Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金的力学性能研究

通过数值模拟、X光无损检测和拉伸试验对Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金的室温力学性能进行了研究。结果表明:Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金属于缺口敏感性材料,单铸拉棒的表层对其力学性能有明显的影响,未加工的单铸拉棒抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为233.1 MPa、162.8 MPa和3.5%,且离散性大。将其从准12 mm加工到准10 mm后,抗拉强度、屈服强度和伸长率达到257.3 MPa、180.8 MPa和4.6%,力学性能有明显提升,且数据更加稳定。Mg-2.5Nd-0.5Zn-1Zr合金制备的四种试样,均达到了设计指定的力学性能指标。其中加工后的单铸拉棒强度最好,抗拉强度和屈服强度分别超出设计要求11.9%和27.3%,附铸试样的强度和加工后的单铸试样相当。本体剖切试样的伸长率最高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为225.9 MPa、153.3 MPa和6.1%,分别超出了设计要求13%、27.8%和52.5%。四种试样中,24 mm壁厚的单铸试板的强度和铸件本体强度最为接近,单铸拉棒和附铸试样的强度分别为铸件本体强度的113.9%和112.5%。     

Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织及力学性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验等研究了Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金的组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-10Er-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的长周期结构相和Mg_3(Er,Zn)相组成;合金经过500℃×20h固溶后,铸态合金中LPSO相和Mg_3(Er,Zn)相消失,而在晶界处生成WMg_3Er_2Zn_3相;随后炉冷至400℃,α-Mg晶内析出呈平行排列且贯穿晶粒的条纹状LPSO相结构。拉伸条件下,固溶态合金具有最佳的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为117 MPa、227 MPa、17.9%。与拉伸性能相比,压缩条件下合金表现出更优的力学性能。     

热处理对Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等研究了不同热处理状态下Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的物相、显微组织和力学性能.结果 表明:铸态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg5(Gd,Zn)、Mg5Gd以及Mg10ZnGd(18R-LPSO)相构成.固溶处理后,LPSO...     

Mg-1Er-0.6Zr合金的显微组织和力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了Mg-1Er-0.6Zr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,在温度为300℃,挤压比为16 ∶ 1时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为206.5 MPa、78.5MPa和25％,比铸态时分别提高了28.4％、8.6％和150％.挤压后时效处理,强度稍有提高;但固溶后再时效其强度明显降低,塑性也有所降低.     

Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金铸态、固溶态(T4)和时效态(T6)的显微组织、室温力学性能和断裂行为进行了研究。研究结果表明,NZ30K合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg12Nd相组成;固溶处理态时由过饱和α-Mg固溶体和晶粒内部细小的含Zr化合物组成;时效处理态时细小片状析出相从棱柱面析出,同时晶粒内部细小的含Zr化合物仍然存在。不同的时效处理工艺下时效析出相种类不同,200℃峰值时效态时为β″亚稳相,250℃×10h时效态时为β′亚稳相。合金经过200℃峰值时效处理后具有最佳的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为142MPa、305MPa、11%。合金的断裂方式与其状态有关,铸态合金以沿晶断裂为主,固溶处理态和200℃峰值时效态合金以穿晶解理断裂为主,250℃×10h时效态合金为穿晶和沿晶混合型断裂。     

热处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金铸态、固溶态和时效态的显微组织均由α-Mg基体、Mg₅(Gd, Y, Zn)相和LPSO结构组成;合金经固溶和时效处理后的最大抗拉强度由铸态的187.96 MPa提高到241.93 MPa,提高了28.71%,伸长率由铸态的8.48%提高到13.91%,提高了64.03%;不同热处理状态下合金的拉伸断口形貌主要以脆性断裂为主。     

超声功率对Mg-3Re-3Zn-0.7Y合金组织和力学性能的影响

如果在铸造过程能够细化含有稀土元素的金属间化合物,那么稀土镁合金在耐热应用方面将具有巨大的潜力。本文研究了半固态制浆过程中不同超声功率的超声振动对Mg-3RE-3Zn-0.7Y合金半固态微观组织以及铸态试样力学性能的影响。试验对液相线以上20~40癈镁合金熔体分别施加超声功率为800W至1200W的超声振动,振动时间为90s,结束超声振动温度为液相线以下10℃左右。结果表明,超声振动可以制备出组织中具有细小圆整的初生α-Mg相的优良半固态浆料,并且经过超声功率为1000W的超声处理后浆料组织中初生α-Mg晶粒的平均晶粒直径和平均形状系数SF分别为55μm和0.63。此外,1000W超声处理的铸件试样比未经超声处理的试样抗拉强度提高了25.2%,伸长率提高了93.5%。可见,声空化效应和声流效应使超声振动成为一种制备具有细小圆整初生晶粒的镁合金半固态浆料的有效途径。     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的组织和性能

