AZ91D熔体中原位合成TiC颗粒及冲刷腐蚀性能

利用原位合成反应法,在不同温度(740、760和780℃)下对AZ91D镁合金熔体保温40min,制备了TiC/AZ91D镁基复合材料。借助光学显微镜和X射线衍射仪,对TiC/AZ91D镁基复合材料的组织形貌和物相进行观察和分析,并对制备的复合材料在质量分数为3.5%的NaCl溶液+石英砂条件下进行冲刷腐蚀磨损试验。结果表明,在740℃保温40min制备的复合材料主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Al3Ti组成。保温温度分别为760℃和780℃时,AZ91D镁合金中均出现了原位合成的TiC颗粒,并且随温度升高,TiC的数量增加。此外,TiC/AZ91D镁基复合材料在3.5%的NaCl溶液+石英砂中的冲刷腐蚀磨损性能随保温温度的升高而增加。经780℃保温40min后的复合材料呈出最好的耐冲刷腐蚀磨损性能,相比于AZ91D镁合金提高了60.5%。     

微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响

研究了添加微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响。在AZ91D镁合金熔炼过程加入AlV55中间合金引入钒元素,用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射等分析研究了加钒前后合金组织的变化以及钒在合金中的存在形式。结果表明:钒的引入使β-Mg17Al12相由不连续网状逐渐离散化,钒在AZ91D合金中主要以新相Al3V形式溶解或分散于β-Mg17Al12相和α-Mg基体中。高熔点的新相Al3V在AZ91D镁合金凝固过程中先于其他相生成聚集在固液界面前沿,抑制晶粒的长大;同时由于α-Mg相细化而使晶界面积增加,相应的单位面积晶界处发生共晶反应的熔液体积减少,生成的β-Mg17Al12相变得细小。同时由于晶粒尺寸减小以及晶界处Al3V相的强化作用,AZ91D合金的硬度随着添加钒含量的增加呈增大趋势。     

AZ91D镁合金等离子束重熔组织与性能

利用高能等离子束对AZ91D镁合金表面进行快速加热重熔处理,利用X射线衍射、扫描电镜、电子探针等对重熔层的物相、组织结构和成分进行分析,通过摩擦和拉伸试验研究重熔层的耐磨性和强度。结果表明:等离子束重熔层的晶粒得到高度细化,晶粒为细小的等轴晶粒,尺寸为1～2μm;物相组成仍然为α-Mg+β-Mg17Al12,但α-Mg相减少,β-Mg17Al12增加,且β-Mg17Al12相的分布更加均匀弥散;重熔层深度与等离子束的电流大小有关,电流越大,熔凝层越深;重熔层的显微硬度(105～125 HV0.1)明显高于基体的显微硬度(60～70 HV0.1),拉伸断口细致,有塑性变形痕迹以及由细小均匀韧窝组成的纤维状的撕裂痕,也有明显的晶粒拔出痕迹,等离子重熔处理有利于提高AZ91D镁合金的表面耐磨性和强度。     

激光表面强化对镁合金在模拟体液中腐蚀行为的影响

目的通过对镁合金表面进行激光强化处理,改善医用AZ91D镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能。方法采用不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光对医用AZ91D镁合金表面进行处理,激光能量密度分别为28、23、18 J/mm~2,对激光处理后镁合金强化层的组成、显微结构、厚度、元素分布以及耐腐蚀性能等进行测试和分析。结果 AZ91D经过激光强化处理后形成致密的强化层,强化层中相的组成与基材相的组成相同,均由α-Mg和β-Mg_(17)Al_(12)组成,强化层的厚度达到300μm。Mg和Mg_(17)Al_(12)的X射线衍射峰均向低角度偏移(约0.2°),且镁合金表面晶粒均得到细化,β相的大小从平均55.705μm减小到平均6.447μm。EDS分析表明,经过激光处理后,Mg的质量分数由82.88%减少为70.13%,Al的质量分数由16.28%增加为28.08%,且Al的分布更均匀。激光处理后,镁合金在模拟体液中的电化学测试结果表明,镁合金的腐蚀电位从原来的-1274mV增加到-1215 mV,腐蚀电流密度从8.920×10~(-5) A/cm~2减小为8.826×10~(-6) A/cm~2,同时,阻抗也从原来的1000Ω增加到60 000Ω,可知激光强化镁合金的耐腐蚀性能较原始镁合金的耐腐蚀性能均有一定程度的改善。结论医用AZ91D镁合金在不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光处理后,表面晶粒得到了细化,强化层中富集Al,在模拟体液中的耐腐蚀性能得到改善。     

