含Gd的Mg-Al系合金研究现状

镁合金作为"21世纪绿色环保工程材料",具有广阔的应用前景.在诸多类型的镁合金中,Mg-Al系合金是目前应用范围最广、牌号最多的镁合金.合金化一直是改善镁合金性能的重要手段,在围绕Mg-Al系合金开展的众多合金化研究中,加入稀土元素Gd是一个重要的研究方向.近年来,许多研究者围绕微观形貌、力学性能与腐蚀行为三个方面对含Gd的Mg-Al系合金广泛开展了研究.在Mg-Al系合金中加入Gd后,合金第二相的种类与结构会发生相应的变化.其中,最常见的变化为脆性第二相Mg17 Al12转换为高硬度第二相Al2 Gd.Al2 Gd在合金凝固时可作为非均质形核点,使合金的晶粒尺寸得到明显的细化,力学性能也得到提高(细晶强化).此外,Al2 Gd作为热稳定相,在随后的热处理及热加工过程中,不会发生回溶或分解,因此其可以钉扎晶界,抑制晶粒异常长大.2011年有学者首次在含Gd的Mg-Al系合金中发现了LPSO相,但相比于Mg-Zn合金,目前Mg-Al系合金中关于LPSO的研究还比较少,LPSO相的潜力还未得到充分发挥.一般而言,Gd可提升铸态Mg-Al系合金的力学性能,但其对热处理态及热挤压态Mg-Al系合金力学性能的影响更为复杂,还需进一步探究.腐蚀行为方面,加入Gd不仅可以减少Mg-Al系合金晶界处Cu、Fe、Ni等有害杂质元素的偏析,抑制有害杂质元素带来的腐蚀,还可以使腐蚀产物膜更加稳定、致密,从而减缓腐蚀.当然,加入Gd后,Mg-Al系合金第二相的成分、含量、形态及分布发生了改变,导致第二相与基体相的电位差、第二相起到屏蔽腐蚀离子的作用发生改变,也会使合金的腐蚀行为发生相应变化.本文综述了国内外含Gd的Mg-Al系合金的研究现状,介绍了Gd对Mg-Al系合金微观形貌、力学性能和腐蚀行为的影响,并分析了目前研究的不足,最后展望了含Gd的Mg-Al系合金的研究趋势.     

长周期有序堆垛相(LPSO)的研究现状及在镁合金中的作用

镁合金由于具有较高的比强度、比刚度以及良好的成形性和切屑加工性等优点,在航空航天、交通以及电子产品等领域获得了广泛的应用。但是由于镁合金的绝对强度较低,使其在结构件的应用上受到了一定的限制。近年来,采用稀土元素来提高镁合金的强度已成为镁合金研究领域的热点,尤其是Mg-Zn-Y镁合金。由于m(Y)/m(Zn)比的变化,Mg-Zn-Y中的强化相也逐渐产生变化,当m(Y)/m(Zn)1时,在Mg-Zn-Y合金中出现与镁合金基体完全共格、但富含Y、Zn元素的结构及化学成分均有序的长周期堆垛有序相(LPSO)。相比于其他第二相,LPSO相具有高硬度、良好的热稳定性、良好的阻尼性能、高抗蠕变性能、高弹性模量等特点,因此,这种新型结构强化相在镁合金中对其力学性能的影响引起了研究人员的广泛关注,成为目前镁合金强韧化的研究热点。近几年的研究多是通过快速凝固粉末冶金、铜模铸造、溶体甩带等不同的铸造方法制备出含LPSO相的镁合金,并通过改变溶质原子种类、含量及比例的方法来探究LPSO相对镁合金性能的影响,之后通过热处理、挤压和轧制等加工工艺对LPSO相的数量、尺寸和分布进行调控,进而提高镁合金的性能。而有关LPSO相的微观结构,如LPSO相结构中各原子的排列方式和具体位置等,通过第一性原理计算模拟、选区电子衍射(SADP)、高分辨率透射(HRTEM)及高角环形暗场像扫描电子显微镜(HAADF-STEM)等方法进行研究,已经建立了一个比较完善的LPSO相结构模型。同时,近几年对镁合金凝固和变形过程LPSO相结构中原子的运动研究也有了突破性的进展。在21世纪初,有研究人员通过快速凝固和热挤压的方法制备出的Mg97Zn1Y2(原子分数)合金的屈服强度和延伸率分别达到了610 MPa和5%,这些优异的力学性能归因于纳米级的LPSO相。本文综述了镁合金中LPSO相的形成机制、类型及其含LPSO相的合金体系,并对LPSO相的结构堆垛有序和化学成分有序进行了详尽的叙述,同时分析了LPSO相提高镁合金强度、塑性、抗蠕变性及高阻尼性能的机理;阐述了含LPSO相镁合金的制备工艺对其性能产生的影响;最后对含LPSO相镁合金的发展方向进行了展望。     

