共晶合金中第二相粒状化学动力学

球粒状第二相有利于提高合金的综合力学性能。以往,在铸造合金生产上人们一般采用铸造手段获得球粒状第二相。但是,在某些合金系中采用现有的铸造方法并未能使合金中第二相全部生长成球。本文提出综合采用铸造及热处理方法获得球粒状第二相的思想,分析了热处理合金中第二相粒状化动力学及其影响因素,并利用高温显微镜和定量金相分析技术考察了热处理Al-Si,合金中共晶硅和铸铁中石墨的粒状化行为,验证了上述思想。     

含Gd的Mg-Al系合金研究现状

镁合金作为"21世纪绿色环保工程材料",具有广阔的应用前景.在诸多类型的镁合金中,Mg-Al系合金是目前应用范围最广、牌号最多的镁合金.合金化一直是改善镁合金性能的重要手段,在围绕Mg-Al系合金开展的众多合金化研究中,加入稀土元素Gd是一个重要的研究方向.近年来,许多研究者围绕微观形貌、力学性能与腐蚀行为三个方面对含Gd的Mg-Al系合金广泛开展了研究.在Mg-Al系合金中加入Gd后,合金第二相的种类与结构会发生相应的变化.其中,最常见的变化为脆性第二相Mg17 Al12转换为高硬度第二相Al2 Gd.Al2 Gd在合金凝固时可作为非均质形核点,使合金的晶粒尺寸得到明显的细化,力学性能也得到提高(细晶强化).此外,Al2 Gd作为热稳定相,在随后的热处理及热加工过程中,不会发生回溶或分解,因此其可以钉扎晶界,抑制晶粒异常长大.2011年有学者首次在含Gd的Mg-Al系合金中发现了LPSO相,但相比于Mg-Zn合金,目前Mg-Al系合金中关于LPSO的研究还比较少,LPSO相的潜力还未得到充分发挥.一般而言,Gd可提升铸态Mg-Al系合金的力学性能,但其对热处理态及热挤压态Mg-Al系合金力学性能的影响更为复杂,还需进一步探究.腐蚀行为方面,加入Gd不仅可以减少Mg-Al系合金晶界处Cu、Fe、Ni等有害杂质元素的偏析,抑制有害杂质元素带来的腐蚀,还可以使腐蚀产物膜更加稳定、致密,从而减缓腐蚀.当然,加入Gd后,Mg-Al系合金第二相的成分、含量、形态及分布发生了改变,导致第二相与基体相的电位差、第二相起到屏蔽腐蚀离子的作用发生改变,也会使合金的腐蚀行为发生相应变化.本文综述了国内外含Gd的Mg-Al系合金的研究现状,介绍了Gd对Mg-Al系合金微观形貌、力学性能和腐蚀行为的影响,并分析了目前研究的不足,最后展望了含Gd的Mg-Al系合金的研究趋势.     

镁合金动态力学性能的研究现状及发展方向

概述了镁合金高应变加载条件下的塑性变形微观机制和损伤形式.综述了国内外镁合金动态力学性能的研究现状.针对镁合金动态力学性能的不足之处,指出未来镁合金动态力学性能研究的发展方向为:系统研究现有牌号镁合金的动态力学性能;探讨合金元素、加工工艺和热处理对镁合金动态力学性能的影响;构建镁合金动态本构方程.     

镁合金激光选区熔化研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车制造、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。激光选区熔化成形镁合金具有高效的制备性能、良好的成分均匀性、优异的力学性能和耐腐蚀性能,因此激光选区熔化成为一种重要的镁合金制备和改性方法。对近几年激光选区熔化镁合金的研究进展进行了综述,从激光工艺参数(激光类型、体能量密度、激光功率、扫描速度、扫描模式、层厚、扫描间距、气氛控制与进粉速度)和粉体状态(粉末形状、粒径分布、粉末对激光束能量吸收率、粉末化学成分)2个方面讨论了该工艺的关键技术;按照纯镁、非稀土镁合金体系、稀土镁合金体系的分类,对激光选区熔化成形镁及镁合金的致密度与微观结构、力学性能与耐腐蚀性能进行了总结;分析了工艺参数与合金成分两方面对该工艺成形镁合金缺陷的影响。为减少激光选区熔化成形镁合金缺陷、均匀化晶粒、溶解硬脆二次相或析出强化相进而改善合金的结构与性能,许多研究对激光选区熔化成形镁合金进行了热等静压、固溶热处理和时效热处理,总结了上述处理方式对AZ体系、WE体系与Mg-Gd体系镁合金的改善效果。最后展望了激光选区熔化成形镁及镁合金在各领域的应用前景与未来可以进行研究的方向。     

