Mn对Mg-1Si合金组织和性能的影响

采用Mn对亚共晶Mg-1Si合金进行了变质处理,考察了加入量对合金铸态组织、力学性能和阻尼性能的影响。结果表明,Mn对Mg-1Si合金中的共晶Mg2Si相具有良好的变质作用。考虑到成本因素,Mn的最佳加入量为0.5%左右,此时,共晶Mg2Si绝大部分转化为细小点状,合金的抗拉强度和伸长率分别达到175.1 MPa和6.5%,相比Mg-1Si合金提高了约35.5%和71.1%。在整个测试的应变振幅范围内,加入0.5Mn的合金的阻尼值要显著高于Mg-1Si合金的阻尼值。     

Gd对Mg-5Si合金组织和力学性能的影响

采用Mg-30Gd中间合金对过共晶Mg-5Si合金进行变质处理,考察了Gd对合金组织与力学性能的影响,并讨论了其变质机理。结果表明,Gd对过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相具有良好的变质作用。当加入2.0%的Mg-30Gd时,变质效果最佳,初生Mg2Si相的平均尺寸减小到25μm以下,其形态大部分为近球状,并且分布均匀,合金的抗拉强度和伸长率也达到了最大值,分别为105 MPa和3.1%。但是,当Mg-30Gd增加到3.0%时,初生Mg2Si相又转变为粗大的树枝晶形态。变质机理与稀土元素富集于初生Mg2Si相生长表面抑制优先生长晶向的生长,以及金属间化合物GdxSiy为初生Mg2Si相生长提供了异质形核核心有关。     

Nd对Mg-2％Mn合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机和显微硬度仪等仪器分析了Mg-2％Mn—x％Nd合金的显微组织、力学性能和硬度。结果表明：Nd加入到Mg-2％Mn合金中，以Mg12Nd高温稳定相形式存在；Nd的加入细化了合金的晶粒，提高了合金的室温力学性能。     

Y对Mg-2％Mn合金显微组织和力学性能的影响

用光学显微镜、力学万能试验机和显微硬度仪等分析了Mg-2%Mn-x%Y合金的显微组织和力学性能.结果表明,Y加人到Mg-2%Mn合金中,以Mg24Y5相形式弥散分布在α(Mg)晶内和晶界处.一定量Y(≤1.5wt%)的加入可起到细化晶粒的效果,达到提高合金室温力学性能的目的;但过量Y(>1.5wt%)的加入使合金晶粒粗大,降低了合金的力学性能.     

Sb对Mg-4Al-4Si合金组织和力学性能的影响

研究了Sb对Mg-4Al-4Si(AS44)镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,未加Sb时,铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成,Mg2Si相呈粗大的骨骼状、块状和汉字状3种形态;加入少量的Sb(0.25%~1.25%)能有效细化Mg2Si相,并在合金中形成高熔点和较为弥散分布的Mg3Sb2相。随Sb含量的增加,Mg2Si相形貌发生显著变化,从粗大的骨骼状逐渐转变为块状和汉字状,当Sb含量达到1.25 wt%时,几乎全部转变为较细小的汉字状Mg2Si相颗粒。随着组织的改善,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均得到不同程度的提高。     

Er和Gd复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响

通过金相、扫描电镜和电子探针等方法研究了稀土Er和Gd复合变质对过共晶Mg-3.2Si合金组织和力学性能的影响,并探讨了其变质机理。结果表明,在过共晶Mg-3.2Si合金中,添加约0.6%的Er时,初生Mg2Si相的尺寸由150μm减小到40μm,其形态由粗大树枝状变为不规则多面体形状;在此基础上,继续添加0.6%的Gd,可获得20~30μm的多面体初生Mg2Si相,变质效果最佳;但稀土添加过量,会出现过变质现象。其变质机理是稀土在初生Mg2Si相表面富集,影响其生长过程并改变其生长方式;合金凝固时,稀土Er、Gd的晶体结构相同,形成了连续固溶体。当加入0.6%的Er和0.6%的Gd时,合金的抗拉强度与伸长率分别达到112 MPa和3.2%。     

Mn含量对Mg-5Al合金铸态组织和力学性能的影响

研究了合金元素Mn对Mg-5Al合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,在Mg-5Al合金中加入Mn后,合金组织细化,连续或半连续网状分布的β-Mg17Al12相逐渐转变为断续、分散的骨骼状相,晶界附近出现颗粒相并且数量逐渐增多。随着Mn含量增加,合金室温抗拉强度、伸长率及冲击韧度先上升然后下降。当Mn含量为0.3%时,合金综合力学性能最好,抗拉强度、伸长率与冲击韧度达到190MPa、7.3%与21.1J·cm-2,分别提高了7.9%、9.1%与9.3%。继续增加Mn含量至0.5%时,Al8Mn5颗粒聚集长大粗化,导致Mg-5Al合金综合力学性能下降。     

