等通道转角挤压制备超细晶Mg15A1双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15A1在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压（ECAP）,获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm-200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32．04％,抗拉强度σb从150MPa提高到269．3MPa,延伸率δ由0．05％提高到7．4％;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

Zn对铸态及ECAP态Mg15Al合金组织与性能的影响

采用XRD、SEM、EDS和拉伸试验,研究添加Zn元素前后铸态和等通道转角挤压(ECAP)态Mg15Al高铝镁合金的组织和力学性能。结果表明,Zn添加到Mg15Al合金中,主要固溶于β-Mg17Al12相,不生成新相。能够促进铸态Mg15Al合金中α-Mg晶粒细化,使β-Mg17Al12相质量分数增加,以及网状化加剧;使ECAP挤压后Mg15Al-1Zn合金中α-Mg基体晶粒平均尺寸由ECAP态Mg15Al合金的11.3μm减少到8.73μm,促进了β-Mg17Al12相的碎化和均匀分布;ECAP挤压能显著提高Mg15Al-1Zn和Mg15Al合金的综合力学性能,ECAP态Mg15Al-1Zn合金的抗拉强度较铸态合金提高了86%,ECAP态Mg15Al合金抗拉强度较铸态提高了60%,而且在屈服强度和塑性变化不大的情况下,ECAP态Mg15Al-1Zn合金比ECAP态Mg15Al合金室温抗拉强度提高了61.8MPa。说明Zn元素添加,能促进ECAP挤压对Mg15Al合金的晶粒细化效果,提高合金的综合力学性能。     

ECAP制备Mg-15Al-xNd合金的显微组织及高温力学性能

采用光学显微镜(OM),场发射扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射分析(XRD)和高温拉伸试验等研究了稀土Nd元素对ECAP态Mg-15Al合金显微组织及高温力学性能的影响。实验结果表明:随着Nd含量的增加,Mg-15Al-x Nd合金平均晶粒尺寸逐渐减小,当Nd含量达到1.5%和4%时,组织中分别出现针状Al11Nd3和不规则块状Al2Nd相。经ECAP挤压四道次后,基体平均晶粒尺寸2~3μm,β-Mg17Al12相显著细化且呈弥散分布状态。稀土Nd元素可以有效改善ECAP态Mg-15Al合金的高温力学性能,当Nd含量为1.5%时,合金在200℃时的屈服强度和抗拉强度由未加Nd时的116 MPa和139 MPa分别提高到148 MPa和172 MPa。ECAP挤压过程中被碎化的高熔点Al-Nd相在高温下对晶界有较强的钉扎作用,表现出显著的细晶强化和弥散强化效果。     

ECAP挤压对5083铝合金组织与力学性能的影响

研究了5083铝合金等通道转角挤压(ECAP)的室温拉伸性能.结果表明:5083铝合金经100℃、16道次ECAP挤压后,晶粒明显细化且第二相均匀弥散分布,合金的强度提高至480MPa;200℃、16道次ECAP挤压后,合金强度有所下降(约380MPa),但塑性显著改善(伸长率16％以上);降低ECAP挤压温度、增加挤压道次可获得更高的挤压硬化和细晶强化效果,在100℃ECAP挤压和200℃退火同样可提高该合金的抗拉强度和塑性变形能力.     

二元Mg-Al合金铸态及ECAP态组织与性能研究

研究了不同Al含量镁铝二元合金铸态及等通道挤压(ECAP)态组织特征和性能.结果表明:铸态Mg-Al二元合金在含Al(10%～25%,质量分数,下同)范围内,随Al含量增加,α-Mg初晶体积分数逐渐减少,形态由不规则的团絮状变为蔷薇花状,直至小块状;共晶组织体积分数剧增,硬脆相β-Mg17Al12呈网状连续分布,α和β两相以共生生长方式成为片层状共晶组织;ECAP能明显破坏硬脆相β-Mg17Al12网状连续分布,细化共晶组织和初晶α,并能使初晶α中析出弥散细小的β,起到弥散强化作用,使不同Al含量的Mg-Al二元合金不仅抗拉强度得到显著提高,而且塑性获得极大改善,尤其是Mg-15Al合金,ECAP后抗拉强度σb从150 MPa提高到269.3 MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%.     

