Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr合金均匀化热处理研究

通过OM,SEM及拉伸性能测试,研究了Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金均匀化温度与时间对显微组织的影响,确定该合金合适的均匀化工艺。结果表明:Mg-9.0Y-3.0MM-0.6Zr铸态合金显微组织主要由α-Mg基体相、Mg12(MM)相以及Mg24Y5相组成,晶粒度约为45μm;505,520℃均匀化温度较低,Mg-Y相分解不够完全;经535℃保温18 h均匀化处理后,仅在晶界处残留Mg12(MM)相,延长时间晶粒尺寸没有变化,可见Mg12(MM)相可有效抑制合金晶粒长大;535℃×18 h均匀化处理后合金的力学性能较铸态合金没有明显改变,均匀化态的合金经挤压后,力学性能大幅度提升,σ0.2,σb,δ分别为245,305 MPa和12.5%。均匀化处理后合金断口形貌与铸态合金相似,仅在局部存在少量的韧窝,室温下断裂方式为脆性断裂;挤压后的合金断口形貌呈典型的韧性断裂特征。     

Mg-Zn-Gd合金的微观组织和力学性能

利用等离子体发射光谱仪(ICP)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段研究了Mg-x Zn-y Gd(x=1~3,y=1~3)合金铸造态、挤压态的化学成分和微观组织演变,并测试其室温拉伸力学性能。研究结果表明:随着Gd含量的增加,铸态组织显著细化,枝状晶间距减小,其组分相Mg-Zn-Gd三元相面积分数逐渐增多,Mg Zn2相逐渐减少直至消失,第二相从晶界处呈连续网状分布转变成晶界断续和晶内均匀分布。挤压态组织得到细化,挤压过程发生了明显的动态再结晶,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的30μm降到Mg-2Zn-1Gd合金的10μm。第二相沿挤压方向趋于带状分布,部分弥散分布于晶内,成棒状或块状的Mg Zn Gd三元相,尺寸约为1~3μm。挤压态Mg-x Zn-y Gd合金的抗拉强度σ_b从Mg-3Zn的260 MPa提高到300 MPa,延伸率δ从13%提高到25%,屈服强度变化不大,σ_b和δ提高幅度分别为15.4%,92%。挤压态的显微硬度由Mg-3Zn的HV 52.1提高到Mg-3Zn-2Gd的HV 70.4,挤压态Mg-x Zn-y Gd合金室温拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征,应力在第二相粒子处集中。     

Zn和Mg元素对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭及其均热态组织的影响

以Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金为基础合金,共设计了3种化学成分的合金,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)等手段,同时结合Pandat热力学计算,研究了Zn和Mg元素对半连续铸造高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸态和均匀化组织的影响。结果表明:合金铸态组织中第二相主要包括非平衡共晶(AlZnMgCu)四元相、大量细小的短棒状MgZn_2相以及很少量的富Cu相;提高Zn和Mg元素的含量均会导致合金铸态组织中非平衡共晶相数量及非平衡共晶相厚度的增加,且在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金中Mg元素影响更大,这与热力学计算结果基本一致。各合金经过470℃/24 h均匀化处理后,Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金回溶完全,Mg和Zn元素含量更高的合金回溶不充分,组织中仍存在一定数量的(AlZnMgCu)四元相,其中,在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金中Mg元素的增加尤其不利于均匀化的进行。     

Ca和Nd复合合金化Mg-6Al合金显微组织和力学性能的研究

以Mg-6Al-XCa-XNd合金为研究对象,采用金相组织观察、SEM、室温和高温拉伸实验以及断口组织观察等分析测试手段,研究了Ca和Nd元素含量对Mg-6Al-XCa-XNd合金微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,随着Ca和Nd元素含量增加,Mg-6Al-XCa-XNd合金晶粒尺寸减小,Mg-6Al-3Ca-3Nd和Mg-6Al-4Ca-4Nd合金的铸态组织呈蔷薇状;Mg-6Al-XCa-XNd合金的室温拉伸强度和延伸率降低,Mg-6Al-XCa-XNd合金的175℃高温拉伸强度先增加后降低,延伸率降低。Mg-6Al-3Ca-3Nd合金的175℃高温拉伸强度值可达到141.42 MPa。室温拉伸断口表面与高温拉伸断口表面相比存在较多的微观裂纹。     