汽车发动机冷却液中AZ91D镁合金的腐蚀行为

近来AZ91 D镁合金被用到汽车发动机中,而以往对其在冷却液中腐蚀行为的报道较少.采用浸泡和电化学测试方法,研究了汽车发动机用材AZ91D镁合金在不同体积分数乙二醇模拟冷却液中的腐蚀行为及腐蚀机理.结果表明:随着乙二醇体积分数的增加,AZ91D镁合金的腐蚀速率呈现先降低后增加的趋势,在乙二醇体积分数为80％时腐蚀速率最小,合金的腐蚀速率随着腐蚀时间的延长呈降低趋势;AZ91D镁合金在乙二醇-水溶液中会形成具有自愈合作用的MgO/Mg (OH)2腐蚀产物膜,可以对合金表面起到良好的保护作用;AZ91D合金在乙二醇-水溶液中以析氢腐蚀为主,而在纯乙二醇中以Mg和乙二醇的化学腐蚀为主.     

析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响

镁合金由于密度低、比强度高、电磁屏蔽性能良好而广泛应用在航空航天、汽车、数码等重要领域,但其较差的腐蚀性能使进一步应用受到限制。稀土元素原子的晶体结构与Mg原子相同,在α-Mg中具有较大的固溶度,形成的金属间化合物第二相可细化合金晶粒,同时加入稀土元素可改变腐蚀层结构,进而可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能。通过X射线荧光光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、电化学站测试、原子力显微镜等测试设备,表征了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金在3.5%NaCl溶液(质量分数)中的腐蚀速率和腐蚀形貌,研究了析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响。结果表明,稀土元素Y和Sm在镁合金中形成了(Mg, Zn)₃(Y,Sm)和Mg₁₂(Y,Sm)Zn 2种析出相,在合金腐蚀过程中(Mg, Zn)₃(Y,Sm)相最先被腐蚀,随后是α-Mg基体和Mg₁₂(Y,Sm)Zn相。析出相在合金腐蚀过程中形成了均匀的腐蚀产物膜层,增大了合金的电化学阻抗值,腐蚀产物膜层对合金起到了保护作用,有效地降低了合金的腐蚀速率。     

第二相对Mg-Zn-Zr合金腐蚀行为的影响

为研究第二相对Mg-Zn-Zr合金腐蚀行为的影响,以ZK60镁合金为例,使用金相显微镜(0M)、扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS)等对不同第二相含量与分布的镁合金在3.5 ％NaCl溶液中的腐蚀行为及其机理进行了研究.结果 表明:第二相的含量和分布都会影响其耐蚀性能,其中第二相的分布状态是关键影响因素,第二相呈分散分布的试样其耐蚀性要明显优于第二相呈条带状连续分布的试样.出现以上差别的主要原因是两者具备不同的腐蚀类型,第二相呈连续分布时的腐蚀主要为电偶腐蚀,而第二相呈分散分布时电偶腐蚀与化学腐蚀交替进行.     

