固溶处理对ZK系镁合金力学及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验以及动态热机械分析仪等研究了固溶处理对ZK系（ZK21,ZK40,ZK60）镁合金组织、力学及阻尼性能的影响。结果表明:经固溶处理后,ZK系合金的晶粒尺寸略有长大,第二相溶解、晶格畸变增加。晶界处脆性相的溶解产生的固溶强化效应导致固溶态合金的抗拉强度和显微硬度明显高于铸态。固溶处理后合金的与应变振幅无关阻尼下降、与应变振幅相关阻尼上升,且临界应变振幅明显增大。同一应变振幅下固溶态合金阻尼性能低于铸态;第二临界应变振幅(ε_cr2)增大使固溶态ZK系合金可以在更大应变振幅范围下使用。ZK系镁合金上述阻尼性能的变化可以用Granato-Lücke理论和塑性阻尼理论来解释。      

医用Mg-Zn-Ca合金在模拟体液中的腐蚀行为

利用铸造技术制备不同成分的医用Mg-Zn-Ca合金,在470℃对部分合金进行24 h的固溶处理.测试合金在模拟体液中的腐蚀行为.结果表明,合金经过固溶处理后其在模拟体液(hank's)中的电化学自腐蚀电位均出现正偏移现象,耐浸泡腐蚀性能也有较大的提高.在模拟体液中,未经固溶处理合金中的最大腐蚀速率达到5.3265 mm/a,经过固溶处理后合金的最大腐蚀速率降低到0.8632 mm/a.说明固溶处理后合金具有较好的耐腐蚀性能.     

组织超细化对ZK60镁合金腐蚀行为的影响

借助等通道转角挤压(ECAP)模具制备了超细晶ZK60镁合金,结合时效处理调控了合金中第二相的分布形态,采用局部电化学阻抗谱(LEIS)结合浸泡试验,分析了组织超细化及小尺度第二相对ZK60镁合金电化学腐蚀行为的影响。结果表明,固溶态ZK60镁合金在3.5%NaCl溶液中的失重速率随着ECAP加工道次的增加而增加;随着浸泡时间的增加,超细晶合金的局部阻抗先增加后下降;后续时效处理使样品中残余应力下降、第二相重新分布,从而提高了表面腐蚀产物对基体的保护作用,改善了超细晶镁合金的耐蚀性。     

ZK60镁合金固溶处理工艺研究

为了寻求最佳的固溶处理工艺参数,研究了固溶工艺对ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响。应用力学性能试验、X-衍射分析(XRD)等手段,对铸态、固溶处理态ZK60镁合金的性能以及合金相的种类、形态、数量、分布进行了系统地研究。综合探讨了固溶处理工艺对合金性能的影响。试验结果表明:最佳的固溶处理工艺为500℃保温3 h。     

双级固溶处理对Al-Cu合金组织与电化学性能的影响

研究了双级固溶处理过程中不同固溶时间对Al-Cu合金组织和电化学性能的影响,确定了Al-Cu合金合理的固溶工艺。结果表明,试验Al-Cu合金主要由α-Al相、θ相、S相、T相(Al13Cu4Mn3)、Fe2Al3Si3和Al65Cu20Fe9Mn6组成。合金在490℃固溶,时间延长,低熔点相回溶充分,高温510℃二级固溶高熔点相溶解,时效后第二相均匀、弥散分布。固溶时间增加,Al-Cu合金的电化学腐蚀敏感性先减小后增大。490℃×60 min+510℃×60 min双级固溶处理后,Al-Cu合金的电化学腐蚀速率最小,为0.035 mm·a-1,较未固溶处理合金腐蚀速率降低50.7%,该工艺为Al-Cu合金合理的固溶工艺。     