超细晶Mg-2.5Zn-1Ca合金制备及其组织性能研究

通过挤压+等通道转角挤压(ECAP)复合加工工艺制备了超细晶Mg-2.5Zn-1Ca合金,采用OM、SEM、XRD、EBSD等手段分析变形过程中微观结构演变特征,结合力学性能变化,研究变形过程中合金强化机制。结果表明,经挤压+ECAP变形后,晶粒与第二相颗粒明显细化,其中挤压+2道次ECAP后获得了均匀的细晶组织,平均晶粒尺寸约1.1μm;同时,细小的Ca₂Mg₆Zn₃颗粒弥散分布于基体中。晶粒细化是剧烈塑性变形、动态再结晶和细小弥散的Ca₂Mg₆Zn₃相共同作用的结果。ECAP变形使合金的力学性能显著提高,2道次有最高的抗拉强度和延伸率,分别为275 MPa和17%。随着ECAP变形道次的增加,织构强度逐渐减弱,基面织构逐渐转变为一种新的织构,并且ECAP变形合金有较高的非基面施密特因子,组织均匀细化,使得材料有更好的延伸率。     

压力对挤压铸造Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响(英文)

采用挤压铸造工艺制备Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料,研究挤压压力对此复合材料显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:挤压铸造工艺是细化晶粒的有效方法,复合材料由α-Mg基体、β-Mg17Al12相以及二十面体Mg3Zn6Y准晶相(I相)组成,且随着挤压压力的增大,β-Mg17Al12相以及Mg3Zn6Y准晶颗粒含量增加,基体晶粒进一步细化,α-Mg树枝晶向等轴晶转变;当挤压压力为100 MPa时,极限抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3 MPa和9.2%,拉伸断口出现大量韧窝;准晶增强AZ91D镁基复合材料的强化机制主要为细晶强化和准晶颗粒强化。     

等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的组织与力学性能（英文）

采用等通道转角挤压(ECAP)Bc路径对固溶态Mg-3.52Sn-3.32Al合金分别挤压1、4和8道次。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析合金的组织和相组成,并测试了其室温拉伸性能。结果表明,经ECAP挤压后,固溶态合金组织中析出大量细小的Mg2Sn相和极少量的Mg17Al12相。随挤压道次增加,合金的综合力学性能先提高后降低。经4道次挤压后,合金的综合拉伸性能相对较佳,抗拉强度、伸长率和硬度HV9.8分别达到250 MPa、20.5%和613 MPa,较未ECAP时分别提高43.7%、105%和26.9%。经ECAP挤压的合金室温拉伸断口均呈韧性断裂。等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的力学性能受晶粒尺寸、析出相以及组织织构的共同影响。     

Mg-8Al-Sr-xCa (x=0.5, 1.0, 1.5) 合金的显微组织和力学性能

研究了Mg-8Al-Sr-xCa合金的显微组织和力学性能。铸态合金组织主要由α-Mg相和β-Mg17Al12相组成。在Ca添加至1.5%(质量分数,下同)后,形成少量Al2Ca颗粒。挤压过程中合金发生了动态再结晶,晶粒明显细化,同时第二相碎化,时效后组织中的β相趋于球形。拉伸结果显示,在Ca含量由0.5%增至1.5%时,铸态和挤压时效态合金的拉伸性能逐渐提高。挤压时效态AJ80+1.5%Ca的屈服强度和抗拉强度分别为274 MPa和327 MPa,该合金优异的拉伸强度主要是细晶强化和Al2Ca颗粒与含Ca的β-Mg17Al12相析出强化的结果。     

等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的组织与力学性能

采用等通道转角挤压（ECAP）Bc路径对固溶态Mg-3.52Sn-3.32Al合金分别挤压1、4和8道次。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析合金的组织和相组成,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明,经ECAP挤压后,固溶态合金组织中析出大量细小的Mg2Sn相和极少量的Mg17Al12相。随挤压道次增加,合金的综合力学性能先提高后降低。经4道次挤压后,合金的综合拉伸力学性能相对较佳,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到250 MPa、20.5%和61.3 HV9.8,较未ECAP时分别提高43.7%、105%和26.9%。经ECAP挤压的合金室温拉伸断口均呈韧性断裂。等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的力学性能受晶粒尺寸、析出相以及组织织构的共同影响。     

往复挤压Mg-4Al-4Si镁合金的显微组织与力学性能

研究往复挤压对Mg-4Al-4Si(AS44)合金显微组织和性能的影响。结果表明:往复挤压显著地细化晶粒,改善组织的均匀性;往复挤压4道次和8道次后,Mg2Si颗粒尺寸由铸态下的约120μm分别减小至3和2μm,α-Mg基体晶粒尺寸由铸态下的约50μm分别减小至9和8μm,形成了较为细小、弥散分布的Mg2Si颗粒和细小的等轴晶组织。合金的力学性能随往复挤压道次的增加而显著提高,挤压8道次时,合金的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251.7 MPa、210.5 MPa和14.8%,与铸态合金相比,上述力学性能指标分别提高了131.3%、191.1%和469.2%;挤压态合金拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

Strong and ductile Al–Zn–Mg–Zr alloy obtained by equal angular pressing and subsequent aging

An ultrafine-grained Al–Zn–Mg–Zr alloy with superior mechanical performance was obtained by high passes of equal angular pressing (ECAP) and subsequent aging. After 8 ECAP passes and aging, the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) of the solid-solutioned alloy are significantly improved from (98±10) and (226±7) MPa to (405±9) and (427±9) MPa, respectively. A large elongation is also maintained ((17.4±2.5)%). The microstructure features including grain refinement, morphology of precipitates, and dislocation density, were revealed with multiscale characterizations, including transmission electron microscopy, electron backscattered diffraction, and X-ray diffraction. After 8 passes of ECAP, the original coarse elongated grains are refined to a unique bimodal grain structure consisting of ultrafine equiaxed and lath-like grains. Additionally, the effects of ECAP and subsequent aging on the strengthening contribution of a variety of strengthening mechanisms, such as dislocation strengthening and precipitation strengthening, were discussed in detail.     

