Er对Al-Mg-Si-Cu合金铸态和均匀化组织的影响

通过DSC差热分析、光学显微镜、扫描电镜和EDS能谱分析研究了不同含量Er(铒)对Al-Mg-Si-Cu合金的铸态、均匀化组织的影响。结果表明:Er可以明显细化Al-Mg-Si-Cu合金的铸态组织。添加w(Er)=0. 4%,合金的晶粒细化效果较好;添加w(Er)0. 4%时,合金的初熔温度和熔化温度没有明显变化;添加w(Er)=0. 6%时,合金的初熔温度和熔化温度分别提高8℃和6℃。均匀化过程中析出了大量十分细小的析出相,均匀分布在晶内。Al-MgSi-Cu合金均匀化组织中晶界残留相主要为Al Cu Si相和Cu Al2相。添加w(Er)=0. 6%后,合金均匀化组织中晶界残留相主要是Er Al3相和Al MnFeSi相。     

稀土铒在Al-Zn-Mg合金中的存在形式与细化机理

采用钢模铸造法制备了不同含量的稀土元素铒的Al-6Zn-2Mg合金, 利用金相组织观察、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等分析测试手段, 研究了铒在合金中的存在形式与细化机理.结果表明: 铒在合金中主要有3种存在形式, 即固溶到基体α(Al)中、形成初生Al3Er相或以共晶化合物的形式分布在晶界、以细小Al3Er形式在晶内析出; 不同含量的铒能不同程度地细化晶粒, 当铒含量不超过0.25%时, 枝晶间距减少, 但晶粒没有明显细化, 当铒含量达0.4%时, 细化效果已非常显著, 随着铒含量的增大, 晶粒略为细小; 不同含量的铒对合金的细化机理取决于它在合金中的存在形式, 当铒含量较低时, 其细化机理符合传统的稀土铝合金细化机理, 当铒含量较高时, 由于在熔体中形成了初生Al3Er相, 这些Al3Er相可以作为非均质核心而使晶粒得到细化, 是合金的主要细化机理.     

T6处理Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材的组织和性能

借助于X射线衍射分析、光学显微镜、透射电镜、扫描电镜和能谱仪等,研究了Al-Mg-Si-Zr-xEr合金板材经T6热处理后的组织性能,并探讨了Er对合金组织与性能的影响。结果表明,随着Er含量的提高,合金晶粒逐渐细化,合金强度、硬度提高;Al-Mg-Si-Zr-Er合金颗粒状和近颗粒状第二相主要为Mg2Si、Q-Al1.9CuMg4.1Si3.3、CuAl2、Al4Mn3Si2、Al3Er、Al3Zr、Al3(Er,Zr);Er添加促进了β"相的析出,在540℃×1h固溶+180℃×5h时效后,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀地弥散析出。     

Er对Al-Mg-Mn-Zn-Sc-Zr-(Ti)填充合金凝固组织与力学性能的影响

通过OM,SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc,Zr,Er和Ti复合微合金化焊丝合金的凝固组织及铸态力学性能,在实现合金组织有效细化的基础上,重点研究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响.结果表明,对于Sc和Zr复合细化的Al-Mg焊丝合金,Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应,合金的强度与塑性均得到提高,并在合金晶界处富集不连续分布的Al3Er共晶相;当Er和Ti共存于合金中时,5-10 um的方块状(Al,Mg)20Ti2Er金属间化合物相存在于晶界,该相的生成会使合金的强度进一步提高,但塑性有所降低;(Al,Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时,两相对晶界连续性的破坏会完全抵消Er的细化效应对合金塑性的提高,合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

EFFECTS OF Er ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF AS-CAST Al-Mg-Mn-Zn-Sc-Zr-(Ti) FILLER METALS

