Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金的组织转变与力学性能

为了提高镁锂合金的强度,采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金,考察该合金经均匀化热处理及轧制变形后的微观组织演变及力学行为变化。结果表明,铸态Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金主要由β-Li基体、α-Mg相、以及分布于α-Mg/β-Li相界、基体的AlLi大颗粒,少量的Mg Li2Al、Mg_2Si和(Mg,Al)_2Ca相组成。合金经不同时间均匀化处理后,β-Li基体及界面处的AlLi大颗粒溶解,而在α-Mg相内析出纳米AlLi颗粒、并逐步长大;同时长条状α-Mg相从β-Li基体中析出并逐步合并长大。再经热轧后,α-Mg相拉长细化;α-Mg相内、相界面处大量AlLi相回溶,消除了界面处大颗粒聚集分布状态;同时在α-Mg相、β-Li基体内形成高密度均匀弥散分布的纳米颗粒强化相,合金得到了有效强化。热轧合金的力学性能大幅度提高,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到216 MPa、164 MPa和9.51%。     

Mg-9Li-0.5Ca双相合金中共晶组织的形成及力学行为

在Mg-9Li双相合金中添加0.5%(质量分数,下同)Ca元素,通过磁悬浮熔炼及铜模吸铸方法熔炼制备了共晶型Mg-9Li-0.5Ca合金。组织观察表明,常规Mg-9Li双相合金中形成的α-Mg相为粗大短板条状,取向随机、均匀无序分布于β-Li基体中。而Mg-9Li-0.5Ca合金中形成了棒状交替排列的(α-Mg+β-Li)共晶团组织,在共晶团内,α-Mg相呈长纤维状(长宽比约为100)、并以一定取向定向排列;相比于Mg-9Li合金,共晶a-Mg相纤维间距及纤维直径显著减小、组织明显细化,a-Mg相体积分数显著增加;同时,大量纳米、亚微米级Mg_2Ca颗粒均匀弥散分布于α-Mg、β-Li晶粒内及两相界面上。由此导致具有该共晶组织的Mg-9Li-0.5Ca合金相比于Mg-9Li合金力学性能显著增加,室温拉伸屈服强度提高3%、抗拉强度提高3.5%,伸长率提高50%。分析表明,微量Ca元素的添加和铜模吸铸产生的较快的冷却速度,诱发Mg-9Li双相中细小(α-Mg+β-Li)共晶组织的形成,显著提高力学性能。     

均匀化对AZ80-2.0Ca合金微观组织和硬度的影响

采用DSC热分析仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等研究了AZ80-2.0Ca铸造镁合金的微观组织,分析了均匀化热处理后合金的微观组织演变和显微硬度的变化规律。结果表明,该合金由基体α-Mg相,β-Mg17Al12相和(Mg,Al)2Ca相组成;Ca元素的加入使β-Mg17Al12相的熔点由437℃提高到457℃;在430℃下保温2h时β-Mg17Al12相完全溶解,继续延长保温时间至24h时,(Mg,Al)2Ca相未见溶解;当合金在515℃保温0.5h时,β-Mg17Al12相完全溶解,继续延长保温时间至4h时,(Mg,Al)2Ca相开始分解并转变为Al2Ca和Mg;合金共晶相分解后,其硬度开始下降,分解完成后其硬度趋于稳定,且515℃均匀化热处理后的合金硬度小于430℃均匀化热处理后的合金硬度。     

Mg-6Zn-6Al-0.5Mn-0.6Si-0.1Ca合金的组织和性能

在CO2+0.5%SF6的混合气体保护下制备了Mg-6Zn-6Al-0.5Mn-0.6Si-0.1Ca合金,并对该合金的组织和性能进行了研究。研究结果表明:合金的铸态组织由基体α-Mg固溶体、分布在晶界上的三元相τ(Mg32(Al,Zn)49)相和一些呈颗粒状分布于基体上的Mg2Si相。经固溶处理后,部分τ(Mg32(Al,Zn)49)相固溶到基体中,使呈断网状的三元相逐渐减少,分布逐渐弥散。该合金具有较好的综合力学性能。     

固溶处理对 Mg-4Li-1Ca-4.1Al-0.5Si 合金显微组织和硬度的影响

采用普通重力铸造法制备Mg-4Li-lCa-4.1Al-0.5Si合金,考察合金在不同温度固溶处理1 h、400℃固溶处理不同时间后的微观组织演变和显微硬度.结果表明,铸态合金由α-Mg基体、(α-Mg+AlLi)二元共晶、(α-Mg+AlLi+(Mg,Al)2Ca)三元共晶及块状CaMgSi组成.其中,AlLi相呈细...     