四种状态下Mg-10Gd合金微观组织及力学性能研究

采用OM、SEM、TEM、EBSD、XRD和万能材料试验机等手段研究了铸态、退火态、热变形+时效态、固溶态等四种状态下Mg-10Gd稀土镁合金的微观组织和力学性能。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和晶界处的不连续Mg_5Gd共晶相组成;退火态合金组织为α-Mg固溶体;热变形+时效态合金主要由动态再结晶组织和弥散分布在晶粒内部的β′-Mg_7Gd相组成;固溶态合金组织为α-Mg固溶体,β′相完全溶解。由于β′相的析出强化作用,四种状态合金中热变形+时效态合金具有最高的抗拉强度为371MPa。铸态合金的断口处伴随着晶界共晶相的破裂,其主要断裂形式为准解理断裂。热变形+时效态合金拉伸断裂形式为撕裂棱和微孔聚合复合作用形成的准解理断裂。退火态和固溶态的断裂形式是以撕裂棱为主的准解理断裂。     

Y元素对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和室温拉伸力学性能测试等手段研究了Y元素对超高强Al-9Zn-2.5Mg-2Cu(wt.%)合金铸态和T6热处理态微观组织和力学性能的影响。结果表明:Y元素的添加能够细化铸态合金晶粒,降低晶界第二相的连续性;经轧制变形和T6热处理后,随着Y元素含量的提高,合金的强度呈先升高后降低的趋势。当Y元素添加量为0.2%时,性能优秀,其屈服强度为590.1 MPa,极限抗拉强度为622.7 MPa,伸长率为10.44%。     

高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验,研究了510℃下固溶处理20h所得Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的组织结构及力学性能。结果表明,铸态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的(Mg,Zn)_3Gd共晶相组成;固溶处理后,合金相组成未发生变化,而(Mg,Zn)_3Gd相形貌由连续网状转变为不连续岛状,体积分数由19%下降为9%;固溶态合金中未观察到长周期堆垛有序结构的形成。拉伸条件下,固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金屈服强度比铸态略有下降,但抗拉强度和延伸率均有较大提高,其屈服强度、抗拉强度和延伸率依次为176 MPa、277 MPa和12.8%,表现出优良的综合力学性能;压缩条件下,铸态和固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的力学性能差异较小,且均优于拉伸条件下的力学性能。     

多元微合金化对Mg-14Li-Al合金组织及力学性能的影响

采用球磨法制备Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr合金颗粒,将其作为多元微合金化材料,通过搅拌铸造法制备Mg-14Li-Al-xRE (Y, Nd, Gd, Zr)合金。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机等,研究了RE (Y, Nd, Gd, Zr)添加量对Mg-14Li-Al合金的显微组织、力学性能及时效行为的影响。结果表明,与基体合金Mg-14Li-Al相比,多元微合金化后在合金中形成了大量针状、块状的Al_2Y相和少量棒状的Al_3Nd相,很少出现富Gd的第二相, AlLi软化相减少;随着RE含量的增加,晶界处的Al-RE相数量密度逐渐增加,晶粒得到显著细化,添加1.6%RE(质量分数)时铸态合金平均晶粒尺寸达到最小,细化率约76.6%,挤压变形后合金的晶粒得到进一步细化,达到10μm左右;随着RE含量的增加,力学性能明显提升,添加0.8%RE时,铸态合金的抗拉强度相对于Mg-14Li-Al基体提高了57%,继续增加RE含量,强度基本保持稳定,挤压变形后合金的强度和塑形得到进一步提高;室温条件下,多元微合金化后形成的Al-RE相对Mg-14Li-Al基体时效行为产生了明显的影响,合金在各个时期的硬度均显著上升,过时效软化程度有所降低。     

