RE元素Y和Nd对Mg-6Al合金显微组织的影响

研究了RE元素Y和Nd元素对Mg-6Al镁合金在铸态和固溶热处理状态下显微组织的影响。金相显微镜、扫描电镜及电子探针分析结果表明，Y和Nd稀土元素均有促进Mg-6Al合金铸态组织晶粒细化的作用，添加质量分数为0．5％的Y元素可使合金的晶粒尺寸由Mg-6Al合金的102．00μm细化至76．92μm，加入质量分数为1％的Nd后合金晶粒尺寸为65．79μm，而且Y和Nd在复合加入时，细化效果更为显著，晶粒尺寸为57．47μm。Y和Nd与合金中的铝元素形成热稳定性较高的块状YAl2相和条状NdAl2相，两者在α-Mg晶粒内和晶界均有分布。     

Mg-6Zn—xCu铸造合金的显微组织及力学性能研究

采用金属型铸造方法制备了Mg-6Zn-xCu（x=1％、3％、5％）镁合金,并通过光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜及力学性能测试等手段研究了Cu含量对合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：Cu在合金中主要以CuMgZn相存在,且随着Cu量的增加,其数量增加;在凝固过程中,CuMgZn富集在已结晶的α-Mg表面,阻碍了其长大,从而细化了晶粒,但过量的CuMgZn偏聚晶界偏聚,引起局部的应力集中,对合金的力学性能产生负面影响;随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,加入1％Cu时,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为208MPa和13．5％;随着Cu含量的增加,拉伸断口由准解理断裂向解理断裂和沿晶断裂转变。     

微量Ca对Mg-6Al-1Y-1Nd合金组织和性能的影响

利用感应熔炼制备了不同Ca含量的Mg-6Al-1Y-1Nd-xCa(x=0、0.1、0.4、0.7)镁合金,采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、能谱分析和拉伸及蠕变力学性能等手段研究了微量Ca元素添加对Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果证实,添加微量的碱土元素Ca使得Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金的显微组织明显得到细化,Mg-6Al-1Y-1Nd合金主要存在Al_2Y和Al_2Nd块状稀土析出相,Ca元素的添加使得该合金形成了呈条状和骨骼状的新析出相Al_2Ca。力学性能测试结果证实微量Ca元素添加能够显著提高Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金在室温和高温条件下的强度和塑性,同时显著提升了该合金在150～200℃/70 MPa测试条件下的抗蠕变性能,表明Ca是Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金重要强化添加元素。     

Mg-2Nd合金的组织与力学性能

在铸钢坩锅中熔炼制备了Mg-2Nd二元镁合金,试样经不同热处理工艺处理后,测试合金的室温拉伸性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及透射电镜（TEM）观察合金的显微组织,通过X射线衍射法（XRD）和能谱分析（XEDS）及选区电子衍射花样进行合金中的物相鉴别和微观成分分析。结果表明：Mg-2Nd合金的铸态组织由α-Mg基体和呈离异共晶形貌的Mg12Nd相组成;热挤压后,Mg12Nd相沿挤压方向呈纤维或颗粒状分布;挤压过程中发生动态再结晶,合金的抗拉强度（σb）由铸态的148.8 MPa提高到挤压态的210.2 MPa,伸长率（δ）由铸态的2.8%提高到挤压态的19.9%;热挤压和热轧成形的Mg-2Nd合金,直接时效T5（extruded、rolled）处理能产生形变强化和时效硬化双重作用,其中T5（rolled）态合金σb高达276.4 MPa,δ较热轧态提高了64%;T5（rolled）态组织中出现了β′和β沉淀,尺度均在50 nm左右,对合金产生了明显的时效强化作用。     

Al和Zn对铸造Mg-5Sn合金微观组织和力学性能的影响

根据合金成分设计,在Mg-5Sn铸造合金中逐步添加2%Al及4%Zn（质量分数）,实验结果表明,单独添加Al后,一次枝晶尺寸减小,且二次臂变的更加细密,合金的延伸率从6.6%提高到22.4%;Al和Zn复合添加后,长程枝晶转变为较为圆整的蔷薇状,在合金中生成了Mg₃₂（Al,Zn）₄₉相,合金的屈服强度和抗拉强度分别达到96和232 MPa,但延伸率则下降到14.8%.通过固溶时效处理,Mg-5Sn-4Zn-2Al合金在175℃时效24 h后达到硬度峰值83.5 HV,其晶内析出相由沿[0001]晶向分布的MgZn₂和块状的Mg₂Sn相组成,对应的室温屈服和抗拉强度分别提升到144和264 MPa;在150℃下其屈服强度仍可达到138 MPa,这表明合金的晶内析出的MgZn₂和Mg₂Sn相在高温下仍具有良好的强化作用.     