AA6061/ZrB_2原位复合材料的干滑动磨损行为(英文)

通过往铝熔体中添加K2ZrF6和KBF4制备AA6061/ZrB2原位复合材料,并对该复合材料的干滑动磨损形为进行研究。构建了一数学模型来预测该复合材料的磨损速率。采用4因素5水平的中心复合旋转设计方法来减少实验工作量。考察滑动速度、滑动距离、载荷和ZrB2质量分数这4个因素对制备的复合材料的磨损速率的影响,通过观察磨损表面形貌分析这些因素的影响。结果表明,原位生成的ZrB2颗粒改善了复合材料的磨损性能。该复合材料的磨损速率随着滑动速度、滑动距离和载荷的增加而增加。     

挤压和热处理过程中AZ91镁合金的组织变化(英文)

对AZ91镁合金在均质化热处理、热挤压和时效处理中的组织演化规律进行研究。研究结果表明,在铸态组织中存在离异共晶和固态析出两种β-Mg17Al12相。在最佳的均质化处理(380℃,15h)过程中,β-Mg17Al12相大部分溶解到α-Mg基体中,并且晶粒细小。在热挤压过程中发生动态再结晶以及由此产生的晶粒细化。而时效处理之后则出现平行于挤压方向的带状β-Mg17Al12相析出,这应该是由于在挤压过程中把原始铸造偏析挤扁拉长而造成的。另外,根据实验结果,详细地讨论了均质化和时效处理的温度、保温时间以及挤压工艺参数对AZ91镁合金的组织变化产生的影响。     

喷射成形Mg-9Al-xZn合金的微观组织演变

利用喷射成形技术制备AZ91、AZ92和AZ93镁合金沉积柱坯,并对其微观组织演变进行观察.结果表明:铸态普通凝固AZ91合金的晶粒粗大,脆性β-Mg17Al12相连续分布成网状结构;而喷射成形AZ91、AZ92和AZ93合金的组织均匀,晶粒被充分细化,β-Mg17Al12相的网状结构被打破;喷射沉积快速凝固条件下高的冷却速率促进了过饱和α-Mg固溶体组织的形成,使得偏析相减少,形态改善;Zn含量的增加降低了Al在Mg中的溶解极限,促进了β-Mg17Al12相在晶界的析出及α-Mg+β-Mg17Al12离异共晶组织的形成;Zn元素的偏析倾向为激活成分过冷区内的形核质点提供了驱动力,从而阻碍了晶粒长大.     

Mg-TiB_2中间合金和Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究了Mg-50%TiB2中间合金和稀土元素Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入1.4%的中间合金可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至50μm。在此基础上,复合添加0.2%Ce后,枝晶组织和晶粒进一步细化,同时,β相由粗大骨骼状转变为岛状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,TiB2可作为初生α-Mg的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷度增加,从而激活固液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。     

SiC颗粒对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了AZ91镁合金和SiC颗粒增强的镁基复合材料,SiC的粒度分别为18μm和8μm,经热压烧结后制得试样.通过扫描电子显微镜观察分析基体和增强体的微观组织形貌,并将制备出的材料分别放入MMW-1型摩擦磨损试验机上,研究SiC的粒度对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,SiC颗粒的加入能有效减小β-Mg17Al12网孔的大小;加入两种SiC颗粒的复合材料硬度比基体合金的分别提高6.83％和27.03％;颗粒增强复合材料的摩擦系数相对于镁合金基体有所提高,分别提高2.33％和9.62％.     

触变注射成形AZ91D的固溶和时效热处理

对触变注射成形AZ91D固溶和时效处理后的组织和硬度变化进行了研究.结果表明,固溶处理过程中,溶质扩散、溶解和固溶体熟化相继发生.而固溶体的硬度受固溶强化的影响,随固溶温度的升高而升高.时效处理过程中,β-Mg17Al12首先在α-Mg的晶界处非连续析出,随后在α-Mg晶内连续析出.受沉淀强化影响,α-Mg的硬度值随着时效时间的延长和时效温度的提高逐渐增大.     

