高强镁合金的研究状况及发展趋势

为研究Mg-Gd-Er-Zn稀土变形镁合金微观组织与力学性能,通过金属模铸造、固溶处理、热挤压和时效处理工艺过程,制备了Mg-Gd-Er-Zn稀土变形镁合金,并利用金相显微镜（optical microscopy,OM）、X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）及透射电镜（transmission electron microscopy,TEM）等手段进行表征.结果表明：Mg-Gd-Er-Zn合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的（Mg,Zn）₃Gd第2相组成,固溶后生成层片状的长周期堆垛有序（long period stacking ordered,LPSO）结构;经过热挤压变形,合金的晶粒得到显著细化;时效处理过程中,合金中析出纳米级尺寸的β'相.最终时效态合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率可分别达397.5 MPa、359.0 MPa和6.0%.

     

Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织和力学性能

研究了铸态、热挤压态和热挤压加时效处理的Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织特征和室温拉伸性能.结合SEM-EDS和TEM-EDS重点分析了热挤压态的合金的相组成.结果表明:合金的铸态组织主要由αVMg基体和沿晶界分布的片层状的第二相组成,经过370℃热挤压变形后,合金中第二相的分布和形貌均发生变化,200℃,70 h时效处理后第二相分布变得不规则.并发现了两种非平衡相,即片状的Mg(GdZn)5和块状的Mg3(Gd0.5Y0.5)相.热挤压变形加时效处理后合金室温抗拉强度显著提高的同时,且具有良好的延伸率.     

熔体超声处理对不同态GW93合金组织和力学性能的影响

为改善Mg-9Gd-3Y-1Zr-0.7Zn (GW93)合金的微观组织和力学性能,通过对合金进行熔体超声处理后浇铸,再对其铸件进行均匀化处理,固溶时效处理,热挤压处理和热挤压后的时效处理;采用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其进行微观组织和物相分析,利用电子布氏硬度机和电子万能拉伸试验机对其进行布氏硬度和拉伸性能测试。研究结果表明:超声处理后的不同态GW93合金基体α-Mg相明显细化,第二相分布更加均匀;有无超声处理的均匀态,挤压态和挤压+时效态GW93合金均由基体α-Mg,Mg_5(Gd,Y,Zn),14H-LPSO结构,β(Mg,Zn)_3Gd相和富稀土相组成,热稳定相14H-LPSO结构在温度为500℃,保温时间在24 h以上会发生分解。经过超声处理的均匀态,热挤压态,固溶+时效态和热挤压+时效态GW93合金的硬度比未经超声处理的硬度分别提升了10.41%,9.39%,21.48%和10.01%;抗拉强度分别提升了17.71%,2.86%,29.63%和8.36%;屈服强度分别提升了6.63%,9.80%,18.01%和12.74%。     

Cu-Cr—Zr合金的力学性能及导电性能研究

研究不同工艺下Cu-Cr-Zr系合金的力学性能及导电性能.实验结果表明:与工艺2(冷变形+固溶处理+时效处理)及工艺3(固溶处理+时效处理+冷变形)相比,合金在工艺1(固溶处理+冷变形+时效处理)制度下综合性能最好,其抗拉强度及导电率分别可达599 MPa和82%LACS,这是由于在此工艺下合金基体中形成了弥散细小的强化相.讨论了合金的强化机理及导电机制.     

挤压变形AM30镁合金的循环变形行为

为了深入理解挤压变形AM30镁合金在低周疲劳加载条件下的循环应力响应行为和循环应力-应变行为,针对挤压态以及经过固溶处理和固溶+时效处理的挤压变形AM30镁合金进行了应变控制的室温疲劳试验.结果表明,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金在疲劳变形期间可呈现循环应变硬化和稳定的循环应力响应行为; 不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系,且固溶处理和固溶+时效处理均可提高挤压变形AM30镁合金的循环强度系数和循环应变硬化指数; 在较高的外加总应变幅下,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金均表现出典型的拉-压不对称循环变形行为.     

