉强度为246 MPa,延伸率为11.3%。合金200℃时效析出序列为Mgssss→β’’(D019)→β’(bct)→β(fcc),峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到185 MPa和282 MPa,延伸率为6.1%。     

固溶处理对Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金组织和性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等方法,研究了不同固溶处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金铸态组织主要由α-Mg基体和共晶Mg24 Y5相组成,共晶相区域存在少量的方块相;固溶处理后,合金中方块相明显增多,且主要分布在晶界处;525℃×8 h为合金的最佳固溶工艺;铸态与固溶态合金的室温拉伸断裂方式有所不同,铸态合金总体呈准解理断裂,而525℃×8 h固溶处理后则为典型的穿晶解理断裂方式。     

热处理工艺对高真空压铸Mg–8Gd–3Y–0.4Zr镁合金组织及力学性能的影响

研究T4和T6热处理状态下高真空压铸Mg-8Gd-3Y-0.4Zr（质量分数,%）合金的微观组织、化合物含量、力学性能及断裂行为。铸态Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金微观组织主要由α-Mg和共晶Mg24（Gd,Y）5化合物组成。经固溶处理后,共晶化合物大量溶解于镁基体,合金主要含过饱和α-Mg及方块相。固溶合金中方块相的含量随固溶温度的升高而增大,力学性能也有所提高。根据微观组织结果,确定475℃,2 h为Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金最优固溶方案。合金的最佳屈服强度为222.1 MPa,延伸率可达15.4%。铸态,T4状态下和T6状态下合金的拉伸断裂模式为穿晶准解理断裂。     

Effect of Solution Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Sand-Cast Mg–9Gd–4Y–0.5Zr Alloy

Sand-cast Mg–9Gd–4Y–0.5 Zr(wt%) alloy was solution-treated at 500–565 ℃ in the time range of 0.5–30 h in air or vacuum to investigate its microstructure evolution and mechanical properties. The results showed that solution treatment temperature had a significant influence on the dissolving rate of eutectic phase and grain growth. Taken both of them into consideration, 510–520 ℃ was considered to be the optimum solution treatment temperature range for this alloy.It should be noted that the trace(0.4–0.9 vol%) and insoluble cuboid-shaped phase precipitated during solution treatment was identified to be YH2, of which the hydrogen was thought to come from both the melting and solution heating process.In addition, the 3D morphology and dissolving process of Mg24(Gd,Y)5 eutectic phases in the as-cast alloy were also discussed via in-situ observation under X-ray tomography.     

固溶处理冷却介质温度对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金时效组织及硬度的影响

以高稀土含量Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金为研究对象,利用SEM、EBSD和硬度等测试方法,研究不同固溶处理参数下,固溶处理冷却介质温度对合金时效组织和硬度的影响规律。试验结果表明,合金在520 ℃×24 h固溶处理条件下,其冷却介质温度对硬度及组织的影响最为显著,随着固溶冷却介质温度降低,硬度值逐渐增大。同时,固溶冷却介质温度越低,点状Mg₅(Gd,Y)相和片层相在时效中析出的数量越多。当固溶冷却介质温度较高时,时效过程中则以针状Mg₅(Gd,Y)相析出为主且层错相析出较少。此外,由于在低温或短时固溶处理下,合金的晶粒尺寸变化较小,在后续时效过程中细晶强化作用高于析出强化,所以合金的固溶冷却介质温度对时效组织及硬度影响较弱。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

多向强应变-时效下7075合金组织、拉伸及抗晶间腐蚀性能

通过OM、TEM、力学性能和晶间腐蚀测试等手段研究了7075铝合金经多向锻造和80 ℃×1260 min时效处理后的组织及性能变化,并着重分析了试样在不同状态下的抗晶间腐蚀性能。结果表明:试样经多向锻造和80 ℃×1260 min时效处理后,晶粒得到明显细化,强度大幅提升并使塑性保持良好,晶界的析出相呈不连续分布,抗晶间腐蚀性能得到改善。最终,试样的最佳综合性能为:抗拉强度640.25 MPa、伸长率16.59%、自腐蚀电流密度1.077×10^-4 A·cm^-2。     

