高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织和力学性能

通过金属模铸、热挤压和时效处理(T5)工艺过程制备出高强Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金,并利用光学显微镜、XRD、SEM及TEM分析研究Mg合金不同状态下的显微组织和力学性能。结果表明:Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的片层状第二相Mg12Zn(Gd,Y)组成,经过热挤压变形后,合金晶粒显著细化,时效处理过程中Mg12Zn(Gd,Y)相上析出少量细小的颗粒状Mg3Zn3(Gd,Y)2相。时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到446 MPa、399 MPa和6.1%,其强化方式主要为细晶强化和第二相强化。     

均匀化处理对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射、拉伸试验机、SEM断口分析等研究均匀化处理工艺对铸态Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.5Zr合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,沿晶界分布着大量块状析出相,主要为Al2Cu及Al2Cu Mg相,还有少量Al7Cu2Fe相;合金经485℃×10 h均匀化处理后,组织中的非平衡低熔点组织基本溶入基体,晶粒得到明显的细化,晶间组织分布均匀,断口为韧窝和准解理型的混合断裂特征,合金表现出较好的力学性能,硬度、抗拉强度、伸长率分别为146 HV、317.7 MPa、8.67%。     

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金显微组织与性能研究

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金的显微组织,力学性能,腐蚀行为通过光学显微镜,扫描电镜,力学测试以及模拟体液浸泡手段进行了研究。X射线衍射结果表明该合金的主要第二相为Mg7Zn3, Mg2Zn3, 和Mg4Zn7的金属间化合物相。经过56:1挤压比后的挤压态Mg-3Zn-0.2Ca合金的晶粒尺寸平均为2.5um,相比铸态的119.1um下降了47.6倍。屈服强度,抗拉强度以及延伸率分别为205MPa, 336MPa 和17.85%。挤压态合金的耐蚀性也明显优于铸态合金,其原因主要为晶粒细化。本文设计的新型生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金呈现出良好的综合力学性能以及耐蚀性。     

铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了Zn对铸态Mg-9Gd-4Y-x Zn-0.5Zr(x=0,0.5 1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。此时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为209.72 MPa和172.69 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr合金显微组织、力学和阻尼性能的影响

采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和动态机械热分析仪等研究Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr(x=0.6,1.6,2.6,3.6,质量分数,%)合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。结果表明:铸态下,Mg-10Gd-6Y-0.6Zn-0.6Zr合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在Mg基体中,由晶界处向晶内平行生长出大量层状相;随Zn含量的增加,Mg5(Gd,Y,Zn)相减少,Mg12Zn(Y,Gd)相增多;当Zn含量达到3.6%时,第二相主要以Mg12Zn(Y,Gd)相存在,Mg基体中的层状相几乎消失。对于挤压态的Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-0.6Zr合金,其基体中呈现大量扭曲的层状相,合金抗拉强度达到400 MPa,随着Zn含量的增加,合金强度呈下降趋势,但塑性得到改善。铸态合金的阻尼性能随Zn含量的增加先下降后上升,采用Granato-Lücke(G-L)理论和G-L图对合金阻尼性能进行了分析和讨论。     

Ca对Mg-6Zn合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了Mg-6Zn-xCa(x=0~1.35)合金的铸态和挤压态组织与相组成,测试了其室温力学性能。结果表明,随着Ca含量的增加,铸态组织逐渐细化,生成的Mg6Zn3Ca2相逐渐增多,而MgZn2相逐渐减少直至完全消失,第二相趋于连续网状分布于晶界处;挤压态组织明显细化,且平均晶粒尺寸从Mg-6Zn合金的15μm逐渐减至Mg-6Zn-0.47Ca合金的10μm。随着Ca含量的增加,铸态抗拉强度、屈服强度和伸长率先从Mg-6Zn合金的154MPa、67MPa、6.5%分别提高至Mg-6Zn-0.085Ca合金的230MPa、84MPa、14%,然后逐渐降低。挤压态力学性能明显提高,加入少量Ca(0.085%)后,抗拉强度和屈服强度稍降低,伸长率提高,而加入较多量Ca(0.47%)后,力学性能明显恶化。     