通过OM, SEM和XRD等分析方法与拉伸实验研究了Sc, Zr, Er和Ti复合微合金化焊 丝合金的凝固组织及铸态力学性能, 在实现合金组织有效细化的基础上, 重点研 究了Er及Er与Ti共存对合金晶界组织及合金力学性能的影响. 结果表明, 对于Sc 和Zr复合细化的Al-Mg焊 丝合金, Er元素的存在加强了合金的细晶强化效应, 合 金的强度与塑性均得到提高, 并在合金晶 界处富集不连续分布的Al3Er共晶 相; 当Er和Ti共存于合金中时, 5-10 um的方块状(Al, Mg)20Ti2Er 金属间化合物相存在于晶界, 该相的生成会使合金的强度进一步提高, 但塑性有所 降低; (Al, Mg)20Ti2Er相和Al3Er相共存时, 两相对晶界连续性的 破坏会完全抵消Er的细化效应 对合金塑性的提高, 合金拉伸断口由混合型断裂(穿晶 断裂和沿晶断裂)转变为沿晶断裂.     

含Er和Zr元素的Al-Mg-Si合金板材时效析出与强化行为

通过研究热处理工艺对Al-Mg-Si-Zr-Er合金组织与性能的影响,确定了合金板材的峰时效热处理工艺,探讨了合金的析出与强化行为。研究结果表明:540℃固溶1 h后,合金板材的析出相得到充分溶解,再结晶组织也未发生明显粗化;时效时,合金的析出相主要为Mg2Si、Al Cu Mg Si(Q相)和Cu Al2等;Er和Zr元素的加入促进了β″相析出,并使β″相变得更为细小弥散,从而缩短了时效时间,提高时效强化效果;合金的峰时效工艺为540℃固溶1 h,180℃时效5 h;合金的时效强化是位错切过机制和绕过机制的综合作用;合金的较高强度源于合金凝固组织细化、Al3(Er,Zr)粒子的弥散强化以及Er和Zr元素的加入促进β″相析出细化等共同作用的结果。     

Er对铸态Mg-Al-Zn-Mn合金组织与力学性能的影响

通过熔炼铸造法制备了不同Er含量的铸态Mg-9．0Al-0．8Zn-0．15Mn合金。采用X射线衍射、金相观察、扫描电镜及拉伸性能测试，研究了Er的添加对合金的显微组织与力学性能影响。结果显示，基体合金中添加Er后，显微组织主要由α-Mg相、Mg17Al12相及Al3Er相组成。添加Er元素能有效细化铸态合金的晶粒，使其平均晶粒尺寸从57μm降低到21μm；同时Er的添加改善了基体合金中Mg17Al12相的形态与分布，最终使基体合金的室温抗拉强度得到提高。     

Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析、集气法及动电位极化曲线研究了微量Er对铸态AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明:微量Er可细化AZ91镁合金的铸态组织,当AZ91镁合金中加入Er的含量不高于0.7%(质量分数)时,随着Er含量的增加,镁合金中的γ-Mg17Al12相由粗大、连续块状分布逐渐转变为细小、岛状均匀分布,并且有Al3Er相生成;同时,微量Er也可显著提高铸态AZ91的耐腐蚀性能,当Er含量为0.7%时,合金耐蚀性能大幅度提高,在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为0.546 06 mg/(cm2·d),仅为常规AZ91镁合金的1/15;微量Er使得AZ91镁合金在3.5% NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,从而提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能.     

稀土Er对铸态Mg-6Al合金显微组织和力学性能的影响

基于改善铸态Mg-6Al镁合金力学性能的目的,本研究利用OM、SEM、XRD、万能电子拉伸试验机系统研究了加入不同含量稀土Er(0,0.2%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)对铸态Mg-6Al合金晶粒尺寸、第二相形态、数量、大小和分布以及力学性能的影响。结果表明,加入Er会产生Al_3Er新相;适量添加Er有良好的细化晶粒作用;第二相形态也由连续或不连续网状转变为短棒状或颗粒状,同时数量明显增多,尺寸减小,分布更加均匀;但当Er添加量高于1.5%时会引起晶粒和第二相粗化团聚,降低材料力学性能;Mg-6Al合金中最优Er添加量为1.0%,此时合金的抗拉强度181MPa,伸长率9.3%。并详细讨论了晶粒细化机理及Er对第二相的影响机理。     

