热处理工艺对Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金力学与腐蚀性能的影响研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)、拉伸实验、失重实验与电化学实验研究了热处理工艺对压铸Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金组织,力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明:压铸态Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金组织由α-Mg, Mg_(17)Al_(12)相和CaMgSn相所组成,平均晶粒尺寸约为13.1μm。压铸态合金力学性能可达到:抗拉强度258.36 MPa、屈服强度188.08 MPa和伸长率10.21%。固溶处理(T4:400℃×15 h)使大部分Mg_(17)Al_(12)相溶入基体并改善第二相的形貌,组织中Mg_(17)Al_(12)相和CaMgSn相的形貌由网状和短棒状向粒状转化。固溶+时效处理(T6:400℃×15 h+200℃×15 h)使得Mg_(17)Al_(12)相以粒状在基体上弥散析出,且晶粒尺寸增大幅度较小,从而使合金获得良好的弥散强化效果。T6处理后合金的力学性能可以达到:抗拉强度306.69 MPa及伸长率14.98%,其比压铸态合金分别提高了18.7%和46.7%。热处理能够降低合金的腐蚀电位,增大腐蚀电流密度,从而降低Mg-7Al-1Ca-0.5Sn合金的耐蚀性。在相同腐蚀时间下, T4态合金腐蚀最为严重, T6态合金的次之,而铸态合金腐蚀最轻。     

高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验,研究了510℃下固溶处理20h所得Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的组织结构及力学性能。结果表明,铸态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金主要由树枝状α-Mg基体以及分布于枝晶间的(Mg,Zn)_3Gd共晶相组成;固溶处理后,合金相组成未发生变化,而(Mg,Zn)_3Gd相形貌由连续网状转变为不连续岛状,体积分数由19%下降为9%;固溶态合金中未观察到长周期堆垛有序结构的形成。拉伸条件下,固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金屈服强度比铸态略有下降,但抗拉强度和延伸率均有较大提高,其屈服强度、抗拉强度和延伸率依次为176 MPa、277 MPa和12.8%,表现出优良的综合力学性能;压缩条件下,铸态和固溶态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金的力学性能差异较小,且均优于拉伸条件下的力学性能。     

四种状态下Mg-10Gd合金微观组织及力学性能研究

采用OM、SEM、TEM、EBSD、XRD和万能材料试验机等手段研究了铸态、退火态、热变形+时效态、固溶态等四种状态下Mg-10Gd稀土镁合金的微观组织和力学性能。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和晶界处的不连续Mg_5Gd共晶相组成;退火态合金组织为α-Mg固溶体;热变形+时效态合金主要由动态再结晶组织和弥散分布在晶粒内部的β′-Mg_7Gd相组成;固溶态合金组织为α-Mg固溶体,β′相完全溶解。由于β′相的析出强化作用,四种状态合金中热变形+时效态合金具有最高的抗拉强度为371MPa。铸态合金的断口处伴随着晶界共晶相的破裂,其主要断裂形式为准解理断裂。热变形+时效态合金拉伸断裂形式为撕裂棱和微孔聚合复合作用形成的准解理断裂。退火态和固溶态的断裂形式是以撕裂棱为主的准解理断裂。     

热处理对Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及万能拉力试验机等,研究了Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr(%,质量分数,下同)合金在固溶+人工时效情况下,显微组织和力学性能的变化。结果表明,铸态合金组织由α-Mg基体和粗大共晶相(α-Mg+Mg_5Gd+Mg_(12)Nd)组成,热处理后,合金组织中的颗粒方块相显著增多且长大,沿着晶界分布;合金组织析出的纳米尺寸颗粒方块相可有效强化合金性能。时效态合金的β'相形态类似纺锤形,彼此相互连接,夹角为120°,且有周期性。不同状态合金的室温抗拉强度分别为:铸态177.9 MPa、固溶态191.4 MPa和时效态247.1 MPa。     

