铸态Mg-6Al-1.5Ca合金高温蠕变行为研究

采用光学显微镜（OM）、能谱分析（EDS）及X射线衍射（XRD）研究了铸态Mg-6Al-1.5Ca合金显微组织,并测试了合金的高温蠕变性能。结果表明：该合金由呈枝晶形貌的α-Mg基体和沿晶界分布的Al2Ca共晶相组成;通过幂律蠕变方程得出在150-200℃/50-90MPa下合金蠕变变形机制为扩散控制的高温位错攀移和晶界滑移机制;蠕变断裂行为可以用Monkman-Gran经验公式来描述,175℃蠕变断裂特征为脆性穿晶断裂。     

超声处理制备的生物可降解Zn-1Mg-0.5Ca合金的微观组织与腐蚀行为

锌合金不仅具有良好的生物相容性,而且还有较好的降解行为,成为近些年来国内外研究者关注的热点。但是,不管在力学性能上,还是在腐蚀性能上,铸态锌合金皆不具备人体植入金属材料的条件。所以,为了提升与优化锌合金的力学性能,同时符合植入人体后的腐蚀速率需求,本实验研究了不同超声功率(300 W,600 W,900 W)处理对的Zn-1Mg-0.5Ca合金微观组织及腐蚀性能的影响。研究结果表明：随着超声功率的增加,Zn-1Mg-0.5Ca的初生α-Zn树枝晶,片层的共晶Mg₂Zn₁₁相以及块状的CaZn₁₃相被有效细化,初生α-Zn相由粗大的树枝晶转变为细小的等轴枝晶。粗大的多边形状CaZn₁₃相被细化为细小的粒状,平均尺寸从34μm减小到5μm,片层的共晶Mg₂Zn₁₁相转变成细小的棒状和粒状。电化学测试表明：未经超声处理的Zn-1Mg-0.5Ca合金的腐蚀速率最低,为0.190 mm·a^-1。随着超声功率的增加,合金的腐蚀速率逐渐增加,当超声...     

Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具设计

基于Mg-3Zn-1Zr合金本构方程运用Defrom-3D软件对多种Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具参数的配合进行了有限元模拟分析。结果表明:挤压模入口圆角半径一定时,挤压模模角越大,挤压杆的载荷越小,挤压模圆锥段发生紊流现象越严重,挤压死区越大。挤压模入口圆角处的磨损最为严重,当挤压模模角为120°,挤压模入口圆角半径为2 mm时,模具磨损最小,挤压载荷和模具应力也较小。工作带长度超过4 mm时,随着工作带长度的增加,模具磨损深度显著增大,管材与模具易产生黏结,进而产生缺陷和变形不均匀。采用模拟优化的模具挤压出的Mg-3Zn-1Zr合金细径管材表面质量良好、尺寸精度高,说明基于Deform-3D有限元分析能够为实际模具设计与镁合金型材的生产提供可靠参考。     

热处理工艺对Mg-3Zn-0.6Zr合金组织和性能的影响

本工作采用的热处理工艺分为均匀化处理及固溶处理,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、压缩试验和硬度测量等多种实验方法,研究Mg-3Zn-0.6Zr合金铸态和热处理态的组织及性能。研究发现,均匀化处理后,铸态合金晶粒细化,抗压强度提高到338.3 MPa;固溶处理后,铸态合金中的MgZn第二相逐渐溶解到α-Mg基体中,抗压强度提高到431.1 MPa。最后,确定了最佳热处理工艺为:固溶处理温度400℃,保温8h,水冷。     

挤压工艺对Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响

系统地研究了挤压温度和挤压比对Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响规律.采用光学金相显微镜、电子式万能试验机及动态机械分析仪(DMA)等手段分析合金显微组织、力学和阻尼性能的变化,并讨论了晶粒细化与合金力学和阻尼机理之间的内在联系.研究发现,合金在挤压过程中发生了动态再结晶,晶粒显著细化,使综合力学性能得...     