TC6钛合金带阻尼台叶片等温模锻件研制

研究了等温锻造及热处理工艺对TC6钛合金组织和性能的影响,研究结果表明,锻坯加热温度的提高会导致合金中的α相含量减少,延长保温时间对合金中α相含量影响较小;在相变点温度以下45～65℃加热保温并经适当程度的等温锻造变形后,合金中a相含量可以保持在30％以上,并具有良好的力学性能;进行热处理时,冷却速率和热处理温度对合金性能有较大影响;经合适的双重退火处理后,合金具有良好的组织和综合性能.     

热处理对AZ91D及AZ71镁合金组织及力学性能的影响

研究了热处理工艺对AZ91D及AZ71镁合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在AZ91D和AZ71镁合金中,温度升高,β相含量都是先增加后减小,400℃时合金中的β相几乎消失,完全由α基体相组成;硬度都是先减小后增加,235℃时硬度最大;耐冲击性都是先减小后增加,235℃时耐冲击性最低。     

高强镁合金组织细化方法研究现状

镁合金组织对其力学性能影响十分显著,通常未经处理的合金组织中存在的粗大相严重割裂基体,降低力学性能,恶化其切削加工性能,制约高强镁合金的广泛应用。鉴于此,从镁合金的组织细化方面入手,概述了变质处理技术、机械搅拌半固态和定向凝固技术在高强镁合金组织细化及其对力学性能影响方面的研究现状。最后对镁合金组织细化前景进行了展望,对推广镁合金的应用具有一定参考意义。     

阻尼镁合金的研究现状与发展趋势

阐明了镁合金的阻尼机理及应变振幅、频率、温度对镁合金阻尼性能的影响.综述了当前改善镁合金阻尼性能的主要方法,如添加合金元素、控制变形工艺、热处理、控制晶粒尺寸和取向、添加增强相.指出通过添加新的增强相和合金元素,引入位错阻尼之外新的阻尼产生机制,解决阻尼性能与力学性能的矛盾,将是未来高性能阻尼镁合金材料研究的重要方向,而且,产品外形结构设计与阻尼性能的关系也是值得关注的一个新研究方向.     

高硬度Mg-5Al-2Sn-5Ca镁合金在铸态与热处理后的蠕变行为

本工作借鉴MRI230D合金的设计思路,通过添加Al、Ca、Sn等元素,采用普通铸造工艺制备了一种新型的Mg-5Al-2Sn-5Ca镁合金。使用XRD衍射仪、扫描电子显微镜对样品进行表征,采用图像处理显微维氏硬度计和蠕变试验机测试合金在铸态与热处理后的力学性能。研究结果表明:该合金由α-Mg、Al_2Ca、Mg_2Ca、CaMgSn相组成;铸态及经热处理后(热处理态)的合金晶界处均分布着连续的骨架状相,具有较高的维氏硬度,且热处理态合金的晶粒内部有微小颗粒状相析出;在520℃,该合金才发生相变,说明合金具有较高的耐热性能。分别在50 MPa/200℃下对铸态合金和热处理态合金进行蠕变试验,结果发现,相比于铸态合金,经热处理后合金的总蠕变时间延长至540 h,蠕变总量降低了0.001%,但在100 h时的蠕变量减少了0.030%。对比其他研究者的蠕变数据可知,在相同条件下,该铸态合金的蠕变性能远优于MRI153镁合金;热处理后的合金在50 MPa/200℃的蠕变断裂时间也长于A380铝合金。     