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,研究了不同热处理对Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:不论是铸态、固溶态,还是时效态,合金组织都主要由α-Mg基体以及稀土化合物Mg5(Gd,Y,Zn)、Mg24(Y,Gd,Zn)5和Mg12Zn(Gd,Y)组成;但铸态下合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在晶内呈平行的流线状排列,晶粒粗大。通过固溶时效处理,Mg12Zn(Gd,Y)相在晶界处析出并向晶内生长,成为合金的主要强化相,其强化方式主要为固溶强化和时效强化。室温下,铸态合金抗拉强度为138 MPa,伸长率为2.16%,时效态合金抗拉强度为223 MPa,伸长率为3.94%,合金力学性能得到明显提升。     

Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金组织分析

采用XRD、DTA、OM和TEM研究Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态和热处理后的相组成、相变温度、微观组织.研究表明:Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态组织析出相主要是分布在晶界的块状Mg_(12)Nd稀土化合物,只有少量的片状和粒状Mg_(12)Nd相分布在晶界和晶内;T6处理后Mg_(12)Nd以相互交叉的片状形式团簇状分布在基体中,形成方式为点状析出相聚集而成.     

低压铸造Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的组织及力学性能

采用低压铸造工艺制备了Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金,利用OM、SEM、EDS、DTA等手段研究了合金在热处理前、后的微观组织演变,并对其热处理工艺进行优化,以提高合金的综合力学性能,并结合组织变化分析了合金的热处理强化机制。结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的铸态组织主要由α-Mg初生相和Mg24(Gd,Y)5共晶相组成,且Mg24(Gd,Y)5共晶相呈网状分布在晶界上。热处理后,连续分布的Mg24(Gd,Y)5相消失,主要为α-Mg和颗粒状Mg5(Gd,Y)相。在520℃×14h+230℃×20h热处理效果最佳。经过520℃固溶14h后,合金强度变化不大,但是伸长率由5.5%变为13.4%,提高了144%。230℃时效处理后,合金的综合力学性能优异,抗拉强度和屈服强度达到307.8 MPa和200.4 MPa,伸长率为7.2%,较热处理前分别提高了41%、38%和31%。     

热处理对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响

研究热处理工艺对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金的显微组织主要由α-Mg、T相和Mg51Zn20相组成;单级等温时效（325°C,10 h）以及双级时效（325°C,4 h）＋（175°C,14 h）处理均未能使T相和Mg51Zn20相溶入基体,且晶粒也未明显长大。在325°C下时效10 h,晶内析出大量短杆状β′1相,延长时效时间将导致β′1相粗化及数量减少。Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金在325°C下时效10 h后具有最高的屈服强度（153.9 MPa）和抗拉强度（247.0 MPa）,相比铸态合金分别增加48 MPa和23 MPa,伸长率降低至15.6%。Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr合金经双级时效（325°C,4 h）＋（175°C,14 h）处理后的屈服强度和抗拉强度与单级等温时效处理（325°C,10 h）的相当,但伸长率有所下降。此外,不同状态下Mg-Zn-RE-Zr镁合金的断裂主要表现为准解理断裂,但局部特征有差别。     

挤压变形对Mg-5.5Zn-1.7Nd-0.7Cd-0.5Zr合金组织和性能的影响

采用光学显微镜及透射电镜研究了Mg-5.5Zn-1.7Nd-0.7Cd-0.5Zr镁合金在不同挤压变形条件下的组织和性能。结果表明,在一定的挤压条件下,当挤压温度降低或挤压比增大,晶粒变细小,合金的抗拉强度和屈服强度提高;在温度为340℃,挤压比为16时,合金抗拉强度为334MPa,屈服强度为300MPa,伸长率为13%,力学性能优良,平均晶粒直径为7μm。     