Mg-4Zn-3Y合金高温阻燃特性

为了改善镁合金在熔铸及加工过程中抗氧化燃烧性能,用合金化阻燃方法在Mg-4Zn合金中添加适宜的Y元素制备了阻燃效果优异的Mg-4Zn-3Y合金.采用俄歇电子能谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜(SEM+EDS)研究了氧化膜的显微形貌、合金元素分布及其物相组成.结果表明,Mg-4Zn-3Y合金在高温下暴露于大气中时,燃点提高250℃,合金表面生成一层以Y2O3为主的氧化膜,改善镁合金氧化膜的粘附性,提高高温抗氧化和燃烧能力.基于高温氧化热力学分析,建立了Mg-4Zn-3Y合金在高温下的氧化物理模型.Mg-4Zn-3Y合金能在1065K时于大气中保温30min而不燃烧,实现了低Y元素含量镁合金在大气条件下的无保护熔炼.     

变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金退火过程中组织与织构演变过程

研究了变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金在热轧和退火过程中的显微组织、织构以及室温成形性能。结果表明:Mg-1.5Zn-0.2Gd合金经过热轧、退火后,其织构得到明显弱化并且沿着TD方向发生分裂,使得合金在室温下具有较高的断后伸长率和成形能力。450℃热轧后合金的基面织构强度最大值为3.4,RD方向上伸长率仅为6.7%;然而,合金经过350℃/60min退火后基面织构强度明显降低,最大值仅为2.3,并且基面织构沿着TD方向发生分裂,RD方向上伸长率达到26.7%。EBSD研究表明,稀土Gd元素溶入合金中,阻碍了热轧过程中动态再结晶的发生,在随后的退火过程中,非基面取向晶粒在原始大角度晶界位置形核长大,这是Mg-1.5Zn-0.2Gd合金织构得到优化的关键原因。     

挤压温度对Mg-0．4Zn-0．6Zr（ZK01）合金力学性能和阻尼性能的影响

研究了Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）合金在不同挤压温度下力学和阻尼性能的变化。结果表明：挤压变形可以显著地细化镁合金晶粒，挤压后合金的力学性能提升很大但是阻尼性能急剧降低；随着挤压温度的升高，晶粒细化程度减弱，合金的强度随着挤压温度的升高而降低，阻尼性能却升高，但阻尼性能仍远低于铸态。研究表明合金的阻尼行为可以用G-L位错钉扎理论解释。     

挤压比对Al-0.68Mg-0.60Si合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射系统(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度测试、室温拉伸测试等研究挤压比对Al-0.68Mg-0.60Si合金组织与性能的影响。结果表明:随着挤压比的增大,T6态Al-0.68Mg-0.60Si合金型材基体内的强化相弥散质点的尺寸逐渐减小,弥散程度增加,小角度晶界占比呈下降趋势,但再结晶分数有所提高,当挤压比达到39.6以上,合金内部基本为立方织构。此外,在挤压变形过程中,随着挤压比(λ=26.8~55.7)的增大,合金型材的硬度、抗拉强度先上升再下降;当λ=39.6时,合金的抗拉强度达到最大值284.00MPa。     

微量Ca对Mg-0.6Zr合金力学性能及阻尼行为的影响

研究了微量Ca对Mg-0.6Zr合金力学性能和阻尼行为的影响.结果表明, 微量Ca加入后的固溶强化和细晶强化作用提高了Mg-0.6Zr合金的强度和延伸率,同时由于Ca元素的加入及晶界数量增多对位错运动的进一步阻碍也降低了合金的应变振幅效应,从而降低了其阻尼性能,当ε=4×10-3时 Mg-Zr合金的阻尼Q-1＝0.13,而Mg-Zr-Ca合金为Q-1＝0.11.研究表明合金的阻尼行为可按G-L位错阻尼理论解释.     