长周期有序堆垛相(LPSO)的研究现状及在镁合金中的作用

镁合金由于具有较高的比强度、比刚度以及良好的成形性和切屑加工性等优点,在航空航天、交通以及电子产品等领域获得了广泛的应用。但是由于镁合金的绝对强度较低,使其在结构件的应用上受到了一定的限制。近年来,采用稀土元素来提高镁合金的强度已成为镁合金研究领域的热点,尤其是Mg-Zn-Y镁合金。由于m(Y)/m(Zn)比的变化,Mg-Zn-Y中的强化相也逐渐产生变化,当m(Y)/m(Zn)1时,在Mg-Zn-Y合金中出现与镁合金基体完全共格、但富含Y、Zn元素的结构及化学成分均有序的长周期堆垛有序相(LPSO)。相比于其他第二相,LPSO相具有高硬度、良好的热稳定性、良好的阻尼性能、高抗蠕变性能、高弹性模量等特点,因此,这种新型结构强化相在镁合金中对其力学性能的影响引起了研究人员的广泛关注,成为目前镁合金强韧化的研究热点。近几年的研究多是通过快速凝固粉末冶金、铜模铸造、溶体甩带等不同的铸造方法制备出含LPSO相的镁合金,并通过改变溶质原子种类、含量及比例的方法来探究LPSO相对镁合金性能的影响,之后通过热处理、挤压和轧制等加工工艺对LPSO相的数量、尺寸和分布进行调控,进而提高镁合金的性能。而有关LPSO相的微观结构,如LPSO相结构中各原子的排列方式和具体位置等,通过第一性原理计算模拟、选区电子衍射(SADP)、高分辨率透射(HRTEM)及高角环形暗场像扫描电子显微镜(HAADF-STEM)等方法进行研究,已经建立了一个比较完善的LPSO相结构模型。同时,近几年对镁合金凝固和变形过程LPSO相结构中原子的运动研究也有了突破性的进展。在21世纪初,有研究人员通过快速凝固和热挤压的方法制备出的Mg97Zn1Y2(原子分数)合金的屈服强度和延伸率分别达到了610 MPa和5%,这些优异的力学性能归因于纳米级的LPSO相。本文综述了镁合金中LPSO相的形成机制、类型及其含LPSO相的合金体系,并对LPSO相的结构堆垛有序和化学成分有序进行了详尽的叙述,同时分析了LPSO相提高镁合金强度、塑性、抗蠕变性及高阻尼性能的机理;阐述了含LPSO相镁合金的制备工艺对其性能产生的影响;最后对含LPSO相镁合金的发展方向进行了展望。     

Dependence of the mechanical properties and microstructure of ultralight magnesium-lithium-aluminum alloy on heat treatment conditions

Although magnesium-lithium-based alloys demonstrate superior workability and lower densities than conventional magnesium alloys, their mechanical properties require improvement. In this study, the effect of heat treatment conditions on the mechanical properties and microstructure of magnesium-lithium-aluminum alloys was investigated. Tensile tests were conducted on the alloys, and the results showed that the yield stress, ultimate tensile strength, and total elongation were significantly dependent on the heat treatment conditions. The relationship between the yield stress and grain size was not governed by the Hall-Petch relationship. The activation volume of various heat-treated samples estimated from the strain rate jump test was smaller for higher yield stress. Wide-angle x-ray scattering indicated that the second phase with a Bragg spacing of 1.7 nm was generated after heat treatment. It is found that the state of the second phase periodic structure affects the mechanical properties of the magnesium-lithium-aluminum alloy.     

T4 热处理对石膏型 AZ91 铸造镁合金组织和性能的影响

用石膏型熔模铸造技术,成功制备了AZ91镁合金铸件.用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了AZ91镁合金铸态及T4热处理态的显微组织演变和力学性能.结果表明,分布在铸态AZ91镁合金晶界的网状β-Mg17Al12相在T4热处理过程中逐渐溶解,铸态和T4热处理态中均存在大量的A18Mn5化合物,T4处理后,其力学性能显著提高.     