Zr(Fe_x,Cr_(1-x))2合金在400℃过热蒸汽中的腐蚀行为

用真空非自耗电弧炉熔炼了3种与锆合金中常见第二相粒子成分相同的合金Zr(Fe_x,Cr_(1-x))_2(x=1,2/3,1/3).研究锆合金中第二相粒子的腐蚀行为.第二相合金的粉末在高压釜中经400℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀不同时间后,利用XRD和能量过滤TEM对腐蚀产物进行了物相分析,结果表明:Cr对第二相合金的氧化速率有很大的影响,增加Cr含量可以提高第二相合金的耐腐蚀性能;由于Fe和Cr在ZrO_2中的固溶度极低,第二相合金被腐蚀形成ZrO_2时,Fe和Cr被排出并形成α-Fe(Cr)和γ-Fe(Cr),最终腐蚀生成(Fe,Cr)_3O_4.不同成分第二相合金的腐蚀行为不同,会对锆合金氧化膜的显微组织演化产生不同的影响,因而也对锆合金的耐腐蚀性能产生不同的影响.     

激光表面熔凝处理对Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金显微组织和生物腐蚀行为的影响

通过激光熔凝处理对共晶成分的Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金进行了表面改性,研究了Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金激光熔凝处理前后的显微组织、相结构和元素分布以及在人工模拟体液中的耐生物腐蚀性能。研究结果表明,Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金经激光熔凝处理后,在合金的表层形成了平均厚度约508μm的熔凝层,熔凝层晶粒平均尺寸约10μm。与铸态和固溶态的合金相比,熔凝层在人工模拟体液中的腐蚀电位分别正移了76和60 mV;熔凝层的腐蚀速率分别降低了82%和78%。经激光熔凝处理后,合金表面的氧化膜也更为致密,提高了合金初期的耐腐蚀性能;MgZn_2相含量减少和第二相尺寸的减小,降低了电偶腐蚀,减缓了α-Mg基体相的腐蚀。     

添加Cu对M5合金在500℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响

用高压釜腐蚀实验研究了添加0.05%—0.5%Cu(质量分数)对M5(Zr-1%Nb)合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响;用TEM和SEM分别观察了合金基体和腐蚀后氧化膜的显微组织.结果表明:Cu含量低于0.2%时,随着Cu含量的增加,合金的耐腐蚀性能得到明显改善;继续提高Cu含量则对进一步改善合金耐腐蚀性能的作用不明显.Cu含量不超过0.2%时,Cu主要圈溶在α-Zr基体中;当Cu含量高于0.2%时,Cu除了圈溶在α-Zr基体中之外,其余的Cu主要以Zr_2Cu型第二相析出.固溶在α-Zr基体中的Cu,在α-Zr被氧化后可以延缓氧化膜中空位扩散凝聚形成孔隙和孔隙发展成为微裂纹的过程,增加氧化膜的致密度,从而提高合金的耐腐蚀性能.可见,对M5合金耐腐蚀性能影响起主要作用的是固溶在α-Zr中的Cu,而不是含Cu第二相.     

Nd含量、固溶处理工艺对Mg-4Zn-xNd镁合金性能的影响

采用重力铸造工艺制备了Mg-4Zn二元镁合金及不同Nd元素含量的Mg-4Zn-xNd(x=1,2,3)三元镁合金。对铸态合金先后在420℃(24 h)、510℃(4 h)工艺条件下进行固溶处理。通过显微组织观察、动电位极化测试、浸渍试验和体外细胞试验研究了Nd含量及固溶处理工艺对Mg-4Zn-xNd(x=0,1,2,3)合金的耐腐蚀性能及细胞相容性的影响。结果表明:稀土元素Nd的添加使合金晶粒尺寸减小,以及三元合金腐蚀速率降低;铸态合金经固溶处理后,基体中第二相含量明显降低,该三元合金的腐蚀速率降低;当Nd含量达到2 wt%时,Mg-4Zn-2Nd合金的耐腐蚀性及细胞相容性最好。     

热处理对挤压镁合金AZ91和ZK60组织与性能的影响

通过力学性能测定以及金相显微组织观察,对挤压态AZ91和ZK60镁合金的热处理工艺进行了研究。结果表明,AZ91合金固溶态与挤压态相比抗拉强度变化不大,但伸长率有较大幅度的提高;时效硬度峰值时的抗拉强度与固溶态相比有一定的提高,但伸长率有较大幅度的降低。ZK60合金固溶态与挤压态相比抗拉强度和伸长率均有相当程度地降低,且时效硬度峰值时的抗拉强度与同溶态相比有一定的提高,伸长率也有较大幅度的降低。AZ91合金固溶处理后晶粒尺寸与挤压态相比有所增大,但ZK60合金固溶处理后晶粒尺寸显著粗化。同时,两种合金固溶时效处理后伴有强化相粒子析出。     