Cu和Ce对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响

本文通过光学显微镜、拉伸试验机对比研究了Ce、Cu元素对Mg-1.5Zn-0.2Mn合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cu、Ce元素对铸态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金晶粒细化效果并不明显,但经350℃热变形后,能显著细化挤压态Mg-1.5Zn-0.2Mn合金的晶粒组织,其中Ce细化晶粒的效果更加明显,而且Ce能够抑制合金的动态再结晶。此外,Cu、Ce元素的添加均能提高Mg-1.5Zn-0.2Mn合金沿ED和TD方向的屈服强度和抗拉强度,其中Ce元素提高幅度更大,Mg-1.5Zn-0.2Mn-0.2Ce合金ED、TD方向屈服强度分别为185 MPa和162 MPa。与此同时,这两种元素还可以改善Mg-1.5Zn-0.2Mn合金板材强度的各向异性,其中Cu元素的改善效果更明显。     

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入少量的Sb(0.25%~0.75%)能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α(Mg)基体组织,并在合金中形成Mg3Sb2相,提高合金的力学性能:当Sb含量为0.25%时,Mg2Si颗粒显著细化;当Sb含量为0.75%时,α(Mg)基体组织的细化效果最佳,形成了细小、均匀的α(Mg)等轴晶组织,此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值;当Sb含量大于0.75%时,Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化,导致材料力学性能迅速下降。     

低Si对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金组织和性能的影响

研究了低Si合金化对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金组织和性能的影响.试验表明Si能明显提高合金的流动性和耐磨性,并能细化合金晶粒.当Si量(质量分数)小于0.41%时,合金的显微硬度、刚度、强度和塑性都得到了明显的提高.而当Si量(质量分数)达0.69%时,由于汉字状Mg2Si的出现,导致合金的显微硬度、刚度和塑性呈现下降趋势.同时由于剩余液相中Zn、Al摩尔浓度的降低使得τ相的析出受到抑制,而φ相的析出得到促进.     

ECAP对Mg-1Si合金组织和性能的影响

研究Mg-1Si铸造镁合金在挤压温度为623 K和挤压路径为BC条件下,等通道转角挤压(ECAP)不同道次变形对其组织及室温力学性能的影响。结果表明,随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg2Si相均得到细化且趋于均匀分布;铸态试样屈服强度为55 N/mm2,抗拉强度为93 N/mm2,伸长率为6%;1道次挤压试样的屈服强度提高67%,抗拉强度提高86%,伸长率提高95%;2道次挤压试样的抗拉强度和屈服强度与1道次相比有所降低,但伸长率进一步提高;3、4道次后试样的组织和性能相差不大;随着挤压道次增加,合金的伸长率逐渐提高,塑性提高。     

Sn对Mg-2.0Si合金组织和性能的影响

本试验给出了Mg-2.0Si(含Si质量百分数为2.0%)二元合金的显微组织及Mg_2Si形貌,并研究了添加不同含量Sn元素对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:添加Sn元素后,Mg-Si-Sn合金主要由α-Mg基体、Mg_2Si相和Mg_2Sn相组成;Mg_2Si以初生块状和共晶汉字状两种形态存在;Sn的添加使初生块状Mg_2Si尺寸变小,共晶汉字状Mg_2Si向短棒状和颗粒状转变;在Sn含量不超过3.5%时,Mg_2Sn相主要以颗粒状存在于共晶Mg_2Si周围;而在Sn含量为4.5%时,基体中则会生成不规则粗大的Mg_2Sn相。合金抗拉强度及伸长率均随着Sn含量的增加先增后减,在Sn含量为3.5%时达到最大值。     

Si含量对Mg-8Al-8Zn-xSi合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备Mg-8Al-8Zn-xSi(x=1,2,4,质量分数)镁合金。研究了不同Si含量对合金显微组织及室温和高温(150℃)力学性能的影响。结果表明:合金主要由α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si和MgZn相组成。随着Si含量的增加,Mg_2Si颗粒由汉字状逐渐转变为粗大的骨骼状。Si含量从1%增加到2%和4%时,Mg_2Si颗粒的平均尺寸由25μm分别增大到30μm和150μm;合金的硬度逐渐提高;其室温及高温抗拉强度、屈服强度和伸长率均呈现先提高后下降的趋势;室温及高温拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