Gd含量及热处理对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)等手段,研究了不同Gd含量(1%,2%,3%,原子分数)与不同热处理状态(铸态,固溶态,时效态)对Mg-Gd-Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态组织中,Gd元素富集在晶界,随Gd含量增加,共晶组织增多,并逐渐呈网状分布,合金的晶粒逐渐变小。经过535℃,24 h固溶处理,共晶组织分解,残留相主要为富Gd的方块相,数量随Gd含量升高增加,晶粒尺寸比铸态组织长大。再经过220℃,24 h时效处理,合金中析出第二相,晶粒尺寸与固溶态差别不大。合金的抗拉强度,屈服强度和硬度(R_m,R_(p0.2),HB)随Gd含量增加呈上升趋势,断后伸长率随Gd含量升高呈降低趋势。经过535℃,24 h固溶处理,消除了铸造应力,且使合金晶粒长大,降低了合金强度。时效处理后,合金中析出第二相,合金强度升高,且Gd含量越高析出第二相越多,强化效果越明显。拉伸断裂后,铸态合金呈解理断裂,固溶态合金呈穿晶断裂,时效态合金呈沿晶断裂。     

Zn含量对AlMgSiCu合金组织和力学性能的影响

使用常规铸锭冶金方法制备了不同Zn含量的AlMgSiCu合金.利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸测试和纳米压痕方法研究了Zn含量对铝合金微观组织和力学性能的影响.研究发现Zn元素能够轻微细化AlMgSiCu合金铸态组织.随着合金中Zn含量的增加,铸态铝合金的晶界变宽,晶界析出相增多.Zn的添加未影响铸态合金的相组成和形貌.随Zn含量的增加,铝合金的强度和延伸率呈现先增后降的变化趋势,添加质量分数0.5%Zn可使合金具有最高的强度,而0.75%Zn使合金获得最高延伸率.对含Zn铝合金的纳米压痕测量表明:随着Zn含量的增加,铝合金的弹性模量呈现逐步降低的趋势.      

Nd对喷射成形Mg-9Al-3Zn-6.5Ca-0.6Mn镁合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM & EDS)和X-ray衍射分析仪等研究了Nd对喷射成形Mg-9Al-3Zn-6.5Ca-0.6 Mn镁合金组织及力学性能的影响.喷射沉积坯晶粒细小,以α-Mg、Al2Ca和Ca2Mg6Zn3为主要物相.挤压后以α-Mg、Al2Ca和MgZn2为主要物相.加入Nd主要形成Al3Nd相,新相成片状;当Nd含量为2%时,挤压态合金的力学性能最佳,伸长率无明显变化,拉伸断口基本上为断裂,有少量的韧窝.     

添加钙对铸态Ti－Al基合金性能的影响

研究了添加钙对Ｔｉ－３４Ａｌ合金显微组织和室温力学性能的影响。结果表明，添加少量钙可使Ｔｉ－Ａｌ合金的室温强度和延性显著提高，显微组织由粗大的柱状晶向树枝晶转变。断口形貌分析表明，含钙的Ｔｉ－Ａｌ三元合金断裂除表现垂直于层片方向的解理断裂外，在γ单相中出现了河流花样，断口上有较多的撕裂棱     

添加钙对铸态Ti—Al基合金性能的影响

研究了添加钙对Ｔｅ－３４Ａｌ合金显微组织和室温力学性能的影响。结果表明，添加少量钙可使Ｔｉ－Ａｌ合金的室温强度和延性显著提高，显微组织由粗的柱状晶向树枝晶转变，断口形貌分析表明，含钙的Ｔｉ－Ａｌ三元合金断裂除表现垂直于层片方向的解理断裂外，在γ单相中出现了河流花样，断口上有较多的撕裂棱。     