Mg-6Zn-xCu铸造合金的显微组织及力学性能研究

采用金属型铸造方法制备了Mg-6Zn-xCu(x=1%、3%、5%)镁合金,并通过光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜及力学性能测试等手段研究了Cu含量对合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:Cu在合金中主要以CuMgZn相存在,且随着Cu量的增加,其数量增加;在凝固过程中,CuMgZn富集在已结晶的α-Mg表面,阻碍了其长大,从而细化了晶粒,但过量的CuMgZn偏聚晶界偏聚,引起局部的应力集中,对合金的力学性能产生负面影响;随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,加入1%Cu时,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为208MPa和13.5%;随着Cu含量的增加,拉伸断口由准解理断裂向解理断裂和沿晶断裂转变。     

Nd含量对医用可降解Mg-0.8Ca合金组织和性能的影响

利用真空感应熔炼及金属模铸造法制备Mg-0.8Ca-Nd合金,并研究了Nd含量对铸态Mg-0.8Ca合金组织和性能的影响。结果表明:随着Nd含量增加,Mg-0.8Ca合金组织得到明显细化,抗拉强度和硬度同时得到提高,当Nd含量为3%时,晶粒尺寸达到10～20μm,抗拉强度和硬度分别达到101 MPa和76 HV;在Mg-0.8Ca合金中Nd不仅起到细化晶粒的作用,还在一定程度上抑制了铸态组织的偏析,为后续的均匀化处理消除成分偏析起到了积极的作用。     

Mn添加量对Mg-2Zn合金组织及生物耐蚀性的影响

研究了Mn添加量对Mg-2Zn合金显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,3种不同Mn含量的Mg-2Zn合金显微组织差别不明显,但当Mn的加入量超过0.5%时,显微组织中析出的Mn含量增多;电化学与浸泡试验结果表明Mg-2Zn-0.2Mn与Mg-2Zn-0.5Mn合金的耐蚀性相近,但Mg-2Zn-1.0Mn合金的耐蚀性明显下降。     

Sb、Y、Nd元素对Mg-6%Al合金显微组织的影响

本文主要研究了Sb、Y和Nd元素复合添加时对Mg-6%Al合金铸态组织的影响.研究结果表明,Sb、Y和Nd元素对Mg-6%Al合金组织均有细化作用,当元素复合添加0.5%Y 1.0%Nd时,晶粒平均直径由102.04μm细化至57.47 μm,细化效果最为显著.经测试分析,Sb、Y、Nd与合金中镁铝元素形成热稳定性较高的金属间化合物Mg3Sb2、Al2Y和Al2Nd,各相在α-Mg晶粒内和晶界均有分布,在凝固期间,首先析出并成为α-Mg的异质核心,细化了合金的铸态组织.     

Mg-2Nd合金的组织与抗蠕变性能

研究了Mg-2Nd合金的铸态显微组织、力学性能和抗蠕变性能。结果表明:Mg-2Nd合金的铸态组织由α-Mg基体和分布于晶界的离异共晶相Mg12Nd组成;铸态Mg-2Nd合金的抗拉强度和屈服强度随温度的增加而下降,但下降的幅度不大,具有较好的高温稳定性,伸长率则随温度增加明显上升;铸态Mg-2Nd合金表现出良好的抗蠕变性能。通过计算,合金在150～250℃、30～110MPa下的应力指数为3.3～8.0,蠕变激活能在108～142kJ/mol的范围。合金的蠕变机制归结于位错攀移控制,晶界滑移起一定的作用。     

Microstructure and mechanical properties of Mg-6Al magnesium alloy with yttrium and neodymium

The effects of rare earth (RE) elements Y and Nd on the microstructure and mechanical properties of Mg-6Al magnesium alloy were investigated. The results show that a proper level of RE elements can obviously refine the microstructure of Mg-6Al magnesium alloys, reduce the quantity of/β-Mg17Al12 phase and form Al2Y and AI2Nd phases. The combined addition of Y and Nd dramatically enhances the tensile strength of the alloys in the temperature range of 20-175℃. When the content of RE elements is up to 1.8%, the values of tensile strength at room temperature and at 150℃ simultaneously reach their maximum of 253 MPa and 196 MPa, respectively.The main mechanisms of enhancement in the mechanical properties of Mg-6Al alloy with Y and Nd are the grain refining strengthening and the dispersion strengthening.     