低冷速对Mg-Al合金晶粒尺寸及β相的影响

在Ar保护条件下获得冷却速度为1、2、3、4和5℃/min的Mg-6Al和Mg-10Al合金,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和Imagetool软件研究慢冷对Mg-6Al和Mg-10Al合金晶粒尺寸以及β相分布特征与数量的影响。结果表明,Mg-6Al和Mg-10Al合金凝固组织由α-Mg相、点状和层片状析出β-Mg17Al12相以及棒状(α+β)共晶组成。随着冷速从5℃/min减小到1℃/min,Mg-6Al与Mg-10Al合金组织中α-Mg晶粒尺寸分别由195.7、180.4μm增至318.7、225.1μm,与此同时β-Mg17Al12相的数量分别由24.56%、45.50%降至18.36%、38.59%。     

Mg-Al4C3中间合金在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究粉末原位合成法制备的Mg-50%Al4C3中间合金对AZ91D镁合金显微组织的细化效果.结果表明:中间合金的加入可显著细化AZ91D镁合金的α-Mg晶粒.当Al4C3的含量为1.0%时,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的142.9 μm降至63.2 μm,降低幅度约为56%,且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β共晶组织和共生生长层片状α+β共晶组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散.通过能谱分析、面错配度计算及差热分析,证实Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.此外,显微组织的细化导致合金力学性能的提高.     

Mg-9Li双相合金中共晶组织的形成及力学反应

在Mg-9Li双相合金中添加0.5wt.% Ca元素,通过磁悬浮熔炼及铜模吸铸方法熔炼制备了共晶型Mg-9Li-0.5Ca合金。组织观察表明,常规Mg-9Li双相合金中形成的?-Mg相为粗大短板条状,取向随机、均匀无序分布于?-Li 基体中。而Mg-9Li-0.5Ca合金中形成了棒状交替排列的（?-Mg ?-Li）共晶团组织,在共晶团内?-Mg相呈长纤维状（长径比~100）、并以一定取向定向排列;相比于Mg-9Li合金,共晶?-Mg相纤维间距及纤维直径显著减小、组织明显细化,?-Mg相体积分数显著增加;同时,大量纳米、亚微米级Mg2Ca颗粒均匀弥散分布于?-Mg、?-Li晶粒内及两相界面上。由此导致具有该共晶组织的Mg-9Li-0.5Ca合金相比于Mg-9Li合金室温拉伸屈服强度提高3%、抗拉强度提高3.5%,伸长率提高50%,力学性能显著增加。分析表明,微量Ca元素的添加和铜模吸铸产生的较快的冷却速度,诱发Mg-9Li双相中细小（?-Mg ?-Li）共晶组织的形成,显著提高力学性能。     

钆对Mg-8Li-4Zn-xGd合金铸态组织与力学性能的影响

采用锂盐熔剂保护熔铸Mg-8Li-4Zn-xGd(x=1,3,5)合金铸锭,研究钆含量对铸态合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-8Li-4Zn-xGd合金基体由α-Mg(HCP)和β-Li(BCC)双相构成。随着钆含量的增加,Mg5Gd共晶相和Zn12Gd化合物相逐渐连成网状,将基体α+β双相隔离成20~40μm的等轴状或类似于铸铁中的共晶团状,可有效细化α-Mg相和连续的β-Li相;组织中大颗粒Mg2Zn11相弥散分布在β-Li相内,Mg51Zn20相分布在α-Mg晶界处;锌元素还可以在β-Li相中析出细小弥散分布的MgZn相,其数量随钆含量的增加而增加,可直接弥散强化β-Li相。此外,锌和钆对合金硬度的影响较大,随着钆含量的增加,合金的抗拉强度提高,但伸长率降低。     