CeO2对2024铝合金显微组织和拉伸性能的影响

利用金相组织观察、扫描电镜分析、X射线衍射分析和拉伸性能检测等方法,研究了不同CeO2含量对2024铝合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,CeO2能够细化2024铝合金的铸态组织和退火态组织.CeO2与金属Al反应生成的Ce,与基体中的Al和Cu形成新相Al3Ce、CeCu2.添加CeO2能够提高2024铝合金的抗拉强度和屈服强度,而且添加0.25%(质量分数,下同)时能够获得最佳性能,铸态下的抗拉强度和屈服强度分别提高了55%和50%,退火态下的抗拉强度和屈服强度分别提高了30%和17%.但是CeO2的加入量过高,反而使合金的性能降低.当未添加CeO2时,2024铝合金断口表面呈准解理和韧窝状态,表现为脆性与韧性结合的混合断裂特征,而添加一定量的CeO2时,合金呈现出塑性断裂特征.     

Mg-Al-Sm系变形镁合金的组织与力学性能

镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域正得到日益广泛的应用,其中变形镁合金呈现出比铸造镁合金更优异的性能,但其强韧性仍有待于提高。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了铸态和挤压态Mg-6.02Al-1.03Sm和Mg-5.95Al-1.01Sm-0.57Zn合金的组织和相组成,并测试了其室温和高温拉伸力学性能。结果表明,上述合金的铸态组织均由α-Mg基体、不连续网状β-Mg17Al12相和小块状化合物Al2Sm组成,后者合金中添加的Zn固溶于α-Mg基体和β-Mg17Al12相中;铸态合金呈现较优异的拉伸力学性能,如室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和伸长率δ分别处于220~235 MPa,118~123 MPa和12.5%~16.0%。经热挤压后,合金组织显著细化,再结晶晶粒的平均尺寸仅为12~14μm,Al2Sm相亦有所破碎;挤压态合金的拉伸力学性能显著提高:室温σb和σ0.2分别提高至300~320MPa和215~230 MPa,423 K时的高温σb,σ0.2和δ分别提高至205~215 MPa,161~166 MPa和42.0%~44.0%。     

Ca含量对Mg-8Sn合金组织与力学性能的影响

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段观察分析了铸态Mg-8Sn-xCa合金组织,并且通过显微硬度及压缩强度等性能,研究Ca含量对Mg-8Sn合金力学性能的影响。研究发现,Ca的添加使得Mg-8Sn合金组织中形成明显的棒状及针状CaMgSn相,随着Ca含量的增加,CaMgSn相尺寸明显变大,并且其有效细化了基体的晶粒尺寸。Ca含量的添加使得合金强度明显提高,但使合金塑性降低;Mg-8Sn-1Ca合金在强度明显提高的同时,保持了较好的塑性;当Ca含量大于1%时,合金强化效果减弱,材料塑性下降明显。     

Mg-Zn-Sm合金的微观组织与力学、腐蚀性能研究

为了研究Sm对Mg-3Zn合金组织、力学及腐蚀性能的影响,采用重力浇注法制备了Mg-3Zn-x Sm合金,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验和电化学实验研究了Sm对Mg-3Zn合金的铸态、挤压态组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,增加Sm的含量,Mg-3Zn-x Sm合金中的第二相逐渐增多,晶粒得到细化,枝状晶间距减少,第二相呈连续网状分布于晶界处。经挤压后,挤压态组织得到细化,组织发生明显的动态再结晶,第二相沿挤压方向趋于带状分布,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn-0.5Sm的18μm逐渐降至Mg-3Zn-4Sm的5μm。挤压态Mg-3Zn-x Sm合金的σb,σ0.2和δ分别从Mg-3Zn-0.5Sm的225 MPa,146 MPa和15%提高到Mg-3Zn-4Sm的250MPa,195 MPa,25%,提高幅度分别为11.1%,33.6%,66.7%。随着Sm含量的增加,自腐蚀电流密度逐渐降低,高频区容抗半环逐渐增大,Mg-3Zn-4Sm的自腐蚀电流密度最小0.00881m A/cm2。     

