铸态和热处理态ZK60-xCa镁合金的组织与力学性能

利用光镜、扫描电镜、XRD和DSC,分析了铸态和热处理态ZK60-xCa合金的组织和相组成,测试了其硬度和室温拉伸性能.结果表明,随着Ca含量的增加,铸态组织逐渐细化,生成Mg6Zn3 Ca2新相,晶界相逐渐增多,且趋于连续网状分布;硬度逐渐提高,而抗拉强度和伸长率逐渐降低.MgZn2相绝大多数固溶于α-Mg基体中,而Mg6 Zn3 Ca2相少量固溶.ZK60和ZK60-1.25Ca合金拉伸性能经648 K固溶后均显著提高,随固溶温度的提高而逐渐降低;经448 K时效后,前者的抗拉和屈服强度有所提高,后者的抗拉强度不变,两者的伸长率均降低.     

固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、动态热分析仪和X射线衍射仪研究了固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明,铸态合金晶粒尺寸约121μm,晶界粗大且有MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相分布;固溶处理后,晶界处的MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相基本溶入基体;时效处理后,晶界处有少量的颗粒状MgZn和MgZn₂相析出。在低应变振幅区,铸态合金阻尼性能最好,在高应变振幅区,固溶态阻尼性能最好,固溶+时效态合金阻尼曲线的斜率最大;3种状态合金在低温区的阻尼峰均由晶界阻尼峰和位错阻尼峰叠加构成,固溶态和固溶+时效态合金在高温区的阻尼峰为弛豫型阻尼峰。     

ZK60镁合金ECAP变形组织及力学性能

在300℃温度下对ZK60镁合金进行了不同道次的等通道挤压(ECAP).研究了ECAP挤压对合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响.结果表明,合金铸态组织主要由α-Mg基体、Mg7Zn3相和MgZn相组成.等通道挤压可显著破碎层片状MgZn相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化.挤压2道次后,合金的室温抗拉强度由170MPa增加到250MPa,伸长率由7％增加到17.7％.挤压4道次后,合金的伸长率进一步增加到20％,而抗拉强度却下降至242 MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态1.4h延长到44.8h,稳态蠕变速率减小了约一个数量级.     

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。      

Nd对ZK60镁合金均匀化退火组织的影响

研究了添加Nd元素的ZK60镁合金铸态和退火态的金相组织和相组成,同时测定了随着均匀化时间的不同合金硬度的变化.结果表明,Nd能显著细化镁合金晶粒,减少晶间的第二相.Nd在ZK60镁合金中形成Mg12 Nd,均匀化后该相消失,其中的Nd以单质形式固溶到基体中,起到固溶强化作用.随着Nd含量的增加,固溶效果增加,需要的均匀化时间也增加.     

热挤压Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金的显微组织及力学性能

对Mg-6Zn-x Cu-0.6Zr(x=0,0.5,1.0,1.5)合金进行了熔炼并浇注在金属模中,然后进行了挤压成形试验。结果表明:铸态合金随着Cu含量的增加晶粒逐渐细化,第二相含量增多,其组织由α-Mg、MgZn_2及Mg Zn Cu相组成。合金经挤压后力学性能明显提高,其中挤压ZK60合金的动态再结晶较弱,晶粒细化程度较小。铸态合金组织中的第二相在挤压过程中被打碎,并沿着挤压方向分布。挤压态合金晶粒细化程度明显,其平均晶粒尺寸可达到10~13μm。Mg Zn Cu相呈短棒状分布在晶界,而Mg Zn2相呈细小的颗粒状分布在基体上。挤压态合金力学性能改善的原因可归结为细晶强化、第二相弥散强化及固溶强化综合作用的结果。其中挤压态Mg-6Zn-1.0Cu-0.6Zr力学性能最优,其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到320.22 MPa,240 MPa和11.48%。     

稀土钇和钕对挤压ZK60合金组织及拉伸性能的影响

研究了添加稀土Y 1wt%和Nd 1wt%对挤压态ZK60合金组织及拉伸性能的影响。结果表明,稀土的添加可有效细化ZK60镁合金的挤压态组织,Y、Nd复合添加的细化效果更为显著,平均晶粒直径为2~3μm;稀土Nd的添加使ZK60合金的析出相尺寸增大,复合添加稀土Y、Nd后,ZK60合金中析出相数量增多、尺寸减小且分布均匀;Y、Nd的复合添加可使ZK60合金的抗拉强度与屈服强度分别提高8.4%与31.2%,这归因于复合添加Y、Nd形成的细晶强化、固溶强化及析出相强化的综合影响。     

固溶处理对铸态Mg-4Al-2Si合金组织和性能的影响

研究了固溶处理对铸态Mg-4Al-2Si(AS42)合金组织和性能的影响.结果表明,铸态与热处理态合金均由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相3部分组成.固溶处理使合金中的β-Mg17Al12相发生部分溶解,汉字状Mg2Si相颗粒出现球状化,合金的力学性能有较大幅度的提高.铸态与热处理态合金的断裂形式均为准解理脆性断裂.     