固溶处理对6016铝合金组织和性能的影响

采用不同的固溶处理和时效处理工艺对汽车用6016铝合金进行热处理,对其微观组织、高温氧化性能和耐腐蚀性能进行观察和测试,研究固溶处理对6016铝合金组织与性能的影响。结果表明,经分级固溶处理后,合金局部存在少量的几何动态再结晶,一些小晶粒出现在晶界部位。分级固溶处理后6016铝合金腐蚀电位的正移效果最明显,致密的合金组织有利于改善6016铝合金的耐腐蚀性能和抗高温氧化性能。     

固溶处理对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物降解镁合金组织及耐腐蚀性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)研究固溶处理温度对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd(质量分数,%)生物镁合金显微组织的影响,通过失重、析氢和电化学方法研究合金在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明:铸态合金中,第二相(Mg,Zn)3Gd在合金基体中呈网状分布。固溶处理温度在460～500℃时,合金的晶粒尺寸随温度的升高而逐渐增大,温度为480℃时,没有溶入基体的(Mg,Zn)3Gd相以颗粒状或长条状的形式存在于基体中,部分颗粒与α-Mg基体具有共格关系。随着固溶处理温度的升高,合金的腐蚀速率先减小后增大,固溶处理温度在480℃时,合金的耐腐蚀性能比铸态合金的有了较大的提高。在120 h的浸泡实验中,合金的腐蚀速率在最后24 h时逐渐趋于稳定。     

固溶处理对ZK60合金组织及性能的影响

对铸态及固溶处理后的ZK 60镁合金的组织、拉伸和锻造性能进行了研究,铸态ZK 60镁合金中β相成连续网状分布,力学性能和变形极限较低,经390℃×16h固溶处理后,β相部分或全部溶入基体中,呈不连续点状分布,抗拉强度和屈服强度较铸态提高14%和28%,伸长率(13%)较铸态提高70%。固溶处理后锻造开裂极限达到85%,较铸态提高20%～25%。结果表明,β相的减少使应力集中和裂纹扩展的可能性减小,有效避免了裂纹的产生和传播,明显提高了ZK 60合金的力学性能和加工性能。     

固溶处理对ZK60合金组织及性能的影响

对铸态及固溶处理后的ZK60镁合金的组织、拉伸和锻造性能进行了研究,铸态ZK60镁合金中β相成连续网状分布,力学性能和变形极限较低,经390℃×16h固溶处理后,β相部分或全部溶入基体中,呈不连续点状分布,抗拉强度和屈服强度较铸态提高14%和28%,伸长率(13%)较铸态提高70%.固溶处理后锻造开裂极限达到85%,较铸态提高20%～25%.结果表明,β相的减少使应力集中和裂纹扩展的可能性减小,有效避免了裂纹的产生和传播,明显提高了ZK60合金的力学性能和加工性能.     

固溶温度对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物可降解合金组织及性能影响

利用OM、SEM、TEM等手段研究了固溶处理对Mg-Zn-Gd-Y-Zr合金组织的影响,并对合金的耐腐蚀性能及力学性能进行了测试。结果表明:固溶处理有效改善铸态合金的组织不均匀性,在460～510℃温度范围固溶处理后,合金的晶粒尺寸随温度升高而逐渐增大,第二相尺寸减小并趋于球形。当固溶温度高于490℃时,有少量Zn_2Zr_3相析出,且随温度的升高,析出相有增多及粗化趋势。在490℃固溶8 h后,合金的组织均匀,耐蚀性相对较好,腐蚀较为均匀,失重腐蚀速率为0.472±0.048 mm/a,抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为196.2±3.5 MPa、111.1±6.4 MPa和(18.9±1.3)%。试验研究了合金腐蚀后的力学性能,结果表明:490℃固溶8 h试样在模拟体液中浸泡后,力学性能在1～7 d内急剧下降,7～14 d下降较为缓慢,随浸泡时间的延长断裂形式从准解理断裂转变为脆性断裂。     