Mg-Zn-Gd-Nd合金的微观组织与力学性能

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等方法,研究了Gd、Nd添加对铸态、挤压态Mg-3Zn合金的微观组织的影响,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明,Gd、Nd能显著细化Mg-3Zn合金的铸态组织,晶粒中含有大量的第二相。经挤压后组织得到细化,且含有大量的再结晶晶粒,第二相粒子沿挤压方向呈纤维状分布。随着Gd、Nd的加入,合金的抗拉强度和屈服强度显著提升,最大分别为265MPa、225MPa,伸长率降低。     

Mg-1Gd(Nd)-0.6Zr镁合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr镁合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能。结果表明,Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金平均晶粒尺寸小于Mg-0.6Zr合金的晶粒尺寸,由300μm分别细化为100μm和80μm左右,晶界上分别有少量的颗粒状Mg₅Gd相和不规则形状的Mg₄₁Nd₅、Mg₁₂Nd相。挤压态Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金出现了变形晶粒和动态再结晶晶粒构成的双峰组织,时效后双峰组织更加明显。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的力学性能最好,抗拉强度为201.71 Mpa,比挤压态高3.6%,比铸态高23%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高2%。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的伸长率为29.2%,比挤压态高4.3%,比铸态高46%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高15.4%。     

Mn含量对铸造Mg-Zn-Cu合金组织和性能的影响

采用电磁感应熔炼制备了Mg-8Zn-0.5Cu-xMn系列合金,探究了Mn含量对合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金组织主要为α-Mg+MgZn_2和MgZnCu相,经过固溶处理后大部分Zn元素被固溶进基体,在晶界处残留少量Mg(Zn,Cu)_2相,经双级时效处理后第二相分布更为致密。随着Mn含量提高,合金晶粒尺寸明显细化。随着Mn含量增加至1%,合金中Mn元素团聚成富Mn颗粒。时效态的Mg-8Zn-0.5Cu-0.5Mn合金表现出良好的综合性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为130MPa、228MPa和6.8%。     

Zn对铸态Mg-Er-Zr合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射、差热分析和力学性能测试等,研究了铸态Mg-12Er-xZn-0.6Zr(x=0,0.6,1.8,摩尔分数,%)合金的显微组织和力学性能。结果表明,Mg-12Er-0.6Zr合金主要由α-Mg相组成,晶内出现成分偏析。添加0.6%的Zn后,合金晶粒明显细化,且出现X相(Mg12ErZn)。增加Zn含量至1.8%,合金晶粒大小和相组成未发生明显变化,而X相体积分数明显增加。添加Zn元素,显著提高了Mg-12Er-0.6Zr合金的屈服强度和抗压强度。随着Zn含量的增加,合金的伸长率呈下降趋势,但下降幅度较小。     

Mg-7Zn-xCu-0.6Zr合金的热裂行为及热分析测试（英文）

通过热分析方法研究Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金在凝固过程中的显微组织演变。采用具有测力传感器和数据采集系统的约束棒实验装置研究Cu含量(0,1,2和3,质量分数,%)对Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金热裂行为的影响。Mg-7Zn-xC u-0.6Zr合金的热分析结果表明,该合金主要由α-Mg和Mg Zn2相组成,而含Cu合金有3个潜热释放峰,分别对应α-Mg、Mg Zn Cu和Mg Zn2相。同时,随着Cu含量的增加,α-Mg相的反应温度降低,Mg Zn2和MgZ n Cu相的反应温度升高。热裂实验结果表明,由于添加Cu能提高合金的共晶温度,而缩小凝固温度区间,因此,Mg-7Zn-x Cu-0.6Zr合金的热裂敏感性明显降低。     

Zn与Mg质量比对热挤压Al-Zn-Mg-Sc显微组织及力学性能的影响

制备了Al-2Mg-0.4Sc、Al-5Mg-0.4Sc、Al-5Mg-2Zn-0.4Sc和Al-5Zn-2Mg-0.4Sc等4种合金并在350℃进行热挤压,通过光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)、室温拉伸测试,研究了Zn/Mg比对于Al-Zn-Mg-Sc合金组织与力学性能的影响。结果表明,Zn/Mg比的提高对于铸态晶粒具有细化作用,挤压后发生动态再结晶,晶粒尺寸显著减小,但挤压态晶粒尺寸并未随Zn/Mg比的提高而减小。另一方面,Zn/Mg比的提高使Mg32(Al,Zn)49第二相数量增加,且呈现更明显的网状结构。挤压态Al-Zn-Mg-Sc合金屈服强度随Zn/Mg比的提高而提升,主要由于大量Al3Sc粒子与碎化的第二相呈网状分布于晶界,使第二相强化起到主导作用。     