Er对Ti-16Al-27Nb合金组织和性能的影响

采用添加稀土元素Er改善Ti-16Al-27Nb合金的力学性能,分析其对合金组织结构和性能的影响。结果表明:添加微量Er可以细化合金的晶粒,但不改变合金基体的相组成,合金均由B2、α2和O相组成;当Er含量较低时,主要以固溶形式存在于合金中;当Er含量约为0.6%(摩尔分数)时,合金中将析出面心立方结构的富Er相,并弥散分布于基体中,随着Er含量的增加,富Er相尺寸变大且沿晶界聚集,导致合金性能下降。固溶强化和弥散强化是微量Er元素改善合金性能的原因,当添加0.6%Er时,合金具有优良的塑性变形能力。     

铸态Mg-Sn-Al-Zn合金组织和力学性能

利用纯镁、锡粒、纯锌和AZ31合金制备Mg-Sn-Al-Zn系合金,通过调整Sn、Al和Zn含量来研究Mg-Sn-Al-Zn系合金的组织和性能,以获得设计合金的成分范围。通过光学显微金相观察、XRD分析以及硬度测试,研究了添加量5wt%~8wt%Sn、2wt%~3wt%Al、1wt%~2wt%Zn的铸态Mg-Sn-Al-Zn系显微组织与力学性能。实验结果表明:Mg-Sn-Al-Zn系合金主要由α-Mg、Mg2Sn相以及较少量的β-Mg17Al12和τ-Mg32(Al,Zn)49相组成,β-Mg17Al12和τ-Mg32(Al,Zn)49相沿枝晶间断续分布。提高Sn含量,可细化枝晶,Sn是影响合金力学性能的主要因素。Al、Zn含量提高时,可提高合金固溶强化效果,而且Al强化效果优于Zn。     

Ca对AZ91镁合金显微组织和性能的影响

利用真空电磁感应熔炼炉制备AZ91-XCa(X=0.7%,1.25%,1.74%,2.53%)镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法研究了合金元素Ca对AZ91镁合金显微组织的影响。结果表明:合金的主要物相是由基体Mg,β(Mg17Al12)和Al2Ca组成。随Ca含量增大,β(Mg17Al12)相由不连续的网状转变为细小的条状,同时,有Al2Ca相产生,并且随Ca含量增加,Al2Ca相增加。当Ca含量达到1.25%时,晶粒细化最明显,同时力学性能达到最好,该合金在室温下的抗拉强度达到150MPa,断面收缩率为22.8%。     

稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固组织研究

采用铜模喷铸方式进行了稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固实验,对比研究了稀土元素种类(Re=Ce,Er)及含量(0.25%,0.5%,0.75%,1%,质量分数)对镁合金晶粒尺寸、基体成分及相结构的影响规律。结果表明,同等含量条件下,Ce元素在α-Mg中的固溶度更低,溶质富集程度更明显,易形成Al11Ce3高熔点化合物相,合金细化效果比Er更好。随Ce含量增加,晶粒尺寸不断减小,β-Mg17Al12共晶相数量减少,分布趋于弥散。当Ce含量大于0.75%时,出现明显的晶粒粗化现象。在此基础上,从形核和生长的角度对上述细化机理进行了合理解释,并利用差热分析实验进行了有效验证。     

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。     

汽车发动机用AM50合金的合金化与耐蚀性能

对汽车发动机用AM50合金进行了Er合金化处理,研究了Er含量对AM50合金组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,Er微合金化AM50合金组织中除了含有α-Mg相和β-Mg17Al12相外,还形成了Al7ErMn5相和Al3Er相;随着Er含量增加,合金的腐蚀速率表现为先降低后升高的趋势。腐蚀速率和腐蚀形貌的观察结果表明,Er含量为0.5%时的AM50合金具有最佳耐腐蚀性能;随着AM50合金中Er含量的增加,合金的腐蚀剩余强度呈现先增加后降低的趋势,在Er含量为0.5%时具有较好的腐蚀剩余强度。     