锌对ZM6镁稀土合金组织结构及其性能的影响

本文主要研究Zn对ZM6铸镁合金高温强化机理的影响。无Zn铸态ZM6合金晶界网状析出相为Mg_(12)Nd金属化合物;含Zn铸态合金晶界网状相为Mg_(12)(Nd0.70-0.85,Zn0.30-0.15)化合物固溶体。该相比化合物Mg_(12)Nd具有更高的热稳定性。固溶处理破坏了铸态合金的‘网状结构’,使大部分晶界网状化合物Mg_(12)Nd或Mg_(12)(Nd,Zn)能溶解到α-Mg固溶体中。因此该合金具有一定的固溶强化效果。时效处理能使α-Mg固溶体晶内析出大量的弥散沉淀相。无Zn合金的主要强化相为Mg_(12)Nd另外还有少量的α-Zr;含Zn合金的主要强化相为Mg_(12)(Nd,Zn),此外还有少量或微量的α-Zr、Mg_2Zn_3和ZrH_2等沉淀相。含Zn的ZM6铸镁合金的室温和高温强化机理都是固溶强化加弥散强化,而以弥散强化起主要作用。Zn对ZM6合金的高温强化机理是:当Zn溶入α-Mg和Mg_(12)Nd以后能够降低晶格自由能,同时提高合金α-Mg固溶体基体及其主要强化相Mg_(12)Nd的热稳定性。通过固溶时效处理,便可实现ZM6合金的高温强化。     

Ca和Sr对铸态Mg-Sn-Si合金组织和性能的影响

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)研究了铸态Mg-Sn-Si-Ca-Sr合金的相组成和显微组织,用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-xSi-0.5Ca-0.5Sr(x=1,2)合金由α-Mg、Mg2Sn、Mg2Si和CaMgSn相所组成,Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-1Si-yCa-0.5Sr(y=0.5,2)合金,Ca的质量分数提高到2%后会促进Mg2Ca相和CaMgSn相形成,但同时抑制了Mg2Sn、Mg2Si相的析出,从而导致合金性能下降.对于Mg-5Sn-2Si-0.5Ca-ySr(y=0.5,2)合金,当Sr的质量分数由0.5%提高到2%时,Mg2Si和Mg2Sn相均得到显著细化,并促进了基体内MgSn(Sr,Ca)相形成,从而提高了合金的抗拉强度与屈服强度.     

Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的组织和力学性能

采用组织分析和拉伸试验,研究了Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb(%,质量分数)合金的显微组织和力学性能。结果表明,铸态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的显微组织由α-Mg基体和Mg24Y5、Mg41Sm5、Mg2Ca、Mg3Sb2相组成。时效态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金具有良好的室温及高温力学性能,在室温下的抗拉强度为266 MPa,200℃时为244 MPa,300℃时仍高达208 MPa,其抗拉强度稳定性优于发展最为成功的商用耐热镁合金WE43。     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10~50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)₃Gd相发生熔断呈颗粒状,铜模制备的合金第二相颗粒比铁模的更细小。细晶强化和第二相强化使铜模制备的铸态合金性能较铁模制备的合金性能大幅提高,固溶10 h后合金屈服强度提升,伸长率基本不变。固溶处理50 h后,固溶强化、细晶强化和细小颗粒的第二相强化使铜模制备的固溶50 h态合金获得最优性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为141 MPa、234 MPa和22.4%。     

Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的热处理工艺优化

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和维氏硬度计等仪器观察和分析了不同热处理工艺对Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,铸态Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体和第二相(Mg₁₂Nd相和Mg₅Gd相)组成,经过热处理后合金组织中的相没有发生改变。铸态合金中的第二相主要以沿晶界分布的不连续网状和在晶粒内部的颗粒状形式存在,经固溶处理大部分第二相融入基体,后经时效处理又重新析出,此时合金中的析出相细小且弥散分布。Mg-4Nd-2Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃固溶8 h,然后在225℃时效8 h,此时,合金的硬度达到峰值,为42.9 HV。     

