Mn-25Al中间合金对Mg-6Al镁合金的晶粒细化的影响

使用真空淬火炉制备出含τ-AlMn相的Mn-25Al中间合金,并将其加入到Mg-6Al镁合金中。同时分析了该中间合金对Mg-6Al的晶粒细化效果。实验结果表明,Mn-25Al中间合金中的τ-AlMn相对Mg-6Al镁合金有一定的细化效果,Mn含量为0.3wt%时,细化效果最好。点阵错配度计算分析表明,τ-AlMn相可以成为镁合金异质形核核心。     

Mg—Al—C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化

通过特种粉末冶金法制备了一种用于Mg-Al系合金晶粒细化的Mg-Al-C中间合金,初步分析了Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的细化机理. 在该中间合金中,Al(C)固溶体分布在Mg颗粒的界面上.细化试验表明,该中间合金对AZ31(Mg-3Al-1Zn)合金有良好的细化作用.当加入3%该中间合金时,AZ31的晶粒尺寸由原来的850 μm减小到260 μm.     

Al-5C中间合金对AZ31镁合金的细化机理

采用粉末原位合成工艺制备Al-5C中间合金,研究Al-5C中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响及细化机理。结果表明：Al-5C中间合金由α（Al）和 Al 4 C 3两相组成,Al 4 C 3颗粒的尺寸分布由烧结时间控制。Al-5C中间合金能显著地细化AZ31镁合金晶粒尺寸,当Al-5C中间合金添加量低于2%时,随着Al-5C中间合金添加量的增加,AZ31镁合金晶粒尺寸减小。晶粒细化机理是由于 Al4C3与 Mn 反应生成的Al-C-Mn 颗粒能作为初生α-Mg晶粒的异质形核基底,从而细化晶粒。     

新型Al-Ca-C中间合金对AZ91合金的细化作用

以Al粉、CaC2粉为原料,采用粉末冶金及原位合成法制备了一种新型Al-Ca-C中间合金用于AZ91合金的晶粒细化,Al-Ca-C中间合金中含有Al4C3、CaAl2、CaAl4相.试验表明,该中间合金对AZ91镁合金有良好的晶粒细化作用.当加入1.0％的Al-Ca-C中间合金时,AZ91合金的晶粒尺寸由原来的120～150 μm减小到40～50 μm.分析认为镁合金的细化机理为,Al4C3充当了α-Mg的异质形核核心,熔体中Ca与C原子则由于成分过冷进一步促进了晶粒细化.     

Ce和Mg-Al4C3中间合金细化AZ31B镁合金的组织

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究稀土元素Ce和Mg-50Al4C3中间合金对AZ31B镁合金显微组织的细化效果.结果表明,加入0.5%的Al4C3可显著细化AZ31B镁合金的枝晶组织和晶粒尺寸;添加0.5%的Al4C3和0.3%的Ce使合金的枝晶组织和晶粒尺寸进一步细化,α-Mg的平均晶粒尺寸由基体合金的280 μm降至约50 μm,同时,β相由连续网状转变为不连续的网状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce.通过能谱分析及面错配度计算证实,Al4C3可作为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.加入稀土元素Ce引起合金成分过冷的增加,从而能够激活固/液界面前沿潜在的Al4C3形核,提高Al4C3的形核率.     

Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化

制备出两种用于AZ91合金晶粒细化的Al-C和Al-Ti-C中间合金.结果表明:这两种中间合金对AZ91合金均有良好的晶粒细化作用.向AZ91合金中加入1%的Al-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至65μm左右;向AZ91合金中加入1%的Al-TI-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至45μm左右.然而,两种中间合金添加量分别大于1%时,晶粒尺寸没有进一步的变化.分析认为:Al-C和Al-Ti-C中间合金起晶粒细化作用的分别是Al4C3相和Al4C3和TiC复合相.     

稀土Nd对AZ31变形镁合金组织与性能的影响

研究在AZ31B变形镁合金中添加稀土Nd对AZ31B合金铸态和热轧退火态性能及组织的影响。结果表明:在AZ31B变形镁合金中添加Nd后,合金的铸态和热轧退火态的室温抗拉强度和伸长率均降低;加入的Nd与Al形成Al2Nd相,Nd还可以与Al和Mn形成Al-Nd-Mn化合物,剩余的Al还可以和Mg形成Mg17Al12相。含Al和Mn的金属间化合物削弱元素Al、Mn对镁合金的晶粒细化作用导致晶粒粗大,进而降低铸态AZ31B合金性能;热稳定性好的粗大第二相的出现也是导致合金铸态性能降低的原因,增大变形量使第二相得到充分破碎,会使板材力学性能得到改善。     