钕对二元高铝镁合金组织及性能的影响

研究了稀土元素钕对Mg-15Al合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明:加入钕后,Mg-15Al合金的α-Mg晶粒明显细化,α+β共晶组织由粗大网状变得分散、细小,钕与铝结合形成稳定的Al11Nd3,合金的抗拉强度和伸长率均得到显著提高。钕加入量为1.0%时,组织细化效果最好,Mg-15Al合金的综合力学性能达到最佳。当钕加入量为1.5%时,α-Mg晶粒又变大、抗拉强度略有下降。     

铸态Mg-4Al-4Si合金的显微组织与力学性能

摘 要:采用重力铸造法制备Mg-4A1-4Si(AS44)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能.结果表明,铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;Mg2Si粗大的呈树枝状、块状和汉字状3种形态;铸态合金的硬度为66.5 HV3,室温抗拉强度为108.8 MPa,屈服强度为72.3 MPa,伸长率为2.6％;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

等通道转角挤压Al-10Mg-4Si合金的组织与性能研究

在250℃下以Bc路径对Al-10Mg-4Si合金进行4道次和8道次的等通道转角挤压,以求达到改善合金组织和提高合金力学性能的目的.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对挤压前后的微观组织分析表明:铸态合金基体晶粒比较粗大,第二相Mg_2Si以粗大的汉字状或骨骼状分布于基体晶界处;经ECAP挤压后,基体晶粒得到细化,原粗大的汉字状Mg_2Si被碎化为短棒状或多边形状颗粒,并呈一定的弥散分布.室温拉伸测试结果表明:ECAP4道次挤压后,合金的抗拉强度和伸长率由铸态的166MPa、1.64%提高为322MPa、21.7%;ECAP8道次挤压后,合金的伸长率继续提高为24.7%.但抗拉强度下降到293MPa.     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

热处理工艺对Mg-6Zn-2.5Cu镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学试验机等研究了铸造Mg-6Zn-2.5Cu合金在铸态、固溶和时效处理下的显微组织和力学性能。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg和(α-Mg+MgZn2+Mg2Cu+CuZnMg)共晶相组成。在455℃固溶12~36 h时,随着时间增加,固溶效果逐渐增强,且在20 h时合金获得了较理想的显微组织及218 MPa的抗拉强度和8.68%的伸长率。随后在180℃时效6~72 h后,合金的拉伸性能随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时后,合金的抗拉强度和硬度达到峰值,分别为249.5 MPa和64.6 HV0.1,比铸态的分别提高了66.5 MPa和26.29%,伸长率在时效12 h时后达到了峰值6.72%。铸态合金的断裂方式以沿晶断裂为主,时效处理后合金的断裂方式为准解理断裂。     

微量元素Sr对AM60B镁合金组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、电子万能试验机、数显洛氏硬度计和显微硬度仪研究微量Sr对镁合金AM60B的铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加微量元素Sr可以细化镁合金的晶粒,而不改变基体α-Mg相的枝晶形貌,但可改变γ相的形态和大小,从连续或断续网状、长条状,变为卵石状或颗粒状。Sr对AM60B镁合金的抗拉强度和延伸率的影响具有相似的趋势,即随着Sr含量的增加,合金的抗拉强度和延伸率呈现先升后降的趋势,当Sr含量为0.05%时抗拉强度和延伸率分别达到最大值191.82MPa和4.63%,而洛氏硬度和显微硬度随着Sr含量的增加而增大。AM60B镁合金断裂方式存在着由解理断裂向准解理断裂再向解理断裂转化的模式。     

Ca对Mg-5Al-1Bi合金显微组织和力学性能的影响

使用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪及力学性能测试等试验手段,研究了Ca含量对铸态Mg-5Al-1Bi镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态Mg-5Al-1Bi镁合金由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成,加入Ca后,合金晶粒细化,β-Mg17Al12相的数量减少,由连续变得较为分散。当Ca含量达到3%时,合金中生成新的第二相Al2Ca。高熔点相Al2Ca在高温条件下能钉扎晶界,阻碍晶界滑移,有利于提高合金的高温蠕变性能。合金硬度和屈服强度随着Ca含量的增加而提高,而抗拉强度和伸长率下降。