ECAP路径对Al-10Mg-4Si合金组织及力学性能的影响

采用2A+4BA+2A混合路径对高含量Mg2Si的双相Al-10Mg-4Si合金在250℃进行ECAP8道次挤压来考察其对第二相颗粒分散及合金力学性能的影响,同时与BC路径挤压做对比。对铸态和挤压态合金采用SEM、TEM进行组织观察、室温拉伸试验进行力学性能测试。结果表明,2A+4BA+2A路径挤压使铸态合金组织明显细化、第二相颗粒均匀分布于基体、合金的力学性能显著提高,表明通过ECAP基本路径的组合来实现组织细化兼顾第二相均匀分散来进一步提高材料的力学性能是可行的。     

超声处理对Mg-9Al-3Si合金组织及力学性能的影响

研究了超声处理对Mg-9Al-3Si合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明,通过控制超声工艺参数可改善Mg-9Al-3Si合金凝固组织,提高其力学性能的目的。在超声功率为0~900W时,随着超声功率增大,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为700W。在超声处理时间为0~90s时,随着超声处理时间延长,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为60s。分析其断口发现,未经超声处理的合金断裂形式为解理断裂,经过超声处理的合金断口解理台阶尺寸减小,呈准解理断裂特征。     

超声处理协同Er和Ce复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响

研究了超声处理协同稀土元素Er和Ce复合变质对过共晶Mg-3.2Si合金中组织和力学性能的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,在过共晶Mg-3.2Si合金中,添加约0.6%(质量分数,下同)的Er时,初生Mg2Si相的尺寸由150μm减小到40μm,其形态从粗大树枝状变为不规则多面体形状;继续添加1.0%的Ce,可获得5～10μm的多面体或球状初生Mg2Si相,变质效果明显。在此基础上,超声处理可以有效改变初生Mg2Si相的形状和尺寸。当超声功率为1 200W时,可获得颗粒状的初生Mg2Si相,细化效果最佳,合金试样的抗拉强度与伸长率分别达到158MPa和4.5%。对其断口分析可知,经超声处理的合金断裂形式为解理断裂和韧窝的混合断裂形式。     

Sr对Mg-10Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-10Zn-4Al-0.3Mn为基体合金,分别加入不同含量的Sr元素,制备了3种合金。试验观察可知,Mg-10Zn-4Al-0.3Mn基体合金的铸态组织由α-Mg基体与沿晶界分布的准晶相Q组成。加入Sr后,亚稳态准晶相Q转变为平衡相τ相Mg32(Al,Zn)49与共晶相ε相(Mg51Zn20)。随着Sr添加量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率均呈先上升后下降的趋势,有效提高了合金的拉伸性能。当Sr含量为0.3%时,三者均达到最佳值,抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率分别达到195 MPa、147 MPa和7.4%,同时平均晶粒尺寸也减小到最小值37μm。     

Si对Mg-4Al-1Zn-xSi合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机研究了Si含量变化对Mg-4Al-1Zn-xSi(x=0.5,1.0,2.0,质量分数,%,下同)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的增加,合金中的α-Mg基体组织逐渐细化;β-Mg17Al12相由点状(块状)逐渐转变为网状分布于晶界上;大量粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布。Si含量从0.5%增加到1.0%和2.0%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸从25μm分别细化到20μm和10μm;汉字状Mg2Si颗粒的平均尺寸从5μm分别增大到10μm和100μm;合金的硬度逐渐提高;其抗拉强度、屈服强度和伸长率先降低后升高;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Sc对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Sc含量对铸态AlMg5Si2Mn合金的显微组织,力学性能和断裂特征的影响。结果表明,添加适量的Sc对AlMg5Si2Mn合金中的初生α-Al和共晶Mg_2Si具有显著的变质效果。随着Sc含量从0增加到0.25%,初生α-Al形貌由较大的块状转变为细小的球状,共晶Mg_2Si的形貌由汉字状转变为纤维状或点状。Sc在合金中形成Al_3Sc相,作为异质形核基底促进初生α-Al形核,并晶粒细化。Sc原子富集在共晶Mg_2Si相的生长前沿形成成分过冷,Mg_2Si相的生长被抑制。Sc的添加可以提高合金的抗拉强度和伸长率,与未变质合金相比,添加0.15%～0.25%Sc的合金拉伸性能最佳,抗拉强度和伸长率分别提高了20.9%和60.4%。