不同状态Mg-9Sr中间合金对AZ31镁合金铸态组织的影响

研究Mg-9Sr中间合金及其处理工艺对AZ31镁合金铸态组织的影响。结果表明：在AZ31镁合金中加入不同状态的Mg-9Sr中间合金（常规铸态、快速凝固态、固溶态和轧制态）对AZ31镁合金均有很好的晶粒细化效果,其中轧制态Mg-9Sr中间合金的细化效果最好,其次依次为固溶态、常规铸态和快速凝态Mg-9Sr中间合金。在Sr加入量0.1%和熔体保温时间80 min条件下,轧制态Mg-9Sr中间合金可使AZ31镁合金获得62 μm的最小平均晶粒尺寸。     

Mn对碳质细化Mg-3Al合金效果的影响

利用ICP、SEM、EDS等分析手段,研究了Mn元素对碳质细化Mg-3Al合金剂效果的影响.通过对细化处理前后的镁合金铸态组织的显微分析发现,Mn元素对Mg-3Al合金凝固组织有良好的晶粒细化效果.添加0.32％的Mn可使Mn-3Al平均晶粒尺寸减小到66 μm,但进一步增加Mn含量,细化效果不再明显.分析认为,当Mn含量较小时,细小的球状和杆状AlMn相可与Al4C3一起作为α-Mg的有效形核核心.随着Mn含量增大,过饱和的溶质Mn、Al与Al4C3、Al-C-O等碳化物相互作用,形成更多粗大的十字花瓣状Al-Mn-C-O相,减少了有效形核核心数目,导致晶粒粗化.     

Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

研究了Al3Ti3B中间合金对AZ91D镁合金显微组织及力学性能的影响.通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现,Al3Ti3B中间合金能显著减小AZ91D合金的二次枝晶臂间距与晶粒尺寸,在加入0.3%Al3Ti3B时晶粒尺寸就由原来的约260 μm减小至约100μm.伴随着合金晶粒尺寸的减小,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都明显提高,这主要是由于晶粒细化后能阻碍裂纹扩展的有效晶界增多,晶界强化作用显著;同时,Al3Ti3B中间合金的加入促使溶质均匀分布,使共晶体(α Mg17Al12)形貌发生改变,共晶体尺寸减小,这有利于裂纹切过脆性的共晶体传播,提高合金的变形协调能力.     

A novel approach to the mechanism for the grain refining effect of melt superheating of Mg–Al alloys

The possible grain refining candidates for Mg–Al alloys that may occur in the superheating process have been systematically studied from a crystallographic perspective. The edge-to-edge matching model was used to investigate and compare the grain refining efficiency of various (Al, Mn) containing phases existing in the melt. The results show that the metastable τ-AlMn phase possesses significantly better crystallographic matching to the Mg matrix than the other Al–Mn intermetallic phases and could therefore serve as an effective heterogenous nucleation site. However, since the metastable τ-AlMn phase can only be generated from the high temperature ε-AlMn phase through a massive transformation, overheating the melt is necessary to produce the high temperature ε-AlMn phase. During the subsequent cooling to pouring temperatures, the ε-AlMn phase will partially or fully transform into the τ-AlMn phase, which in turn can act as a nucleation site. The rapid cooling and the short isothermal holding time prevent it from further transforming into the equilibrium Al₈Mn₅ and β-Mn phases.     

Al-3Ti-3B中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响

利用OM、XRD、SEM和EPMA等手段研究了Al-3Ti-3B细化剂对AZ31镁合金微观组织的影响。结果表明,添加适量的Al-3Ti-3B细化剂能使铸态AZ31镁合金粗大的树枝晶转变为均匀的等轴晶;加入量为0.4%时取得了较好的细化效果,固溶处理后的AZ31镁合金平均晶粒尺寸由300μm减小到50μm。TiB2和AlB2粒子的异质形核作用是促使晶粒细化的主要机制,且TiB2粒子在晶界上的偏聚可进一步阻碍晶粒长大。     

Mg-TiB_2中间合金和Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究了Mg-50%TiB2中间合金和稀土元素Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入1.4%的中间合金可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至50μm。在此基础上,复合添加0.2%Ce后,枝晶组织和晶粒进一步细化,同时,β相由粗大骨骼状转变为岛状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,TiB2可作为初生α-Mg的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷度增加,从而激活固液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。     

Grain Refining Efficiency of SHS Al-Ti-B-C Master Alloy for Pure Aluminum and Its Effect on Mechanical Properties

A new Al-5Ti-0.75B-0.2C master alloy was successfully prepared by self-propagating high-temperature(SHS)reaction from an Al-Ti-B_4C system with molten Al.Microstructure and phase characterization of the prepared Al-5Ti-0.75B-0.2C master alloy show that the nearly spherical TiC particles,hexagonal or rectangular TiB_2 particles,and blocklike TiAl_3 particles distribute uniformly in the aluminum matrix.Grain refining test on commercial pure aluminum indicates that Al-5Ti-0.75B-0.2C master alloy exhibits a better grain refining performance than Al-5Ti-lB master alloy.By addition of 0.2 wt%Al-5Ti-0.75B-0.2C master alloy,the average grain size of a-Al can be effectively refined to160 ± 5 μm from about 3000 μm,and the tensile strength and elongation are increased by about 20%and 14.1%due to the grain refinement.     