Si对Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr合金铸态组织的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等,研究了Si对铸态Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr合金显微组织的影响。结果表明:Mg-7Al-2.5Ca-0.4Mn-0.25Sr-xSi(x=1,2,3)合金主要由α-Mg基体、AlMn相、Mg2Ca相、Al2Ca相和CaMgSi相组成。CaMgSi相含量随Si元素的增加而增加。Si含量由1%提高到3%会引起三方面变化:一是使α-Mg枝晶变得发达;二是析出的共晶组织(Mg2Ca+Al2Ca)含量有所减少;三是促进CaMgSi相的析出,且CaMgSi相的形貌逐渐由空心块状向针状、再向汉字状演化,因此合金中Si的合适加入量应控制在2%左右。对组织的演变过程进行了讨论。     

固溶处理对新型Mg-Mn-Ca-Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了固溶处理对Mg-1.5Mn-1Ca-1Sr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-1.5Mn-1Ca-1Sr合金中的第二相主要为Mg2Ca、Mg17Sr2和α-Mn相。第二相同时分布在晶界上和晶粒内。经过固溶处理后,存在于晶界处的Mg2Ca相溶解入α-Mg基体,细化了晶界,减轻了合金的断裂倾向。α-Mn相分布也更加均匀。固溶强化和第二相强化共同作用,显著提升了固溶态合金的常温力学性能。     

Mg15Al镁合金ECAP变形过程中β相的碎化机理及动态析出行为

为了改善Mg-Al系合金中β-Mg17Al12相的形态、大小和分布,充分发挥其沉淀强化作用,利用能产生强塑性变形的等通道转角挤压法挤压Mg15Al高铝镁合金;采用XRD、SEM、EDS和TEM研究不同道次ECAP挤压后Mg15Al高铝镁合金中β-Mg17Al12相的演变。结果表明:ECAP强塑性变形能够有效地碎化Mg15Al高铝镁合金中粗大的网状共晶β-Mg17Al12相;随挤压道次的增加,β-Mg17Al12相尺寸逐渐减小,挤压4道次后,网状共晶β-Mg17Al12相被破碎成尺寸在5μm以下的小块,分布得到一定改善;由于高应力与高温的共同作用,挤压2道次后,部分β-Mg17Al12相发生回溶,挤压4道次后,在α-Mg基体中动态析出许多尺寸在200 nm以下的粒状β-Mg17Al12相。     

熔炼工艺对Mg-2Mn-1Si-0.25Ca镁合金组织和性能的影响

探索了熔炼时元素的不同加入次序对Mg-2Mn-1Si-0.25Ca合金相组成的影响,并研究了该合金的组织和性能.结果表明:铸态Mg-2Mn-1Si-0.25Ca合金组织由α镁基体,β(锰)和颗粒状的Mg2Si组成.熔炼时先加锰后加硅时,合金中含α-Mg、Mg2Si、MnSi和β(Mn)相,Mg2Si相较少.先加硅后加锰时,合金中只含α-Mg、Mg2Si和β(Mn)相.熔炼时先加硅后加锰的合金硬度明显高于先加锰后加硅的合金.     

AZ91D真空低压消失模铸造组织特性分析

利用真空低压消失模铸造新工艺浇注AZ91D镁合金试样,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针分析组织结构,并与其他铸造工艺的组织、性能进行比较.结果表明,AZ91D镁合金真空低压消失模铸造组织主要由初生相a-Mg和晶界不连续骨骼状离异共晶相β-Mg17Al12组成,富Al的共晶相在a区附近析出二次β-Mg17Al12沉淀相.Al大多分布在晶界,形成β-Mg17Al12,少部分Al固溶于基体a-Mg中;Zn和Si弥散分布于a和β相中;Mn集中分布于晶界.其组织、性能比粘土砂型铸造和重力消失模铸造好,基本达到金属型铸造的强度,而伸长率较高则是由于低压状态凝固补缩好,提高了组织致密度.     