选区激光熔化精密成形轻质镁合金的研究进展

选区激光熔化成形作为一种新兴的增材制造工艺,可以实现轻质镁合金复杂构件的一体化精密成形。由于镁合金的化学性质活泼,镁合金的选区激光熔化成形相较于其他合金系更具挑战性,沉积构件的强度、塑性、韧性等力学性能指标整体偏低,抗腐蚀性能整体偏差,所以还需进一步提升其综合性能并拓展镁合金的应用领域。综述了近年来国内外关于镁合金选区激光熔化成形方面的研究,为镁合金的精密一体化成形提供相应的理论基础和指导策略。首先阐述了该新兴工艺的原理及特点,基于镁合金熔沸点低、饱和蒸气压高等特点,综合探讨了微裂纹、孔隙和杂质等缺陷的形核原理,提出了相应的缺陷控制策略。对沉积试样的微观组织进行了分析,并与传统工艺进行了比较,并基于此讨论了合金成分微调控和镁基复合材料这2种实现成分微调控的主要方案。最后结合热处理、热等静压等后处理方式调控微观组织,并对采用摩擦搅拌、激光冲击强化等强化工艺结合选区激光熔化的复合增材制造工艺在线闭合缺陷、调控微观组织等技术进行展望,希望可以进一步提升镁合金的综合性能,促进镁合金更广泛的工程应用。     

添加钼对锆合金性能的影响研究

添加合金元素来提高锆合金的力学性能和耐腐蚀性能,近年来受到研究学者的广泛关注。概述了加钼锆合金的国内外研究现状和发展趋势,着重介绍了添加钼元素对锆合金力学性能、耐腐蚀性能、微观组织、形变织构、第二相等方面的影响。在锆-铌合金中添加适量的钼,再通过适当的热机械处理,可以得到高强度、耐腐蚀、晶粒细小的锆合金。     

热处理条件对锻造ZK60-Y镁合金力学性能的影响

研究了不同热处理条件下锻造ZK60-Y镁合金微观组织的变化对其力学性能的影响.结果表明,直接进行人工时效的合金具有优越的强度和塑性.XRD分析表明,析出相主要有Mg2Zn3、Mg24Y5、Zn2Zr3和w-Mg3Y2Zn3.Mg2Zn3和w-Mg3Y2Zn3等析出相的尺寸、数量及其在基体中的分布状态对合金的力学性能影响很大.锻造态下大块破碎呈带状分布的Mg3Y2Zn3相及T4和T6态下粗化呈片层状的Mg2Zn3相是合金力学性能降低的主要原因.细小呈带状分布的Mg3Y2Zn3相和细层片状分布的Mg2Zn3相及其在此状态下细小的晶粒使T5态合金具有优越的抗拉强度和塑性.     

CrCoNi基多主元合金研究进展

总结了近期引起国内外众多学者关注的CrCoNi基多主元合金的研究现状.首先简要地介绍了CrCoNi基合金的发展历史,详细分析了该合金的变形机理,其中包括变形孪晶的形成原因及其对合金性能产生的影响.其次介绍了包括冷轧、 热轧和增材制造在内的多种加工工艺对该合金显微组织及力学性能的影响.目前制备CrCoNi合金应用最广泛的...     

稀土变形镁合金的研究和开发

论述了国内外稀土变形镁合金的研究和开发现状,分析了在变形镁合金中添加稀土元素所起的作用以及稀土对合金组织、性能及变形加工能力所产生的影响,总结了稀土变形镁合金中准晶相的形成、作用及研究特点,讨论了稀土变形镁舍金研究和开发中存在的问题和困难,指出稀土变形镁合金是镁合金开发应用中的一个重要发展方向.     

物理气相沉积在镁合金表面防护领域的研究现状

镁合金表面耐腐蚀性能、耐磨性能较差,物理气相沉积(PVD)镀膜技术是一种提高镁合金表面性能的有效方法。总结了PVD镀膜防腐蚀层和耐磨层的特性,分析了涂层耐腐蚀耐磨的机理和存在的不足。综述了镁合金表面PVD膜层的研究进展,阐述了物理气相沉积技术对镁合金的表面改性的应用现状,并对该技术在镁合金上的发展进行了概括,指出了目前PVD技术在镁合金表面防护领域的新前景,为今后PVD技术对镁合金表面防护的研究与发展提供了相关参考。