Mg-A1-Zn合金的成分、组织与性能的关系研究

在ZM5镁合金的基础上,添加部分Zn元素和少量Ag元素,研究了新合金与ZM5合金组织及性能的差异,探讨固溶和时效处理对Mg-Al-Zn合金中组织演变的影响以及组织与性能之间的关系.结果表明:在ZM5合金中添加Zn能较为明显地增加合金中的γ(Mg17Al12)相的数量,且使之变得较为粗大,片层的取向也显得比较复杂多样,而且合金在T4(固溶)和T6(固溶 时效)状态下的屈强比也有较为明显的提高,而延伸率降低;热处理状态对Mg-Al-Zn合金的显微组织有明显的影响;固溶处理后的时效处理能明显提高Mg-Al-Zn合金屈强比;分布在基体晶界处的γ相的数量、大小和形态与合金的拉伸性能有着密切的关系.     

热处理对挤压变形AM50镁合金疲劳行为的影响

采用低周疲劳试验研究了固溶处理和时效处理对挤压变形AM50镁合金在疲劳加载条件下的变形行为和疲劳寿命的影响.结果表明，固溶和时效处理均可改变挤压变形AM50镁合金的循环应力响应行为和循环应力-应变行为，并降低挤压变形AM50镁合金的循环应变硬化指数和循环强度系数；在高的外加总应变幅下，固溶和时效处理可以提高挤压变形AM50镁合金的疲劳寿命，但当外加总应变幅较低时，固溶和时效处理则降低挤压变形AM50镁合金的疲劳寿命；固溶处理将抑制挤压变形AM50镁合金在疲劳变形期间发生动态应变时效.     

热挤压对AM50-1%Gd合金组织与性能的影响

针对镁合金高温力学性能差的问题,通过采用热挤压、时效处理、力学性能测试及组织形貌观察等方法,研究了热挤压处理对AM50-1%Gd合金组织与性能的影响.结果表明：AM50-1%Gd合金组织结构由α Mg、Mg₁₇Al₁₂和Mg₂Gd相组成.热挤压可明显提高AM50-1%Gd合金的抗拉强度和屈服强度,并随着挤压温度的降低,合金的强度值增大.而经时效处理后,挤压态合金在室温及高温的抗拉强度和屈服强度可再次提高.挤压态AM50-1%Gd合金中的细小晶粒来自于热挤压期间发生的动态再结晶,热挤压能提高合金抗拉强度的主要原因是形变强化和细晶强化,而细晶强化和细小第二相沿晶界弥散析出是时效态合金综合力学性能好的主要原因.     

固溶时效处理Mg-Zn-Al-Sn-Mn合金的微观组织演变及腐蚀行为研究（英文）

通过电子背散射衍射、扫描电子显微术、透射电子显微术、电化学试验和浸泡试验,研究了Mg-Zn-Al-Sn-Mn合金热挤压、固溶和人工时效过程中的微观组织演变和腐蚀行为。研究发现,挤压型材表现出由变形晶粒和再结晶晶粒组成的多峰结构特点。固溶处理后,大部分第二相颗粒在固溶过程中溶解进镁基体中,合金中形成了完全再结晶的晶粒结构,且晶粒尺寸显著增大。上述两方面使得固溶处理后的合金表现出最佳的耐腐蚀性能。时效处理24 h后,合金硬度达到峰值水平(HV 84),其强化效果主要来源于密集分布的τ-Mg₃₂(Al,Zn)₄₉析出相。随着时效时间的延长,过时效状态下析出相尺寸出现典型的双峰分布。然而,时效处理过程中析出的大量τ-Mg₃₂(Al,Z)₄₉颗粒导致了合金耐腐蚀性能的降低。此外,腐蚀机制也由点蚀和丝状腐蚀转变为晶间腐蚀。     

Gd对ZK60镁合金显微组织的影响

采用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法研究了ZK60-xGd(x=0,1.6,2.0)合金的铸态和热挤压态显微组织.研究发现,ZK60合金铸态组织主要由α-Mg枝晶和分布在其周围的半连续网状或不规则片状MgZn相和颗粒状MgZn_2相组成.加入Gd后,MgZn相变为细小均匀的颗粒状,并且随着Gd含量的增加,α-Mg枝晶细化程度和颗粒相分布均匀度提高.Gd在热挤压过程中诱发了合金动态再结晶的进行,显著地细化ZK60-xGd合金挤压态晶粒尺寸,细化程度随着Gd含量的增加而显著提高.结果表明Gd能够显著地细化ZK60铸态和挤压态晶粒,有利于形变镁合金ZK60的变形.     