Mg-6Al-(Sr,Ca)合金的显微组织和蠕变性能

系统研究了Mg-6Al—2Sr和Mg-6Al-（1—2）Sr-1Ca合金在水冷模铸造和压铸态下的显微组织、力学及蠕变性能．Mg—6Al-2Sr合金的铸态组织由α-Mg和沿枝晶界分布呈片状的α—Mg＋Al4Sr共晶相组成．在Mg-6Al-2Sr基础上加入少量的Ca,合金中的Al4Sr被Mg2Ca取代,且出现了Mg-Al—Sr三元中间相,合金的抗蠕变性能显著提高．对蠕变后试样进行的扫描电镜观察表明。Mg-6Al合金中添加Sr和Ca后形成的中间相均具有很高的热稳定性．Mg-6Al—2Sr合金蠕变后的试样中出现了β-Mg1τTAl12相的非连续析出;而采用Sr和Ca复合合金化的试样显微组织在蠕变后无明显变化,也未析出卢相,因而显著地提高了合金的抗蠕变性能．与水冷模铸造试样相比,压铸试样具有更细的显微组织和更高的室温与高温力学性能。但抗蠕变性能略低．     

Ca对Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金的组织及力学性能的影响

采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-x Ca-0.5(Al-12.6Si)(x=0,0.25,0.5,1.0wt%)合金,研究了不同Ca含量对铸态Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金微观组织演变和力学性能的影响,分析了组织转变与力学行为之间的关系。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金中的α-Mg相被细化,呈长条状,最后又长大;合金中存在一定数量的长径比高达5.06的长条状α-Mg相及颗粒相均匀弥散分布于β-Li基体和晶界上,其成分主要为Mg_2Ca、Mg_2Si。当含0.5wt%Ca时,合金的抗拉强度为134 MPa,伸长率为30.6%。     

二元Mg-Al合金铸态及ECAP态组织与性能研究

研究了不同Al含量镁铝二元合金铸态及等通道挤压(ECAP)态组织特征和性能.结果表明:铸态Mg-Al二元合金在含Al(10%～25%,质量分数,下同)范围内,随Al含量增加,α-Mg初晶体积分数逐渐减少,形态由不规则的团絮状变为蔷薇花状,直至小块状;共晶组织体积分数剧增,硬脆相β-Mg17Al12呈网状连续分布,α和β两相以共生生长方式成为片层状共晶组织;ECAP能明显破坏硬脆相β-Mg17Al12网状连续分布,细化共晶组织和初晶α,并能使初晶α中析出弥散细小的β,起到弥散强化作用,使不同Al含量的Mg-Al二元合金不仅抗拉强度得到显著提高,而且塑性获得极大改善,尤其是Mg-15Al合金,ECAP后抗拉强度σb从150 MPa提高到269.3 MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%.     

AZ91-3Ca镁合金组织结构和电化学行为的研究

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及电化学测试法和失重法研究了铸态AZ91-3Ca镁合金分别在退火处理前后的相组成以及不同退火处理条件下的腐蚀行为。结果表明,铸态AZ91-3Ca镁合金主要由基体α-Mg相和沿着晶界附近分布的网状共晶相组成。共晶相中含有α-Mg相,实心块状β-Mg_(17)Al_(12)相和鱼骨状(Mg,Al)_2Ca相等。300和400℃退火处理后合金的组织结构没有明显变化,但是在较高退火温度500℃下保温2.0 h后,β-Mg_(17)Al_(12)相溶解促进了一种含有Mg,Al,Zn,Ca 4种元素的四元相的生成。在500℃保温16.0 h后,基体中Al元素含量最多,且分布均匀,在NaCl水溶液中耐蚀性能最佳,其自腐蚀电位为-1330mV,电流密度为1.222×10~(-4)A/cm~2,腐蚀速率为0.11 mg/cm~2·h。     

Cu对高压凝固Mg-9Al-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了常压及2 GPa级高压作用下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金微观组织和力学性能。结果表明:常压下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金铸态组织由等轴晶α-Mg、连成网状分布在枝晶间"骨骼状"的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相和枝晶间富铝而形成的白色层片状中间相β-Mg_(17)Al_(12)以及极少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸为192μm。在2 GPa高压凝固后,微观组织由等轴晶α-Mg、呈颗粒状或长岛状断续分布在枝晶间的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相以及少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸仅为23μm,Al在基体中的固溶量高达5.81%;该合金的室温压断最大抗力为475 MPa,断面膨胀率为31%,比常压下的铸造合金分别提高53%和38%。其凝固组织细化、颗粒状或岛状共晶相β-Mg_(17)Al_(12)的弥散强化以及Al在基体中的固溶强化是其强度提升的主要机制,而组织细化和晶间第二相形态的改变是其塑性提升的主要原因。     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.