Mg-8Li-3Al-Y镁锂合金板材热轧及退火组织与性能

研究了Mg-8Li-3Al-Y合金在温度为280℃时多道次不同压下率的轧制变形以及轧后热处理,通过金相(OM)显微组织观察、力学性能测试、扫描电子显微镜(SEM)断口形貌分析的方法,获得此合金不同压下率及轧后热处理的组织性能变化规律。研究结果表明:随着压下率的增加,轧后α相沿轧制方向明显延长,晶粒明显细化,在压下率为80%时,形成了强烈的纤维组织。热轧板材经350℃×2 h退火处理后,大部分α相形成了"竹节状"组织,并有一定数量的球状α相。压下率为80%热轧板材的抗拉强度、延伸率以及维氏硬度分别为195.75×106Pa,18%和HV74.84,经退火后热轧板材的抗拉强度、延伸率、维氏硬度分别为188.09×106Pa,34%和HV66.01;压下率为80%的热轧Mg-8Li-3Al-Y合金板材的拉伸断裂方式为准解理断裂,退火后合金板材的拉伸断裂方式为解理+韧窝混合断裂。这说明轧后热处理可以使合金在小幅度地降低硬度和强度的情况下,大幅度地提高合金的塑性。     

锌元素对钎焊态3003铝合金显微组织与性能的影响

研究了Zn含量对经过模拟钎焊处理的3003铝合金显微组织、力学性能和电化学性能的影响规律.透射电镜(TEM)结果表明:Zn合金化对合金微观组织尤其是析出相的形貌影响不明显,三种合金的析出相均为较规则的近球形颗粒,Zn含量增大会使析出相的密度增大.用能谱分析仪(EDS)分析了含Zn铝合金的基体和析出相的成分,结果表明基体中含有Zn元素,而析出相中不合Zn元素,证明Zn主要是以固溶体的形式而非相的形式存在于合金中.拉伸试验结果表明:随着Zn含量的增加,合金的拉伸强度会略微提高,延伸率略微下降.用扫描电镜(SEM)对拉伸断口形貌进行了分析,结果表明合金的断裂形式为典型的韧性断裂.在0.5％NaC1溶液中的电化学实验结果表明,当合金中添加质量分数为1.5％的Zn元素,合金的腐蚀电位明显负移,这不利于合金的抗蚀性.随着Zn的质量分数从1.5％增加到1.8％,腐蚀电位变化较轻微,说明Zn含量的增加使合金的腐蚀电位向负方向移动,但是随着Zn含量的增加,这种影响越来越弱.同时,随着Zn含量的增加,腐蚀电流密度逐渐增大,说明Zn含量的增加使合金的抗腐蚀性能减弱.     

热处理对高温钛合金TG6铸造组织及性能的影响

对熔模精铸TG6合金进行了热等静压和退火热处理试验,研究了其铸态、热等静压态和退火态的显微组织和力学性能。结果表明,该合金在铸态下为晶粒粗大的魏氏组织,组织中存在缩松缺陷,合金抗拉强度为871.3MPa,塑性0.8%,合金组织中的疏松缺陷为断裂的裂纹起始源;通过热等静压后该合金抗拉强度及伸长率提高到950.7 MPa和3.7%;经过750℃退火热处理后,组织中β板条部分溶解,并析出(TiZr)6Si3硅化物,合金的室温拉伸延伸率提高到5%以上,强度相对于热等静压未发生明显改变,断口表现为解理断裂。