Mg-Y4-Nd3合金的組織與摩擦磨損性能

研究了Mg-Y4-Nd3合金鑄態和T6處理(525℃固溶處理8 h,250℃時效處理16 h)后的顯微組織、力學性能和摩擦磨損性能。結果表明:鑄造Mg-Y4-Nd3合金共晶相分布在α-Mg固溶體晶界上,呈不連續網狀分布。經過固溶時效處理后,合金為等軸晶組織,共晶相基本固溶到-αMg基體中,時效析出沉淀相呈彌散分布。兩種處理合金的抗拉強度都隨溫度的升高而降低,伸長率均隨溫度的升高而升高,同溫度下,T6處理的合金抗拉強度高于鑄態合金。T6處理的合金在干滑動摩擦條件下,隨著載荷的增加,摩擦系數降低,磨損量增加,磨損機制由磨粒磨損伴有氧化磨損向剝層磨損過渡,在高載荷下磨損表面出現塑性變形擠出現象。     

TiB2颗粒增强铝合金复合材料研究

为了避免传统铸锭的组织粗大与微观偏析影响材料强度的提升, 采用快速凝固单辊熔体旋转法制备5%TiB₂增强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er复合材料薄带, 其中TiB₂颗粒的质量分数为5%, 在380~440 ℃温度下进行热力挤压获得复合材料棒材, 通过X射线衍射、扫描电镜、拉伸测试等分析手段研究TiB₂增强铝基复合材料显微组织与力学性能。结果表明: 快速凝固能明显细化复合材料晶粒, 组织均匀, 制备的TiB₂增强复合材料带材晶粒尺寸为4~6 μm; 细晶复合材料带材经热挤压得到棒材, TiB₂颗粒均匀分布; 随挤压温度升高, 复合材料棒材抗拉强度从381 MPa提升到445 MPa, 晶粒有所长大。综合考虑, 挤压温度420 ℃、保温30 min为最佳快速凝固+热挤压制备复合材料工艺参数。快速凝固技术在铝基复合材料晶粒细化方面有很大潜力。

     

挤压温度对固相再生ZM6镁合金组织和性能的影响

利用固相再生方法在挤压比为25：1的条件下,将ZM6镁合金屑分别在350℃、400℃、450℃和500℃温度下制备成试样,进行微观组织观察和力学性能测试。结果表明：当挤压温度为400℃时,ZM6耐热镁合金没有发生再结晶,合金中金属化合物在挤压过程中被打碎,均匀分布在基体中;当挤压温度为450℃和500℃时,ZM6镁合金发生部分动态再结晶;随着挤压温度的提高,合金的抗拉强度和延伸率提高;在挤压温度为500℃,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为300．2MPa、142．9MPa和30％。合金室温拉伸断口主要表现为穿晶韧窝断裂。     

Microstructure and mechanical property of 2024／3003 gradient aluminum alloy

2024/3003 gradient aluminum alloy was prepared by semi-continuous casting using double-stream-pou-ring technique. The microstructures of the as-cast, pressed and heat-treated alloys were analyzed by scanning elec-tron microscope and transmission electron microscope. And the mechanical properties of the alloy in pressed and heat-treated states were studied. The results show that the ingots with diameter of 65 mm and external thickness about 5.5 mm are obtained when the temperatures of the melt in the internal and external ladles are 1 023 and 1 003 K, respectively, and the nozzle diameter is 2.0 mm. The microstructures of the as-cast alloy consist of α(AI) θ(CuAl2)q S(Al2CuMg) in the internal region and α(Al) MnAl6 in the external region. The phases found in the internal and external layers coexist in the transition zone. The transition layer is maintained after plastic deformation and heat treatment of the alloy. The tensile strength, yield strength and elongation of the alloy are 300 MPa,132 MPa and 16.0%, respectively, after T6 treatment. The tensile and yield strength are increased by 150.0% and 94.1%, respectively, compared with that of 3003 aluminum alloy. The maximum hardness in the internal region of 2024/3003 gradient aluminum alloy can be increased from HRF 55 in the pressed state to HRF 70 in the heat-treated state.     