稀有元素Er对Al-Si-Fe-Co合金组织与性能的影响

利用OM、SEM/EDS、XRD、拉伸及摩损等实验研究稀有元素Er对Al-Si-Fe-Co合金组织和性能的影响。研究表明,Er元素可有效细化Al-Si-Fe-Co合金的富铁第二相;当添加量为0.5wt.%时,α-Al晶粒细化,共晶硅细化效果最佳,抗拉强度160.8MPa,延伸率1.89%,相比于未添加Er的合金提高了5.3%和19.6%。但是,当过量添加Er元素时会析出针状Al3Er相,对块状富铁相变质效果弱化,并使得合金的强度和塑性降低。同时,随着合金中Er元素含量增加,合金磨损率和摩擦系数均出现了提升,当Er添加量为0.5wt.%时,其相对耐磨性能达到最佳。     

Zn及固溶时效对Mg-4Al-2Ca合金组织和性能的影响

通过Mg-4Al-2Ca-xZn系镁合金的设计,研究添加不同含量的Zn对合金微观组织及力学性能的影响。分析得出,铸态Mg-4Al-2Ca合金组织主要由α-Mg、β-Mg17Al12相和少量Al2Ca相组成;当合金中添加2%、4%和6%的Zn后,随着Zn含量的增加合,金的初生相α-Mg变化明显,合金组织中Al2Ca相增加,形成了Mg32(Al,Zn)49相、MgZn相和少量Mg5Zn2Al2化合物;在Zn含量为6%时,合金的初生相α-Mg细化明显,且具有等轴状形态。在时效时间相同的情况下,Zn元素的增加使α-Mg相细化,在相界处析出相减少。经过340℃保温20 h固溶后,在180℃进行一系列的时效处理结果的分析表明,时效72 h时,Mg-4Al-2Ca-xZn(x=0,2,4,6)合金的硬度都达到最大值,分别为72.9、75.1、80.7和83.9 HB,硬度值随Zn含量的增加而增大。     

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%.     

稀土Y含量对Mg-Al合金组织细化的影响

通过合金制备、金相显微镜和扫描电镜等方法研究了稀土元素Y对Mg-Al合金组织细化的影响。结果表明,适量Y的加入能明显细化基体晶粒,使β相分布更为弥散,Y的加入还使基体中出现点状新相Al2Y。冷速为200℃/min时,Mg-5Al和Mg-7Al合金中加入0.5%Y时的组织和成分更均匀,细化效果最好,晶粒直径分别由92.64μm、82.40μm变为52.83μm、39.47μm,β相含量由11.91%、12.17%变为8.29%、8.81%,合金硬度从50.1 HV5和52.8 HV5升高到56.4HV5和62.2 HV5;随着Y含量的进一步增多,合金又开始呈粗化趋势。在同样的冷速和变质条件下,Mg-7Al合金比Mg-5Al合金晶粒更细,变质效果也更好。     

铸态AM60-Ti镁合金的显微组织与力学性能

用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了AM60-xTi合金(x=0,0.2,0.4,0.8)的铸态显微组织,并测定了各试验合金的室温力学性能.试验结果表明,加入少量的Ti可显著细化AM60合金的铸态组织.Ti含量为0.2%时,晶粒细化效果最显著,第二相颗粒细小,分布均匀;AM60合金中的半网状沿晶界分布的β-Mg17Al12相变为颗粒状,并形成弥散分布的颗粒状TiAl3相,合金的抗拉强度和伸长率均达到最高.Ti含量大于0.2%时,Mg17Al12和TiAl3相的尺寸又增大,抗拉强度及伸长率随Ti含量的增加而降低,但均高于AM60合金.Ti加入AM60合金中后,细化合金的晶粒、β相,Ti和Al形成的金属间化合物TiAl3分布于基体和第二相中,起到弥散强化作用,从而提高该合金的力学性能.