Mg-Al-Sm系变形镁合金的组织与力学性能

镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域正得到日益广泛的应用,其中变形镁合金呈现出比铸造镁合金更优异的性能,但其强韧性仍有待于提高。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了铸态和挤压态Mg-6.02Al-1.03Sm和Mg-5.95Al-1.01Sm-0.57Zn合金的组织和相组成,并测试了其室温和高温拉伸力学性能。结果表明,上述合金的铸态组织均由α-Mg基体、不连续网状β-Mg17Al12相和小块状化合物Al2Sm组成,后者合金中添加的Zn固溶于α-Mg基体和β-Mg17Al12相中;铸态合金呈现较优异的拉伸力学性能,如室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和伸长率δ分别处于220~235 MPa,118~123 MPa和12.5%~16.0%。经热挤压后,合金组织显著细化,再结晶晶粒的平均尺寸仅为12~14μm,Al2Sm相亦有所破碎;挤压态合金的拉伸力学性能显著提高:室温σb和σ0.2分别提高至300~320MPa和215~230 MPa,423 K时的高温σb,σ0.2和δ分别提高至205~215 MPa,161~166 MPa和42.0%~44.0%。     

RE/Zn比值对Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响

设计Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金(x=0, 1.1%, 1.6%, 2.3%, 4.6%,质量分数),对应的RE/Zn原子比分别为：不含Zn、1∶1、2∶1、3∶1和4∶1,通过改变RE/Zn比值来调控固溶态Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金中LPSO相和共晶相的体积分数,探明固溶处理过程中层片状的LPSO相的调控及形成机理,改善合金的综合力学性能。通过OM、SEM、TEM以及室温拉伸实验,研究不同RE/Zn比值对铸造Mg-9Gd-2Nd-xZn-1Zr合金组织和力学性能的影响。结果表明,在未加Zn时,铸态合金组织由α-Mg、Mg₅RE和富稀土相组成,随着Zn的加入Mg₅RE相转化为(MgZn)₃RE相,且第二相的体积分数显著提高。对铸态合金固溶处理后,不含Zn的合金第二相完全溶于基体,而随着Zn含量增加,晶界处残余的共晶相逐渐增加,并在晶粒内形成层片状的LPSO结构相,当RE/Zn原子比为3∶1时,合金室温屈服强度、抗拉强度和伸长率分别122 MPa、228 MPa和14.0%,此时具有最佳的综合力学...     

时效对Sn、Bi微合金化的新型无铅易切削Al-Mg-Si合金的组织与性能影响

采用力学性能测试、X射线衍射物相分析、SEM观察研究了时效对固溶-冷拉处理后的Sn、Bi微合金化的新型无铅易切削6xxx系Al-Mg-Si合金棒材微观组织和力学性能影响,并比较了该合金与6262合金的切削性能.结果表明:其最佳的时效热处理工艺为170 ℃/10 h,在此工艺条件下,抗拉强度为348 MPa,屈服强度为339 MPa,延伸率为12.5%.峰时效态合金的物相组成为Al基体,主要强化相Mg2Si,低熔点物质Mg2Sn、Mg3Bi2和Bi及少量的CuAl2相.切削性能试验表明,用Sn和Bi微合金化6xxxAl-Mg-Si合金的切削性能比Pb和Bi微合金化的传统6262合金稍好.     

时效对Sn、Bi微合金化的新型无铅易切削AI—Mg—Si合金的组织与性能影响

采用力学性能测试、X射线衍射物相分析、SEM观察研究了时效对固溶-冷拉处理后的Sn、Bi微合金化的新型无铅易切削6xxx系Al-Mg—Si合金棒材微观组织和力学性能影响，并比较了该合金与6262合金的切削性能。结果表明：其最佳的时效热处理工艺为170℃／10h，在此工艺磐件下，抗拉强度为348MPa，屈服强度为339MPa，延伸率为12．5％。峰时效态合金的物相组成为Al基体，主要强化相Mg2Si，低熔点物质Mg2Sn、Mg3Bi2和Bi及少量的CuAl2相。切削性能试验表明，用Sn和Bi微合金化6xxxAl-Mg—Si合金的切削性能比Pb和Bi微合金化的传统6262合金稍好。     