Effect of low temperature thermo-mechanical treatment on microstructures and mechanical properties of TC4 alloy

The effects of low temperature thermo-mechanical treatment (LTTMT) on microstructures and mechanical properties of Ti-6Al-4V (TC4) alloy were studied by optical microscopy (OM), tensile test, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The experimental results confirm that the strength of TC4 alloy can be improved obviously by LTTMT processing, which combines strain strengthening with aging strengthening. The effect of LTTMT on the alloy depends on the microstructure of the refined and dispersed α+β phase on the basis of high dislocation density by pre-deformation below recrystallization temperature. The tensile strength decreases with the increase of pre-deformation reduction. The optimal processing parameters of LTTMT for TC4 alloy are as follows:solution treatment at 900 ℃ for 15 min, pre-deformation in the range of 600-700 ℃ with a reduction of 35%, finally aging at 540 ℃ for 4 h followed by air-cooling.     

Sr对Mg-5Sn-5Zn铸造镁合金组织的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了Mg-5Sn-5Zn-xSr（x=0,0.5,1,2）4种铸造镁合金的显微组织和相组成.结果表明：在Mg-5Sn-5Zn合金中加入质量分数为0.5%～2%的Sr元素后,不但能够缩小α-Mg枝晶间距,而且还能形成三元相MgSnSr.随着Sr含量的增加,在晶界析出的Mg2Sn相减少,晶内的MgSnSr相增加。合金中的MgZn相与Mg2Sn相依附在一起,大多数的MgZn相以α-Mg＋MgZn相的共晶方式存在.     

医用可降解Zn-3Cu-xMn合金的制备及组织性能研究

为了解决Zn基合金作为生物可降解心血管支架时的强度低、塑性差等问题,通过合金化以及热挤压的方法,制备了生物可降解Zn-3Cu-xMn(x表示Mn的质量分数分别为0％,0.5％,1％,1.5％)合金棒材,并研究了合金中Mn含量与其显微组织、力学性能以及降解性能之间的关系.研究结果表明,合金由Zn基体和CuZn5第二相组成...     

5B01铝合金方管型材的热挤压温度试验

用低倍宏观观察、高倍扫描电镜微观组织观察和断口形貌观察等方法,对5B01铝合金方管型材内外表面、外角、焊缝以及力学拉伸断口进行观察,研究了挤压温度对型材挤压质量的影响。结果表明:该合金在430℃时挤压加工,方管型材的内外表面质量好,外角无裂纹,焊合效果良好,型材整体塑性较好,呈韧性断裂,而且具有较好的基本力学性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为335 MPa,138 MPa和26%。     

Preparation and mechanical properties of β-SiC nanoparticle reinforced aluminum matrix composite by a multi-step powder metallurgy process

β-SiC nanoparticle reinforced A1 matrix （nano-SiCp/A1） composite was prepared by a multi- step powder metallurgy strategy including presureless sintering, hot compacting process and hot extrusion. The microstructures of the as-prepared composites were observed by scanning electronic microscopy （SEM）, and the mechanical properties were characterized by tensile strength measurement and Brinell hardness test. The experimental results revealed that the tensile strength of the composite with the addition of 5wt%/3-SIC nanoprtieles could be increased to 215 MPa, increasing by 110% compared with pure A1 matrix. Comparative experiments reflected that theβ-SIC nanoprticles showed significant reinforcement effect than traditional a-SiC micro-sized particles. The preparation process and sintering procedure were investigated to develop a cost effective preparation strategy to fabricate nano-SiCp/A1 composite.