镁合金在NaCl溶液中的腐蚀电化学行为

为了提高镁合金材料的耐蚀性能,用电化学方法对比研究了AZ31,AZ61和AZ91镁合金在3.5%NaCl溶液中的电化学行为及缓蚀剂亚硝酸钠(NaNO2)对AZ61腐蚀电化学行为的影响。结果表明:3种镁合金的腐蚀速度大小依次为AZ31>AZ61>AZ91,其中AZ31的活化性能最高;NaNO2能抑制AZ61的析氢腐蚀速度,腐蚀表面较均匀,腐蚀电流密度J corr降低,腐蚀电位E corr发生正移;NaNO2属于阳极型缓蚀剂,其含量为2.0%时,对AZ61的缓蚀率高达85.1%。     

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金的微观组织与性能研究

目的 研究挤压比对热挤压制备的Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金微观组织、拉伸性能和抗腐蚀性的影响,并揭示挤压比对组织和性能演变的影响机制。方法 用挤压比为16和35的热挤压工艺制备了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金,通过光镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段表征并分析了不同挤压比下的微观组织,进一步通过拉伸测试和电化学测试评估合金的力学性能和腐蚀速率,并通过SEM表征断口形貌和腐蚀形貌,分析其断裂方式和腐蚀机制。结果 挤压比的大小并不会影响镁合金的相成分,镁合金主要由α-Mg基体及晶界处的LPSO相组成。当挤压比为16时,第二相数量更多,平均晶粒尺寸更小;当挤压比增大到35时,合金的再结晶程度更高,其晶粒尺寸分布更加均匀。性能表征结果发现,挤压比为16的VW94合金的力学性能更优,其抗拉强度及伸长率分别达到376.3MPa和13.3%,但是挤压比为35的VW94合金的耐腐蚀性能更好。结论 挤压比虽然不会影响相的种类,但是会影响第二相的含量和晶粒尺寸,从而进一步影响拉伸性能和腐蚀速率,因此可以通过优化挤压比协同...     

T6处理对AZ63镁合金在模拟海水中耐蚀性的影响

为研究热处理工艺对合金耐腐蚀性的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、析氢失重以及多种电化学测试等方法研究了经T6处理(固溶处理+人工时效)的AZ63镁合金在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:T6处理(固溶处理+人工时效)镁合金第二相沿晶界呈网状分布,与铸态镁合金相比氢气析出多、腐蚀速度快,并有点蚀产生;T6处理(固溶处理+人工时效)改变了镁合金的组织结构以及分布,增大了稳定相第二相与基体相的接触,降低了合金的耐蚀性。     

AA5052铝合金/AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为研究

采用搅拌摩擦焊的方法得到了外观成形良好的Al合金/Mg合金接头。为了研究其腐蚀行为和腐蚀机理,在分析焊接接头显微组织的基础上,采用中性盐雾腐蚀试验和电化学测试的方法对其腐蚀行为进行监测和分析,并对焊接接头的腐蚀失重进行了分析研究。结果表明,铝镁金属间化合相和镁合金中的β相在搅拌区和热力影响区中分布的不均匀性,以及区域晶粒大小的差异,导致搅拌区和热力影响区形成微区原电池的倾向不同,从而表现出腐蚀形貌和腐蚀行为的差异。电偶腐蚀的发生导致焊接接头的腐蚀电流密度较高,耐腐蚀性能不及母材。在整个中性盐雾腐蚀过程中,腐蚀失重逐渐增加,腐蚀速率呈现出先上升后下降的趋势。     

镁合金中的LPSO结构

详细描述了铁合金中的LPSO相的最新研究进展,系统总结了镁合金中的LPSO相的结构、微合金组元的化学成分,分析了微观形成过程与机制以及优异的力学性能,展望了镁合金中LPSO结构的研究趋势.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.