时效时间对Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金组织及性能的影响

对真空熔炼制备的Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金在150 ℃分别时效2、4、8 h,研究时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明,时效可以改善合金的微观结构,时效初期合金中的MgZn₂相逐渐转化为Mg₂Zn₁₁相。电化学测试结果表明,时效4 h后合金耐腐蚀性能最佳,自腐蚀电位为-942.844 mV,自腐蚀电流密度为13.34 μA/cm²,微孔电阻为1894 Ω·cm²,电荷转移电阻为1613 Ω·cm²。时效4 h后合金腐蚀产物主要由具有优良的生物相容性的磷酸锌(钙)、碳酸锌(钙)和氢氧化锌组成。     

铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr合金在5% NaCl水溶液中的腐蚀行为(英文)

在5%NaCl水溶液中通过浸泡和电化学测试研究铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的腐蚀性能。铸态和挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的平均晶粒尺寸分别为100μm和15μm。在腐蚀初期,铸态合金的腐蚀形貌为点蚀和少量丝状腐蚀,挤压态合金的腐蚀形貌为点蚀。挤压态合金的腐蚀速率大于铸态合金的腐蚀速率。包含稀土的第二相在合金中作为阴极,改善了合金的腐蚀性能。铸态与挤压态合金的腐蚀电位分别为-1.658V和-1.591V。探讨了铸态与挤压态合金腐蚀性能不同的原因。     

Effect of Different Scale Precipitates on Corrosion Behavior of Mg–10Gd–3Y–0.4Zr Alloy

A large amount of directional and willow-like β' phase was precipitated in Mg-10 Gd-3 Y-0.4 Zr(GW103 K) alloy after solution treatment and subsequently aged treatment(T6). In order to explore the effect of the precipitates on the corrosion behavior of the GW103 K alloy, the alloy was subjected to solution treatment(T4) at 773 K for 4 h at first, subsequently aged at 498 K for 193 h(T6). The microstructure evolution of the GW103 K alloy after this treatment was investigated by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The high-angle annular detector dark-field scanning transmission electron microscopy was used to observe the typical corrosion morphologies of the nanoscale precipitation phases(β') in the T6-treated alloy. The corrosion rate was measured by potentiodynamic polarization test. Combining with the potential measurement results by scanning Kelvin probe force microscopy, the effects of the skeleton-like Mg_(24)(Gd,Y)_5 andf precipitates on the corrosion behavior of GW103 K alloy were explored. The results showed that the corrosion rate of the GW103 K alloy in different conditions was ranked as: as-cast alloy T4-treated alloy T6-treated alloy,attributing to the fact that the relative potential differences of skeleton-like Mg_(24)(Gd,Y)_5 were lower than those of the matrix, therefore Mg24(Gd, Y)5 phase formed micro-galvanic coupling with the matrix and corrosion dissolution occurred.The nanoscale β' precipitates in T6-treated alloy can retard the cathodic process.     

Effect of Zn Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of Cast Mg-10Gd-3.5Er-xZn-0.5Zr Alloys

In this work, the effects of Zn content (0-2 wt%) on microstructural evolution and mechanical properties of cast Mg-10Gd-3.5Er-0.5Zr alloys are studied. The results show that the as-cast Mg-10Gd-3.5Er-xZn-0.5Zr alloys are mainly composed of Mg matrix and secondary (Mg, Zn)₃(Gd, Er) phases distributed along grain boundaries. With the increase in Zn content, the volume fraction of secondary (Mg, Zn)₃(Gd, Er) phases increases and the grains get refined. In the process of solid solution treatment, Zn addition can lead to the formation of long-period stacking ordered (LPSO) structures and the volume fraction of LPSO structures increases with Zn content. In addition, the Zn addition can reduce the vacancy formation energy and accelerate the diffusion rate of RE elements in Mg matrix. Because of the comprehensive effect of secondary phases and the accelerated diffusion rate, the base alloy and 2Zn alloy have less grain growth after solid solution treatment than that of the 0.5Zn alloy and 1Zn alloy. The precipitation process is also accelerated by enhanced diffusion rate. At room temperature (RT), the strengthening effect of β^'+ β₁ precipitates is more effective than that of LPSO structures, so the peak-aged 0.5Zn alloy exhibits the most excellent mechanical performance at RT, with yield strength of 219 MPa, ultimate tensile strength 296 MPa and elongation of 6.4%. While LPSO structures have stronger strengthening effect at elevated temperature than that of β^'+ β₁ precipitates, so the 1Zn alloy and 2Zn alloy have more stable mechanical performance than that of the base alloy and 0.5Zn alloy with the increase in tensile temperature.