Gd对Mg-5Sn-0.5Zn合金的显微组织及力学性能的影响

研究了（0．5％～1．5％）Gd元素对铸造Mg-5Sn-0．5Zn合金（SZ50）的显微组织、时效硬化行为和拉伸性能的影响。结果表明：加入Gd后，合金的α-Mg晶粒细化，沿晶界或在α-Mg晶内生成棒状或长条状的Mg5Gd，其在Gd含量为0．5％时尺寸最小，分布更均匀；Gd的加入，使合金的抗拉强度提高，但降低其伸长率；随着Gd含量的增加，合金的峰值时效时间逐渐缩短。Gd含量为0．5％时，合金的显微硬度、抗拉强度及显微组织的细化作用最佳。     

Nd对Mg-13Gd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机等设备研究了Nd对Mg-13Gd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响,结合错配度理论、位错密度的变化规律讨论了合金晶粒细化的机理,并从细晶强化和析出强化等方面阐述了合金强化机制。研究发现Mg-13Gd-0.5Zr合金的组成相主要有α-Mg、Mg₅Gd,Nd的加入在合金中形成了新相Mg₄₁Nd₅,并细化了合金晶粒。Nd的加入显著提高了Mg-13Gd-0.5Zr合金的室温和高温力学性能,当Nd的添加量为2%时,合金在室温和高温下的力学性能达到最大值279(室温)、319 MPa(250 ℃),合金力学性能的提高主要归因于Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅相的析出强化和细晶强化的双重效果。Mg-13Gd-2Nd-0.5Zr合金在不同温度下的断裂方式主要以脆性断裂为主,随着拉伸温度的升高并由脆性断裂向韧性断裂转变。     

喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金组织与力学性能研究

利用XRD、OM、SEM、TEM研究了喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金挤压态的显微组织和合金的力学性能。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金主要包含基体α-Mg和Al2Ca相,基体组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为3μm;Al2Ca颗粒主要沿镁基体晶界分布,颗粒尺寸在1.0μm左右,并在Al2Ca相中存在孪晶结构;合金的σb、σ0.2、δ分别为450、325MPa,5%。在拉伸断口上存在大量石块状的Al2Ca相,表明合金的断裂方式为沿晶断裂;与经热挤压的铸造AZ91镁合金对比,该合金强度明显提高,但合金塑性降低;合金强度的提高主要来源于合金的细晶强化和Al、Zn对合金的固溶强化,而伸长率降低是由于合金中存在的大量Al2Ca颗粒是沿镁基体晶界分布,导致合金的塑性降低。     

Enhancing Mechanical Properties of Mg–6Zn Alloy by Deformation-Induced Nanoprecipitation

We presented the solution of deformation-induced precipitation after homogenization to enhance the mechanical properties of Mg–6 Zn alloys. The results show that the improved strategy exhibits more effective strengthening role than grain refinement methods based on low-temperature severe plastic deformation under the same strain. The low-temperature deformation with larger extrusion ratio results in massive nano-sized precipitates and excellent mechanical properties with the yield strength of 355 MPa and the ultimate tensile strength of 405 MPa. The increased mechanical properties are strong and tough enough to resist the stress and not be worn away when the alloy nail penetrates through the pig thigh bone, potentially extending more orthopedic surgery applications for Mg–Zn alloys.     

Nd含量对Mg-11Li-1Al合金组织的影响

采用真空熔炼法制备Mg-11Li-1Al-xNd合金,利用金相显微镜、SEM、XRD、EDS等研究Nd对Mg-11Li-1Al合金组织及性能的影响.结果表明,Nd元素的加入可以细化晶粒,使晶粒均匀化,合金硬度增大,加入3.0%左右的Nd,晶粒细化效果最佳,硬度最高.