Microstructure,Mechanical Properties and In Vitro Degradation Behavior of a Novel Biodegradable Mg-1.5Zn-0.6Zr-0.2Sc Alloy

A novel Mg-l.5Zn-0.6Zr-0.2Sc(denoted as ZK21-0.2Sc) alloy was developed as potential biodegradable implant materials.The microstmcture,mechanical properties,and in vitro degradation behavior of the as-cast ZK21-0.2Sc alloy were investigated and compared with ZK21 alloy and pure Mg.The ZK21-0.2Sc alloy showed a single-phase structure with fine equiaxed grains.The alloy exhibited a good balance between strength and ductility.Both immersion tests and electrochemical tests showed that the ZK21-0.2Sc alloy had the lowest degradation rate in Hank's solution.The excellent degradation behavior of ZK21-0.2Sc alloy could be explained by the single-phase and fine grain structure,the more effective protection corrosion film,and the beneficial alloying effects of Zn,Zr and Sc.     

挤压温度对Mg-2Zn-Mn-0.5Nd镁合金组织和性能的影响

研究了Mg 2Zn Mn-0.5Nd镁合金不同挤压温度对其制品组织和性能的影响及作用机理.结果显示:挤压温度从340℃提高到420℃时,合金的室温伸长率可从14％左右提高到26％以上,伴随强度明显下降.挤压温度从340℃降低到260℃时,合金的伸长率也提升到19％,而强度减弱不明显.分析表明:合金的晶粒尺寸和织构强弱等因素,共同决定该合金挤压制品的室温力学性能.     

轧制温度对Al−4.5Cu−1.5Mg−0.5Zr合金显微组织及性能影响

目的 优化加工工艺,改善合金的组织,提高合金的力学性能。方法 采用金相(OM)观察、拉伸试验和X射线衍射,分析在大应变轧制下冷轧结合T6态处理后板材的成形性能,引入Williamson-Hall模型和Taylor函数,分析合金内部位错密度的变化规律及其对力学性能的影响。结果 随着前期轧制温度从350 ℃升高到400 ℃,合金晶粒得到明显细化,再结晶充分,晶粒尺寸细小,晶界处第二相粗大;冷轧后晶粒破碎严重,晶粒的碎化方向与轧制方向垂直;在350 ℃时,合金内部的位错密度为1.62×10¹⁵ m^?2,位错密度对强度的贡献值为219.5 MPa,其抗拉强度最大为602 MPa、屈服强度为512 MPa、伸长率为12.6%。结论 Al?4.5Cu?1.5Mg?0.5Zr合金的晶粒组织明显细化,其力学性能得到提升。     

稀土Y对Mg-4.9Zn-0.7Zr合金组织及力学性能的影响

制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr及Mg-4.9Zn-0.7Zr合金,研究了Y元素对合金组织性能的影响.通过XRD,分析了合金的物相组成,运用OM,SEM观察了合金的微观组织、第二相形貌;通过EDAX对第二相化学成分进行了定性分析.研究结果表明,Y使得合金中有大量I相生成.热轧过程中,I相转变成弥散细小的颗粒,能有效钉扎位错,提高了材料的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性.     

Microstructure and Mechanical Properties of an Extruded Mg-2Dy-0.5Zn Alloy

Microstructure and mechanical properties of an extruded Mg-2Dy-0.5Zn(at.%) alloy during isothermal ageing at 180 ℃ were investigated.Microstructure of the as-extruded alloy is mainly composed of α-Mg phase,14H long period stacking order(LPSO) phase and small amounts of(Mg,Zn)_xDy particle phases.During ageing,the 14H LPSO phase forms and develops and its volume fraction increases with increasing ageing time.Tensile test showed that the peak-aged alloy exhibits similar yield and ultimate tensile strengths and elongation to failure at room temperature,100 ℃ and 200 ℃,but excellent elevated temperature strengths at 300 ℃ as compared to the as-extruded and over-aged alloys.The analysis showed that the excellent elevated temperature strengths of the peak-aged alloy are attributed to the LPSO phase strengthening and the grain refinement strengthening,and the role of the LPSO strengthening is related to not only its amount,but also its morphology.     