固溶时间对Mg-2Zn-1Y-0.5Zr合金组织与腐蚀性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、浸泡测试和电化学测试等研究了Mg-2Zn-1Y-0.5Zr合金在490℃固溶4～14h后的微观组织和腐蚀性能.结果 表明:随着固溶时间的延长,合金的晶粒尺寸逐渐由98.19 μm增大到142.90 μm,合金中的第二相逐渐溶解,第二相体积分数由1.33％降到0.02％,大幅降低了第二相与合金基体之间因腐蚀电位不同而引起的微电偶腐蚀;在490℃固溶处理8h时后,合金的腐蚀速率为0.414 mm/y,自腐蚀电位为-1.525 V,自腐蚀电流密度为3.327 μA/cm2,耐蚀性能最好.     

ZK60镁合金时效热处理工艺研究

研究了ZK60镁合金固溶后时效工艺对微观组织和力学性能的影响,以寻求最佳的时效处理工艺参数。通过硬度试验、力学性能试验、X-衍射分析(XRD)等,对铸态、时效处理的ZK60镁合金的性能以及合金相的种类、形态、数量、分布进行了系统的研究。探讨了固溶后时效处理工艺对合金性能的影响。试验结果表明:固溶后最佳的时效处理工艺为180℃保温12 h。     

固溶时间对Mg-4Zn-1Ca合金显微组织及腐蚀性能的影响

采用光学显微镜及电化学腐蚀试验研究了Mg-4Zn-1Ca合金经不同固溶时间处理后的显微组织及腐蚀性能。研究表明,合金经固溶处理后,组织更加均匀,第二相逐渐溶解在基体内部,有效地减小了由于基体和第二相之间的电位差而引起的电化学腐蚀;Mg-4Zn-1Ca合金固溶处理时间为18 h时,开路电压为-1.4897 V,电流密度为0.047672m A/cm2,瞬时腐蚀速率为1.0531 mm/a,耐蚀性能最好。     

固溶温度对车用Mg-8.5Gd-5.5Zn-2.0Zr-0.2Y镁合金组织和耐腐蚀性的影响

设计了Gd含量很低的车用Mg-8.5Gd-5.5Zn-2.0Zr-0.2Y镁合金,并对其腐蚀性能进行了测试,研究了固溶温度对合金组织和耐腐蚀性的影响。结果表明:固溶温度高于350℃,会降低第二相组织的热稳定性,抑制晶粒长大的钉扎作用开始降低,引起晶粒尺寸增大。经过固溶处理后的镁合金力学性能均高于铸态的力学性能;当固溶温度为350℃时,合金力学性能更高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251 MPa、226 MPa和25.6%。此时,镁合金腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率分别为-0.621 V、4.128μA/cm2和0.196 mm/a,合金表现出优异的耐腐蚀性能;腐蚀过程形成的条带状形貌不太明显,在镁合金表面形成了清晰的第二相组织,表现为均匀腐蚀。     

焊后热处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头组织与性能的影响

采用金相、硬度、电导率、剥落腐蚀、电化学腐蚀以及透射电镜(TEM)观察等分析测试方法研究焊后热处理对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响。结果表明:Al-Zn-Mg合金焊接接头固溶区的硬度和耐腐蚀性能随焊后热处理时效时间的延长和温度的提高而提升。自然时效4 d+(130℃,24 h)和自然时效150 d+(150℃,2 h)两种焊后热处理工艺较佳:经自然时效4 d+(130℃,24 h)处理后,合金固溶区最大硬度由82.5HV提高至123HV,最大电导率由34%IACS提高至35.8%IACS,剥蚀等级提升至EA;经自然时效150 d+(150℃,2 h)处理后,合金固溶区最大硬度提高至110HV,最大电导率至34.7%IACS,剥蚀等级提升至N。合金焊接接头固溶区硬度与耐腐蚀性能提升的主要原因是焊后时效热处理促进焊接固溶区晶内析出相粗化,弥散分布,且晶界析出相呈不连续分布状。