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。     

挤压对Mg-8Sn-4Zn-2Al合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪和电子材料试验机分别研究了铸态和挤压态Mg-8Sn-4Zn-2Al合金的微观组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-8Sn-4Zn-2Al合金主要由!-Mg相、在晶界处分布的网状共晶相(!-Mg+Mg2Sn)以及一些在晶内分布游离第二相颗粒(Mg32(Al,Zn)49)组成,平均二次枝晶间距为16.12μm,挤压(温度300℃,挤压速度0.1 mm/s,挤压比16)后,合金主要由动态再结晶晶粒和破碎的第二相形成的挤压条带组成,合金的平均晶粒尺寸为4.71μm。挤压态合金的屈服强度,抗拉强度和伸长率分别为196 N/mm~2,311 N/mm~2和18.3%。挤压态合金的强度提高是晶界强化、弥散强化和织构强化共同作用的结果。     

挤压变形对Mg-2.5Nd-0.5Zn-0.5Zr合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、 透射电镜、X射线衍射和拉伸试验等技术,研究了不同挤压比制备出的Mg-2.5Nd-0.5Zn-0.5Zr合金的微观组织和力学性能.结果表明,初始材料为近似等轴晶粒,平均晶粒尺寸约为23.8μm,沿晶界析出大量离异的共晶Mg12Nd相,在晶界处共晶相呈连续网状分布.挤压之后合金组织明显细化,E1(挤压比为7...     

时效时间对Mg-8Al-1Zn-3Ca合金组织及力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法研究了不同时效时间对Mg-8Al-1Zn-3Ca合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,经过适当的时效处理后,Mg-8Al-1Zn-3Ca合金的组织明显细化,β(Mg17A12)相减少,并析出粒状的化合物Al4Ca、Al2Ca和Al-Ca.随着时效时间的延长,在室温下,合金的抗拉强度呈先升后降的趋势,而伸长率正好相反.当时效时间在36h,合金的室温强度达到最大值,其值为195MPa,而对应的伸长率是3.25%.     

Mg-5Zn-4Nd合金挤压态的组织和力学性能

试验研究了Mg-5Zn-4Nd合金铸态及挤压态的组织和性能.结果表明,Nd的加入,可以使Mg-5Zn合金的铸态组织细化;在330℃±10℃温度下热挤压,可以使Mg-5Zn-4Nd合金的组织进一步细化,其纵向组织明显呈流线形;Mg-5Zn-4Nd合金挤压态的抗拉强度为330N/mm2,屈服强度为295N/mm2,伸长率为10%.     

Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能研究

研究了不同固溶处理工艺对Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。合金的铸态显微组织主要由α-Mg和(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1共晶相组成。510℃,4 h为最佳固溶处理条件,晶界附近的共晶相几乎全部溶于镁基体中,合金固溶态的室温抗拉强度为246 MPa,延伸率为11.3%。合金200℃时效析出序列为Mgssss→β’’(D019)→β’(bct)→β(fcc),峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到185 MPa和282 MPa,延伸率为6.1%。     

热处理对Mg-8Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过OM、XRD、TEM、SEM和电子拉力试验机等,研究了固溶和时效处理对Mg-8Gd-2.5Nd-0.5Zr(质量分数,%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相、Mg12Nd相的粗大枝晶组成,经过热处理后,合金中方块状颗粒相明显增多,且分布在晶界处;固溶时效态合金析出的纳米尺寸方块相可有效强化合金。时效态合金中β'析出相形态类似多个纺锤形相连接而成,相互之间的夹角呈120°,且具有周期结构。铸态、固溶态和时效态合金在不同状态下的室温拉伸强度分别为:189.3、201.4和251.1MPa。     

冷却速度对Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金组织和性能的影响

采用快速凝固技术制备Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金,用XRD、SEM、HRTEM、显微硬度测量等分析方法研究其凝固组织和性能.结果表明,合金由α-Mg固溶体、晶界处不连续分布的I(Mg3Zn6Y)准晶相和非晶相组成.根据热传导理论,采用一维傅立叶热传导方程计算了合金的冷却速度.冷却速度的提高使得晶粒细化、成分均匀、非晶相含量增多.硬度(HV)随冷速的提高显著增大,最大值为167.23,是普通凝固合金的2.2倍.