Influence of aging modes on microstructure and mechanical properties of AZ80 magnesium alloy

The microstructure and mechanical properties of AZ80 magnesium alloy after solid solution and aging treatments were studied by using optical microscope (OM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy(SEM) as well as tensile testing. The results indicated that β-Mg17Al12 phase was getting to distribute discontinuously along the grain boundary after treated at 395℃ ageing for 12 h followed by water-cooling, but it did not dissolve into α-Mg completely. The residual β-Mg17Al12 phase distributed along the grain boundary and had block-like or island shapes. The size of α-Mg was getting to be coarsening but not significantly. The β-Mg17Al12 precipitates appeared in discontinuous and continuous patterns from supersaturated α-Mg solid solution after aged at 200℃. The precipitation patterns were associated with the aging time essentially. The tensile strength and elongation of the alloy increased significantly but the hardness and yield strength decreased after solid solution treatment. However, with the prolonging of aging time, the hardness and strength of alloy increased while the ductility decreased.     

在线固溶及离线热处理对压铸AZ91D镁合金组织及硬度的影响(英文)

研究在线固溶处理、离线固溶处理和时效处理对压铸AZ91D镁合金组织及硬度的影响。结果表明:在线淬火和离线时效处理可提高压铸AZ91D合金的布氏硬度,但是离线固溶处理使合金的硬度下降。通过X射线物相分析、光学显微组织分析、差热分析、扫描电镜及能谱分析,发现在线固溶和时效处理后合金的组织与压铸AZ91D的基本相同,仍由α-Mg及β-Al12Mg17组成。在压铸镁合金冷却过程中,在线固溶处理使温度急剧降低从而阻止了β-Al12Mg17相的继续析出,增强了Al元素固溶强化的效果。时效处理后,Al12Mg17从Mg的过饱和固溶体中析出并细化组织,改善了细晶强化的效果。离线的固溶处理使Al12Mg17分解,导致其固溶强化效果得到增强但是晶界强化相大幅度减少,从而使合金的硬度降低。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料的动态断裂行为研究

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),利用动态SEM原位拉伸方法研究了纳米复合材料的断裂行为.结果表明:微裂纹主要在晶界上的β-Mg17Al12处萌生,并沿着晶界上的脆性相不断开裂和连接向前扩展,由于颗粒和界面的阻碍,裂纹扩展路径较长.AZ91D合金的裂纹也主要沿着晶界上的脆性相不断向前扩展,但裂纹扩展路径比较平坦,AZ91D合金在加载初期就萌生出大量的裂纹.     

The use of microcapillary techniques to study the corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy at the microscale

The AZ91 alloy is composed of Mg₁₇(Al, Zn)₁₂ precipitates, an eutectic phase around these precipitates, AlMn intermetallic particles and an α-Mg solid solution (matrix). The corrosion behaviour of AZ91 was investigated at the microscale by means of the electrochemical microcell technique, which uses extremely small capillaries (diameters between 5 and 10 μm). Experiments were conducted in 0.1 M NaClO₄ at 25 °C. The β-Mg₁₇(Al, Zn)₁₂ precipitates were found to have the highest corrosion resistance, whereas the eutectic phase was very active (pitting potential of approximately −1400 mV vs. Ag/AgCl). The α-Mg solid solution displayed better corrosion resistance than the eutectic phase.     

Microstructure evolution of semi-solid SiCp/AZ91D nanocomposite during isothermal heat treatment process

ABSTRACT

The microstructure evolution of semi-solid SiC_p/AZ91D nanocomposite during isothermal heat treatment process in the mushy-zone was investigated. The results indicate that the nano-size SiC particles in composite are distributed uniformly and the grains are refined significantly by the addition of nano-size SiC particles. The semi-solid microstructure evolution experiences four stages during isothermal heat treatment process: the initial coarsening, structural separation, spheroidization and final coarsening. The grain size of the primary α-Mg phase decreases with the increasing of holding temperature. With the prolongation of holding time, the grain size of the primary α-Mg phase decreases at first and then increases. The optimum isothermal heat treatment parameter is 575℃ for 30min, under which the average grain diameter is 58μm and shape factor is 1.25.     