Grain refining technique of AM60B alloy by Al-Ti-B master alloy

The effects of grain refining parameters on grain size of AM60B magnesium alloy have been investigated using an Al-5Ti-1B master alloy as refiner; and an appropriate refining technique has been developed. The results indicate that the Al-Ti-B master alloy is an effective grain refiner for AM60B alloy and the grain size can be decreased from 348 μm to 76 μm. Raising the addition temperature or the pouring temperature is beneficial for grain refinement; while for the addition amount and holding time, there is an optimal value. The appropriate grain refining technique is that 0.3% Al-Ti-B master alloy is added at 780oC and then the melt is held for 30 min before pouring. The above phenomena can be explained by the refining mechanisms that have been proposed from the related studies on Al and Mg alloys and theoretical analysis.     

电解液中Ce(NO_3)_3含量对ZAlSi12合金微弧氧化层特性的影响

研究Na2SiO3-NaOH体系电解液中Ce(NO3)3含量在0～0.20g/L范围内变化时对ZAlSi12合金表面微弧氧化陶瓷层组织和厚度的影响。采用SEM、XRD分析微弧氧化处理后陶瓷层的表面形貌和相组成。结果表明:随着Ce(NO3)3含量增加,陶瓷氧化层厚度逐渐增大,电解液中Ce(NO3)3加入量0.15g/L时可获得最大厚度为170μm的陶瓷层;电解液中加入Ce(NO3)3后,膜层仍主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,但α-Al2O3相的相对含量增加。     

微量Mg、Si对Al-Ti-C中间合金晶粒细化效果的促进作用

研究结果表明：微量的Mg和Si均能促进Al-Ti-C中间合金对工业纯铝和6063合金等铝合金的晶粒细化作用;在细化温度相同的条件下,与Si相比,Mg对Al-Ti-C中间合金细化效果具有更大的促进作用,微量的Mg可以抑制Al-Ti-C中间合金晶粒细化的“温度效应”;铝熔体中同时存在微量的Mg和Si时Al-Ti-C中间合金的细化效果更好,初步探讨了这两种微量元素促进Al-Ti-C中间合金细化效果的机理。     

机械合金化和添加微量Y2O3对制备细晶钨合金

采用机械合金化、添加微量Y2O3和冷等静压、液相烧结工艺制备Ф25mm的晶粒度为3～4μm的细晶93W-4.9Ni-2.1Fe(质量分数%,下同)合金棒材,研究粉末机械合金化、添加微量Y2O3、烧结温度和保温时间对合金棒材烧结致密化和显微组织的影响。结果表明:在1480℃液相烧结时钨晶粒发生明显球化,在此温度下降低保温时间对控制钨晶粒长大有较大影响,保温时间为30min时,钨晶粒尺寸为5～8μm;保温时间为60min时,钨晶粒为8～10μm。添加微量稀土氧化物Y2O3可以进一步有效地抑制晶粒的长大,降低合金的钨晶粒尺寸和提高组织均匀性,在1480℃烧结60min时,钨晶粒为3～4μm,而且晶粒尺寸分布更均匀。     

LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响

在硅酸盐体系电解液中于铝合金表面制备出不同厚度的微弧氧化涂层,研究涂层厚度对基体疲劳寿命的影响,并揭示疲劳损伤机制.采用XRD、SEM、EDS等分析手段分析涂层的物相与组织结构.用810 Material Test System 疲劳试验机评价涂层试样的疲劳寿命.结果表明,铝合金微弧氧化涂层主要由γ-Al_2O_3和a-Al_2O_3组成,涂层内层致密,表面多微孔.随氧化时间延长,涂层厚度增大,但表面粗糙度增加.疲劳测试结果表明,微弧氧化涂层会降低基底铝合金的疲劳寿命,涂层厚度增加,疲劳寿命下降显著.相对于基体铝合金,涂层厚度为10,18,30 mm的试样,疲劳寿命分别下降了4.4%,8.5%,32.2%.疲劳断口分析认为,涂层局部过度长入基体产生缺陷部位,在循环载荷作用下,容易产生应力集中,从而萌生疲劳源,使铝合金的疲劳寿命下降.     

微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响

研究了添加微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响。在AZ91D镁合金熔炼过程加入AlV55中间合金引入钒元素,用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射等分析研究了加钒前后合金组织的变化以及钒在合金中的存在形式。结果表明:钒的引入使β-Mg17Al12相由不连续网状逐渐离散化,钒在AZ91D合金中主要以新相Al3V形式溶解或分散于β-Mg17Al12相和α-Mg基体中。高熔点的新相Al3V在AZ91D镁合金凝固过程中先于其他相生成聚集在固液界面前沿,抑制晶粒的长大;同时由于α-Mg相细化而使晶界面积增加,相应的单位面积晶界处发生共晶反应的熔液体积减少,生成的β-Mg17Al12相变得细小。同时由于晶粒尺寸减小以及晶界处Al3V相的强化作用,AZ91D合金的硬度随着添加钒含量的增加呈增大趋势。