往复挤压对Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态组织和力学性能的影响

研究了往复挤压对准晶增强Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,往复挤压可大幅度细化Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金组织,且使I相等相对均匀地分布在α-Mg基体中。同铸态合金相比,挤压后Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别提高了75.8%,43.2%和35%。     

稀土Y对Mg-Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

研究不同稀土Y含量对Mg-6Zn-1Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Y元素的添加对Mg-6Zn-1Mn合金的相结构、组织和力学性能有明显的影响。随着Y含量的增加,合金中的第二相依次从Mg7Zn3相、I相(Mg3YZn6)、I相+W相(Mg3Y2Zn3)到W相+X相(Mg12YZn)转变;热分析和组织观察证明合金相的稳定性趋势为X相W相I相Mg7Zn3相;Mn元素主要以单质颗粒形式弥散分布在基体中;Y的添加能显著提升Mg-Zn-Mn合金的力学性能,其中含6.09%Y的挤压态合金具有最佳的力学性能,其抗拉强度和屈服强度分别达到389 MPa和345 MPa。合金强度的提升主要源于Y元素的晶粒细化、Mn颗粒的弥散强化和Mg-Zn-Y稀土相的引入。     

Zr含量对Mg-5Zn-2Al镁合金组织与性能的影响

采用光学显微镜及拉伸试验机等手段,研究了Zr含量对Mg-5Zn-2Al合金铸态和热处理后显微组织及力学性能的影响.结果表明,Zr的加入使Mg-5Zn-2Al镁合金的铸态和热处理后的晶粒得到明显的细化.在铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度与伸长率均呈现先上升后下降的变化趋势.对于铸态合金而言,Zr含量为0.6%时,Mg-5Zn-2Al合金的晶粒最为细小,并且其抗拉强度与伸长率均达到最大值,为215 MPa和12.563%.经热处理后,合金的抗拉强度较铸态得到了显著地提高.当Zr含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为249 MPa.     

Zn含量对Mg-9Gd-4Y-xZn-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、能谱分析仪、透射电镜以及拉伸试验机,研究Zn含量对时效态Mg-9Gd-4Yx Zn-0.5Zr(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%以下时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。当Zn含量达到1%时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为279.4 MPa和220 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

铸造Mg-5Cu-3Zn合金第二相表征及细晶机理研究

以铸态Mg-5Cu-3Zn合金为对象、Mg、Mg-5Cu和Mg-3Zn为参照,对显微组织(尤其是第二相)进行了表征,并探讨了Cu和Zn的细晶机理。结果表明:向纯Mg中加入Cu、Zn和Cu、Zn复合添加后,晶粒依次由柱状晶转变为等轴晶。Mg-3Zn中第二相呈颗粒状分布于基体中,物相组成为α-Mg+MgZn;Mg-5Cu中第二相形貌呈网状,物相为α-Mg+CuMg_2;Mg-5Cu-3Zn晶界上的第二相呈现出2种不同的形貌:连续的块状CuMg_2,不连续的鱼骨状CuMgZn。Zn对Mg的晶粒细化机理主要是Zn在固液界面前沿偏聚引起的"成分过冷效应";Cu对Mg的晶粒细化机理主要是Cu在固液界面前沿偏聚引起的"成分过冷效应"和CuMg_2对晶界的钉扎作用;Cu与Zn复合添加的细晶效果更好,是由于Cu和Zn的复合添加导致"成分过冷效应"及第二相对晶界的钉扎作用更为强烈。     

Cu对铸造Mg-4Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能影响

以Mg-4Zn-0.5Ca合金为研究对象,研究了Cu对Mg-4Zn-0.5Ca合金组织及力学性能的影响。结果表明,Cu可以通过与Zn原子结合形成Mg-Zn-Cu三元相在α-Mg基体边界富集,阻碍基体长大,使Mg-4Zn-0.5Ca合金铸态组织得到细化,合金主要由α-Mg,Ca2Mg6Zn3,Mg Zn Cu相组成。Cu元素可以提高Mg-4Zn-0.5Ca合金的硬度及抗拉强度,当Cu含量为1%时,铸态Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金的抗拉强度和屈服强度分别为149 MPa、102 MPa,相对于基本合金提高了14.6%和29.1%,合金硬度提高18.8%至63 HV。过量的Cu会使合金中的析出相呈连续的网状分布在晶界上,导致力学性能的下降。     

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。