AZ91D镁合金激光熔覆Al-Si涂层微观组织及热力学分析

以Al-Si共晶成分合金粉末为熔覆材料在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,并利用Thermo-Calc软件分析了涂层的相组成、相成分及结晶转变过程.结果表明,涂层微观组织分为两层,上半层为Al₁₂Mg₁₇基体上均匀分布着Mg₂Si树枝晶和细小的Al₃Mg₂针状相,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂;下半层由Mg₂Si颗粒、α-Mg树枝晶和(α-Mg+Al₁₂Mg₁₇)共晶组织组成,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→液相+Mg₂Si+α-Mg→Mg₂Si+α-Mg+(α-Mg+ Al₁₂Mg₁₇)共晶组织.研究结果对AZ91D合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层微观组织及其转变过程分析具有指导意义.     

镁合金减震塔的真空压铸研究

研究并对比了真空压铸生产的AZ91D和AM60合金减震塔铸件的微观组织、力学性能,考察了热处理工艺对其性能的影响。结果表明,AZ91D和AM60真空压铸件组织均由基体α-Mg和Mg17Al12相组成,固溶处理后Mg17Al12相消失,时效处理后其以非连续相形式析出。AZ91D和AM60铸件均能够热处理强化,但是AM60合金的强化效果弱于AZ91D合金。另外,真空压铸能有效消除铸件中的气孔,但无法完全消除缩松现象,不过仍可通过热处理提高真空压铸件的力学性能。     

添加Si粉对AZ91D镁合金激光表面改性

为提高镁合金的表面硬度,对预置Si粉的AZ91D进行高能CO2激光表面改性处理.采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针微区分析和X射线衍射仪等方法研究了激光改性层的组织结构.结果表明:AZ91D表面改性层主要由α-Mg,Al12Mg17和Mg2Si组成.Si粉与镁合金完全发生反应形成金属间化合物Mg2Si,Mg2Si以树枝状分布.Al-Mn相由AZ91D基体中的团聚棒状变为激光改性层中的分散球状.激光表面改性后.由于Mg2Si相产生的强化和Mg17Al12产生的细晶强化,显微硬度从80 HV提高到324 HV.     

[1]ZrB2P/6061Al复合材料的大功率高速激光焊接成形和组织演变

本文通过原位合成法制备5 wt.% ZrB2p/6061Al复合材料,并对其进行激光焊接组织和力学性能研究。XRD和EDS分析表明,通过Al-K2ZrF6-KBF4原位反应体系成功制备5 wt.% ZrB2p/6061Al复合材料。通过OM和SEM分析,与基体6061Al合金相比,ZrB2p/6061Al复合材料中的纳米ZrB2?颗粒产生的异质形核和钉扎效应对基体晶粒具有一定的晶粒细化作用,但纳米级颗粒团簇体的存在使其细化效果受到局限。进行激光焊接试验,在保证完全焊透的情况下,采用3.6 kW、2.4 m/min的大功率高速焊接可获得成形良好的焊缝。激光快速熔凝过程使基体晶粒进一步高度细化,大量ZrB2团簇体基本消失,ZrB2颗粒基本均匀分散,通过电子显微镜研究ZrB2颗粒的迁移行为,发现激光熔池的熔体搅动和快速凝固过程实现了ZrB2颗粒的两次分布。焊缝组织的优化提高了焊接接头的维氏硬度和抗拉强度,分别最高达到57.3 HV和125.17 MPa,并探讨了焊缝的强化机制。     

Effect of heat treatment on corrosion behaviour of magnesium alloy AZ91D in simulated body fluid

The research explored ways of improving corrosion behaviour of AZ91D magnesium alloy through heat treatment for degradable biocompatible implant application. Corrosion resistance of heat-treated samples is studied in simulated body fluid at 37 °C using immersion and electrochemical testing. Heat treatment significantly affected microgalvanic corrosion behaviour between cathodic β-Mg₁₇Al₁₂ phase and anodic α-Mg matrix. In T4 microstructure, dissolution of the β-Mg₁₇Al₁₂ phase decreased the cathode-to-anode area ratio, leading to accelerated corrosion of α-Mg matrix. Fine β-Mg₁₇Al₁₂ precipitates in T6 microstructure facilitated intergranular corrosion and pitting, but the rate of corrosion was less than those of as-cast and T4 microstructures.