Mg-8Li-4Al-0.3Y合金的微观组织与力学性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段系统研究了铸态、固溶处理态和挤压态Mg-8Li-4Al-0.3Y(质量分数,%)合金的微观组织,测试了其室温力学性能。实验结果表明:铸态实验合金主要由α-Mg、β-Li、Al2Y和AlLi相以及MgAlLi_2相组成;固溶处理后合金中在相界处分布的MgAlLi_2化合物相消失,大量AlLi相发生分解并固溶于合金基体中,仅剩下部分尺寸较大的AlLi相。在挤压过程中合金发生动态再结晶,显微组织明显细化,组织更加均匀。固溶处理后合金基体硬度明显高于铸态合金;与铸态相比,挤压态合金的综合力学性能得到大幅提升,其抗拉强度和延伸率分别达到208 MPa和25.1%。     

固溶处理对Mg-4Gd-1Y-1Zn-0.5Ca-1Zr合金组织和力学性能的影响

研究了固溶处理工艺对低稀土含量的Mg-4Gd-1Y-1Zn-0.5Ca-1Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金的铸态组织为α-Mg基体、共晶相和处于α-Mg基体边缘的长周期堆垛有序(LPSO)结构。经480℃固溶处理后,合金中共晶相的体积分数减少,出现富Zr析出相,LPSO结构完全消失。经520℃固溶处理后,合金组织由α-Mg基体和大量富Zr析出相组成。随着固溶温度的升高,合金的强度和硬度先降低后升高,520℃固溶处理的合金的力学性能与铸态性能相当。LPSO结构、固溶、析出相和晶粒尺寸均影响合金的力学性能。     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

Mg-8Zn-2Si-0.5Ca合金热处理前后的组织性能

研究了Mg-8Zn-2Si-0．5Ca合金及其热处理后的组织和性能。结果表明：铸态下合金由α-Mg相、MgZn相、Mg2Si相和CaSi。相组成。Mg2Si的形状为块状，颗粒较细小．Mg2Si的晶核为CaSi2相。固溶处理后．合金中原来呈骨骼状分布的MgZn相明显减少，并变得细小。固溶处理未能使Mg2Si相溶入基体组织中。时效处理后固溶到基体中的MgZn相以细小的弥散相析出。经固溶和时效处理后，合金的硬度明显提高。     

Mg-8Li-4Al-0.3Y合金微观组织与力学性能研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段系统研究了铸态、固溶处理态和挤压态Mg-8Li-4Al-0.3Y合金的微观组织,测试了其室温力学性能。实验结果表明：铸态实验合金主要由ɑ-Mg、β-Li、Al2Y和AlLi相以及MgAlLi2相组成;固溶处理后合金中在相界处分布的MgAlLi2化合物相消失,大量AlLi相发生分解并固溶于合金基体中,仅剩下部分尺寸较大的AlLi相。在挤压过程中合金发生动态再结晶,显微组织明显细化,组织更加均匀。固溶处理后合金基体硬度明显高于铸态合金;与铸态相比,挤压态合金的综合力学性能得到大幅提升,其抗拉强度和延伸率分别达到208 MPa和25.1%。     

大尺寸ZK60镁合金挤压型材的组织与力学性能

在挤压温度400℃、挤压速度5 mm/s、挤压比25的条件下成形了外接圆准179 mm的ZK60镁合金工字型材。运用XRD衍射、光学显微镜、扫描电镜及室温拉伸等检测手段对它的组织和力学性能进行了研究。结果表明,挤压态ZK60镁合金主要存在α-Mg、MgZn2相和少量Mg2Zn11、Zn2Zr3相。合金晶粒受挤压作用而破碎,发生不完全动态再结晶,晶粒得到明显细化,并沿挤压方向呈流线分布。细小的第二相颗粒弥散分布于α-Mg基体。室温拉伸实验说明挤压态ZK60镁合金存在明显的各向异性,挤压方向试样抗拉强度最高(325 MPa),与挤压方向成45°的试样伸长率最高(23%)。     

