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-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-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的组织和力学性能

采用组织分析和拉伸试验,研究了Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb(%,质量分数)合金的显微组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的显微组织由α-Mg基体和Mg24Y5、Mg41Sm5、Mg2Ca、Mg3Sb2相组成。时效态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金具有良好的室温及高温力学性能,在室温下的抗拉强度为266 MPa,200℃时为244 MPa,300℃时仍高达208 MPa,其抗拉强度稳定性优于发展最为成功的商用耐热镁合金WE43。     

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。     

Mg-6Al-1Zn-Y镁合金组织及力学性能的研究

在Mg-6Al-1Zn合金的基础上添加不同质量分数的Y（分别为0％，0．5％，0．9％，1．4％），制备了4种实验合金，研究了Y的添加对合金组织性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了Mg-6Al-1Zn合金添加Y后组织结构的变化。研究结果表明，添加了不同含量Y的合金中都出现了一种新相Al2Y相。随着Y含量的增加，Al2Y相数量增多而Mg17Al 12相则减少。Y能细化合金铸态及挤压态显微组织，其细化作用在添加了0．9％Y的镁合金中尤为明显。铸态合金室温拉伸试验表明：该合金具有最佳的综合力学性能。当Y含量添加至1．4％时，Al2Y相变得粗大且出现团聚现象而导致了拉伸性能的下降。经过挤压后，合金的力学性能大幅度上升。     

La对ZK60合金铸态组织与力学性能的影响

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,但其室温和高温力学性能仍有待于提高。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和差示扫描量热仪分析了铸态ZK60-xLa(x=0～3)合金的组织和相组成,测试了其硬度和拉伸力学性能。结果表明,随着La含量的增加,铸态组织逐渐细化,低熔点MgZn2相逐渐减少直至消失,而生成的高熔点τ1-Mg42Zn53La5新相逐渐增多,且第二相趋于连续网状分布于晶界处。硬度HV分别在低和高La含量时出现峰值。随着La含量的增加,室温抗拉强度σb和延伸率δ分别由ZK60合金的225 MPa和9%逐渐降至ZK60-3.04La合金的137 MPa和1.5%,拉伸断口由韧性断裂和脆性断裂的复合方式向单一的脆性断裂转变。但La的添加能有效提高合金的高温拉伸力学性能:室温时,ZK60-1.03La合金的σb要低于ZK60合金约25 MPa;423 K时,ZK60-1.03La和ZK60合金的σb分别降至181和174 MPa,前者已高于后者7 MPa;448 K时,两合金分别进一步降至168和150 MPa,两者差距进一步拉大至18MPa。这是由于ZK60-1.03La合金组织中只存在高热稳定性的τ1-Mg42Zn53La5相,可有效地钉扎晶界和阻碍高温晶界滑移。     

热处理及热挤压对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr组织及常温力学性能的影响

通过力学和显微硬度测试、能谱和X射线衍射分析以及光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金经均匀化、挤压变形及时效处理后的显微组织和常温力学性能进行研究。结果表明,铸态合金经520℃/16 h均匀化处理后网状共晶消除,并有黑色方块相生成,强度和塑性显著提高;挤压变形后的合金,抗拉强度σb达304.5 MPa,比挤压前提高25%,屈服强度σ0.2成倍增加,达268.7 MPa;在200℃时效20 h后峰值硬度达到137 HV;再经挤压和峰值时效后最终σb为370 MPa,比挤压态合金试样提高22%,屈服强度σ0.2为295.6 MPa,提高10%,但伸长率δ略有下降;该合金在室温下的断裂方式是脆性和韧性断裂兼有的混合断裂。     

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.     

Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、金相组织分析和拉伸性能测试等方法,研究了Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-5Gd-3Y铸态合金的组织由α-Mg基体和共晶相Mg5Gd和Mg24Y5组成。加入Al元素后,有新相Al2Gd、Al2Y析出,对合金的晶粒起到细化作用,有效提高了Mg-5Gd-3Y铸态合金的力学性能。     

挤压过程中剪切间隙对EW 75合金组织及力学性能的影响

通过OM、SEM和拉伸试验研究了剪切间隙对EW 75稀土镁合金挤压排材微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:铸态合金的显微组织为:α-Mg基体,共晶组织。晶粒尺寸大约是80μm。挤压态合金呈现出比铸态更好的力学性能,抗拉强度331 MPa,屈服强度258 MPa,伸长率为10.8%,没有在分界线附近断裂,说明剪切间隙对挤压排材影响较小。     

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。     

RE/Zn比值对Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响

设计Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金(x=0, 1.1%, 1.6%, 2.3%, 4.6%,质量分数),对应的RE/Zn原子比分别为：不含Zn、1∶1、2∶1、3∶1和4∶1,通过改变RE/Zn比值来调控固溶态Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金中LPSO相和共晶相的体积分数,探明固溶处理过程中层片状的LPSO相的调控及形成机理,改善合金的综合力学性能。通过OM、SEM、TEM以及室温拉伸实验,研究不同RE/Zn比值对铸造Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响。结果表明,在未加Zn时,铸态合金组织由α-Mg、Mg₅RE和富稀土相组成,随着Zn的加入Mg₅RE相转化为(MgZn)₃RE相,且第二相的体积分数显著提高。对铸态合金固溶处理后,不含Zn的合金第二相完全溶于基体,而随着Zn含量增加,晶界处残余的共晶相逐渐增加,并在晶粒内形成层片状的LPSO结构相,当RE/Zn原子比为3∶1时,合金室温屈服强度、抗拉强度和伸长率分别122 MPa、228 MPa和14.0%,此时具有最佳的综合力学...     