不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金的力学行为研究

目的 研究不同时效时间对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金强度的影响,以及室温和-40℃这2种温度环境对该合金疲劳行为的影响。方法 在不同时效时间下对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金进行热处理,并采用透射电镜观察其显微结构以解释不同时效时间下强度变化的原因。在不同外加总应变幅的条件下,对T6态该合金进行低周疲劳实验,对比研究Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金在不同温度环境下的低周疲劳行为。结果 随着时效时间的延长,不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金的屈服强度和抗拉强度都先升高后降低,-40℃环境下的屈服强度和抗拉强度均高于室温环境下的。在低应变幅时,合金的循环应力响应行为特征总体呈稳定趋势,在高应变幅时,合金的循环应力响应行为先表现为循环稳定特征,后表现为循环硬化特征。同一应变幅下,-40℃环境下合金的循环应力幅值高于室温环境下的,而合金的低周疲劳寿命则随着温度的降低而下降。此外,在室温和-40℃低周疲劳加载条件下,疲劳变形机制为平面滑移机制。当应变幅...     

Ca对Mg-8Zn-3.2Al-0.9Si-0.3Mn合金显微组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、带能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)等分析手段研究了元素Ca对Mg-8Zn-3.2Al-0.9Si-0.3Mn合金基体及Mg2Si相的细化效果及其细化机制。结果表明:Ca的加入能够使Mg2Si初生相由粗大的汉字状变为细小、弥散分布的颗粒状,并使合金基体组织显著细化。Ca对Mg2Si相的变质是以CaSi2作为Mg2Si相的异质形核核心和Ca作为表面活性元素影响其生长两种机制共同作用的结果。由于显微组织的改善,使得合金的室温和高温力学性能均得到提高。     

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金的微观组织与性能研究

目的 研究挤压比对热挤压制备的Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金微观组织、拉伸性能和抗腐蚀性的影响,并揭示挤压比对组织和性能演变的影响机制。方法 用挤压比为16和35的热挤压工艺制备了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金,通过光镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段表征并分析了不同挤压比下的微观组织,进一步通过拉伸测试和电化学测试评估合金的力学性能和腐蚀速率,并通过SEM表征断口形貌和腐蚀形貌,分析其断裂方式和腐蚀机制。结果 挤压比的大小并不会影响镁合金的相成分,镁合金主要由α-Mg基体及晶界处的LPSO相组成。当挤压比为16时,第二相数量更多,平均晶粒尺寸更小;当挤压比增大到35时,合金的再结晶程度更高,其晶粒尺寸分布更加均匀。性能表征结果发现,挤压比为16的VW94合金的力学性能更优,其抗拉强度及伸长率分别达到376.3MPa和13.3%,但是挤压比为35的VW94合金的耐腐蚀性能更好。结论 挤压比虽然不会影响相的种类,但是会影响第二相的含量和晶粒尺寸,从而进一步影响拉伸性能和腐蚀速率,因此可以通过优化挤压比协同...     

Microstructure and mechanical properties of Mg-4.0Zn-0.5Ca alloy

A new kind of Mg-4.0 wt.%Zn-0.5 wt.%Ca alloy is fabricated by casting and hot extrusion for used as a high performance structure material as well as a biomaterial. In the as-cast alloy, the average grain size of the α-Mg is 120-150 µm and the precipitated second phases are distributed uniformly in α-Mg grains. The as-cast Mg-4.0 wt.%Zn-0.5 wt.%Ca alloy shows a good balance between the tensile strength (211 MPa) and ductility (17% in elongation). After hot extrusion at 593 K, the second phase is greatly refined and the average grain size of the α-Mg is reduced to 8-12 μm which is resulted from dynamic re-crystallization during hot extrusion. In this case, it exhibits a high tensile strength (273 MPa) and a high ductility (34% in elongation) at room temperature.