热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响

采用常规铸造法制备了Mg-45Zn-1.5Nd三元合金,利用SEM、EDS、XRD、硬度及拉伸实验等方法,研究了热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响规律。结果表明:铸态组织由Mg7Zn3基体、α-Mg枝晶、α-Mg+MgZn共晶组织以及极少量的球状准晶相组成;退火后α-Mg枝晶和共晶组织溶入基体中,析出了球状准晶相,组织均匀化程度显著提高;热处理使Mg-45Zn-1.5Nd合金的性能大幅度提高,硬度和抗拉强度最高分别达到141.9 HB和168 MPa,比铸态合金提高了14.3%和48.7%,最佳热处理工艺为330℃×6 h;热处理后拉伸断口中尽管出现少量韧窝,但仍是以解理为主的脆性断裂。     

Zn对铸态及ECAP态Mg15Al合金组织与性能的影响

采用XRD、SEM、EDS和拉伸试验,研究添加Zn元素前后铸态和等通道转角挤压(ECAP)态Mg15Al高铝镁合金的组织和力学性能。结果表明,Zn添加到Mg15Al合金中,主要固溶于β-Mg17Al12相,不生成新相。能够促进铸态Mg15Al合金中α-Mg晶粒细化,使β-Mg17Al12相质量分数增加,以及网状化加剧;使ECAP挤压后Mg15Al-1Zn合金中α-Mg基体晶粒平均尺寸由ECAP态Mg15Al合金的11.3μm减少到8.73μm,促进了β-Mg17Al12相的碎化和均匀分布;ECAP挤压能显著提高Mg15Al-1Zn和Mg15Al合金的综合力学性能,ECAP态Mg15Al-1Zn合金的抗拉强度较铸态合金提高了86%,ECAP态Mg15Al合金抗拉强度较铸态提高了60%,而且在屈服强度和塑性变化不大的情况下,ECAP态Mg15Al-1Zn合金比ECAP态Mg15Al合金室温抗拉强度提高了61.8MPa。说明Zn元素添加,能促进ECAP挤压对Mg15Al合金的晶粒细化效果,提高合金的综合力学性能。     

固溶处理对Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金组织和性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等方法,研究了不同固溶处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金铸态组织主要由α-Mg基体和共晶Mg24 Y5相组成,共晶相区域存在少量的方块相;固溶处理后,合金中方块相明显增多,且主要分布在晶界处;525℃×8 h为合金的最佳固溶工艺;铸态与固溶态合金的室温拉伸断裂方式有所不同,铸态合金总体呈准解理断裂,而525℃×8 h固溶处理后则为典型的穿晶解理断裂方式。     

添加Ca和Sr元素对ZK61镁合金组织与性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、Vickers硬度计及拉伸试验机等观察并研究了添加Ca和Sr元素及热处理工艺对ZK61镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:单独添加Ca元素时,在ZK61-xCa合金α-Mg基体上析出了形状不规则的MgZn和MgZn2相;复合添加Ca、Sr元素时,在α-Mg基体上形成了沿晶界分布的Mg17Sr2新相。当固溶温度和时间为350℃×12 h,时效温度和时间为200℃×12 h时,合金的组织与性能达到最优。当元素Ca=1.0%,Sr=0.5%时,热处理后合金的性能最优,其抗拉强度为141.9 MPa,伸长率为15.6%,维氏硬度为51.6 HV。     

高压固溶温度对AM60镁合金微观组织和耐腐蚀性能的影响

对铸态AM60B镁合金在不同温度下进行高压固溶处理,研究合金在Na Cl水溶液中的腐蚀性能。结果表明,固溶温度的提高可促进合金中β-Mg17Al12相溶入到α-Mg基体中,并提高合金的抗腐蚀性能,尤其是温度超过400℃以后。     

Gd对ZK60镁合金组织与力学性能的影响

分析了铸态和挤压态ZK60?xGd(x=0~4)合金的组织和相组成,测试了其拉伸力学性能。结果表明,随着Gd含量的增加,铸态组织逐渐细化,Mg?Zn?Gd新相逐渐增多,而MgZn2相逐渐减少直至消失,第二相趋于连续网状分布于晶界处;当 Gd 含量不超过2.98%时,铸态室温拉伸力学性能稍降低。经挤压比λ=40和挤压温度T=593 K的挤压后,组织显著细化,平均晶粒尺寸逐渐减至ZK60?2.98Gd合金的2μm,破碎的第二相沿着挤压方向呈带状分布;挤压态的拉伸力学性能均显著提高：298和473 K时的抗拉强度分别从ZK60合金的355和120 MPa逐渐提高至ZK60?2.98Gd合金的380和164 MPa。挤压态拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征。