高性能Mg-6Sn-3Al-1Zn合金的制备工艺研究

通过改善铸态镁合金制备工艺,得到一种组织均匀、性能优异的Mg-6Sn-3Al-1Zn合金,合金抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到219MPa、82MPa、16%,晶粒尺寸为133.35μm。     

Zn含量对Mg-Mn-Zn合金显微组织和力学性能的影响

通过添加少量的Zn元素制备了(%,质量分数)Mg-2.0Mn-x Zn(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金。对合金进行挤压变形,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,研究了少量的Zn元素对Mg-Mn合金组织及力学性能的影响。实验结果表明,Mg-2.0Mn-x Zn合金的铸态及挤压态组织中主要含有的第二相为颗粒状的α-Mn相,Zn元素均匀固溶于Mg基体中。少量添加的Zn元素可以显著细化铸态Mg-Mn-Zn镁合金的晶粒尺寸。随着Zn含量增加,挤压态合金中动态再结晶区域增加,混晶组织呈减少趋势。少量添加Zn元素对挤压态Mg-2.0Mn合金的强度及塑性都有明显的改善作用,尤其是合金的屈服强度最高增加42%,延伸率增加57%。随着Zn添加量增加,合金强度的增加趋势减弱。SEM观察显示挤压态Mg-2.0Mn-x Zn合金拉伸试样的断口形貌以韧窝及解理台阶为主,呈现韧性断裂与准解理断裂的混合断口形貌。     

Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al镁合金的均匀化研究

为了提高Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金铸锭的力学性能,对合金进行了均匀化退火处理。通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射、拉伸力学性能测试等手段,研究了均匀化条件对Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金经773K 8h的均匀化处理后,铸态时的网状相完全溶解到基体中,第二相弥散分布在基体中,同时退火态合金的抗拉强度达到了154 MPa,比铸态合金提高了23%。合金最佳的均匀化退火工艺是773K 8h,此时该合金具有较好的综合力学性能。     

热处理和挤压对WE53镁合金组织与力学性能的影响

为提高WE系列生物镁合金的力学性能,采用重力铸造法制备了Mg-5Y-2Nd-1Gd-0.5Zr （质量分数,WE53）镁合金,并对铸态合金进行了固溶处理（T4）,固溶＋时效处理（T6）和挤压加工.利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了合金的显微组织,并利用拉伸试验机和显微硬度计测试了合金室温力学性能.结果表明,铸态合金屈服强度为130 MPa,伸长率为10.2%,T6处理可显著提高铸态合金的强度和硬度,降低合金的伸长率;挤压变形明显提高合金的强度和硬度,伸长率与铸态相当.通过适当的热处理和挤压变形可显著改善WE53镁合金的力学性能.     

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。     

可降解医用Zn-3Al-1Mg合金的体外腐蚀行为和力学性能

采用热挤压方法制备了管状Zn-3Al-1Mg合金,利用扫描电子显微镜(SEM)及拉伸、压缩测试等方法研究了铸态和挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金的微观组织与力学性能.同时,利用浸泡试验、电化学测试、X射线光电子能谱分析(XPS)研究了挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金在模拟体液(SBF)溶液中的腐蚀行为.结果表明：铸态及挤压态合金均由η-Zn, α-Al及Mg₂Zn₁₁三相组成,挤压态合金的微观组织明显细化,且力学性能明显优于铸态合金的力学性能;挤压态合金在模拟体液中的腐蚀速率为0.15～0.28 mm/a.腐蚀形貌分析结果揭示了不同物相间的微电偶腐蚀机制,腐蚀产物包括Zn/Al/Mg的氧化物、氢氧化物,以及Ca, P和Zn/Al/Mg相结合产生的磷酸盐、碳酸盐.结合电化学测试结果,对挤压态合金的腐蚀过程和腐蚀机理进行了分析.     

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。     

热处理对Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及万能拉力试验机等,研究了Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr(%,质量分数,下同)合金在固溶+人工时效情况下,显微组织和力学性能的变化。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和粗大共晶相(α-Mg+Mg_5Gd+Mg_(12)Nd)组成,热处理后,合金组织中的颗粒方块相显著增多且长大,沿着晶界分布;合金组织析出的纳米尺寸颗粒方块相可有效强化合金性能。时效态合金的β'相形态类似纺锤形,彼此相互连接,夹角为120°,且有周期性。不同状态合金的室温抗拉强度分别为:铸态177.9 MPa、固溶态191.4 MPa和时效态247.1 MPa。