Sn对铸态Mg-5Gd-3Y-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、能谱仪和电子拉伸试验机,研究了不同Sn含量对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织、力学性能以及拉伸断口形貌的影响。结果表明,铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金主要由基体α-Mg、Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅相组成,Sn的添加能够细化合金组织,在合金中生成新相Sn₃Y₅,促进合金中第二相的析出。Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-0.5Sn合金中第二相呈现出分布均匀的颗粒状,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.0Sn合金中部分区域出现了长条状第二相,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.5Sn合金中部分区域出现了方块状第二相。在本文研究范围内,随着Sn含量的增加,合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度都呈现出先上升后下降的趋势。Sn含量为0.5%时,铸态合金综合性能最好,此时合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别为177 MPa、6.87%和57.47 HBW,与无Sn合金相比分别提高了5.36%、12.25%和11.96%。     

高性能Mg-6Sn-3Al-1Zn合金的制备工艺研究

通过改善铸态镁合金制备工艺,得到一种组织均匀、性能优异的Mg-6Sn-3Al-1Zn合金,合金抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到219MPa、82MPa、16%,晶粒尺寸为133.35μm。     

含银Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu合金的强化固溶行为

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究了Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu-0.4Ag合金的强化固溶行为。结果表明:经强化固溶处理后,合金固溶态的抗拉强度和屈服强度以及伸长率分别较常规固溶的低15 MPa、16 MPa和1.7%;峰值时效态的抗拉强度和屈服强度较常规固溶的分别高62 MPa和68 MPa,伸长率低0.8%。;强化固溶可使Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu-0.4Ag合金固溶后的第二相粒子减少,但使其时效后的强化相数量增多,密度增大。     

Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、金相组织分析和拉伸性能测试等方法,研究了Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-5Gd-3Y铸态合金的组织由α-Mg基体和共晶相Mg5Gd和Mg24Y5组成。加入Al元素后,有新相Al2Gd、Al2Y析出,对合金的晶粒起到细化作用,有效提高了Mg-5Gd-3Y铸态合金的力学性能。     

不同冷速凝固的Mg-9Gd-0.8Al合金固溶行为及组织性能

为了探究Al元素在不同冷却速度下对Mg-9Gd合金组织细化效果及其对后续固溶处理的影响,利用铁模和铜模重力铸造制备了铸态Mg-9Gd-0.8Al合金,之后进行10～50 h的固溶处理。采用OM、SEM、TEM、EDS及XRD等方法研究了冷却速度对Mg-9Gd-0.8Al合金凝固和固溶行为及组织力学性能的影响。结果表明,铁模和铜模制备的铸态Mg-9Gd-0.8Al合金组织均由α-Mg基体、花瓣状(Mg, Al)₃Gd相、细条状Mg₅Gd相和方块状Al₂Gd相组成。铜模相比于铁模冷却速度加快,制备的合金基体晶粒和第二相显著细化,第二相体积分数总量增长幅度达56.1%。2种模具制备的合金固溶10 h后,Mg₅Gd相溶解、(Mg, Al)₃Gd相部分溶解、高熔点Al₂Gd相无变化,晶粒内析出层片状(Mg, Al)₂Gd新相,第二相总量趋于相等。固溶50 h后,(Mg, Al)₂Gd层片相回溶,残余(Mg, Al)     

Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al镁合金的均匀化研究

为了提高Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金铸锭的力学性能,对合金进行了均匀化退火处理。通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射、拉伸力学性能测试等手段,研究了均匀化条件对Mg-8Li-3Gd-3Y-0.6Al合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金经773K 8h的均匀化处理后,铸态时的网状相完全溶解到基体中,第二相弥散分布在基体中,同时退火态合金的抗拉强度达到了154 MPa,比铸态合金提高了23%。合金最佳的均匀化退火工艺是773K 8h,此时该合金具有较好的综合力学性能。     

含银A1-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu合金的强化固溶行为

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究了Al-4.5Zn-1.0Mg-0.5Cu-0.4Ag合金的强化固溶行为.结果表明:经强化固溶处理后,合金固溶态的抗拉强度和屈服强度以及伸长率分别较常规固溶的低15 MPa、16 MPa和1.7％;峰值时效态的抗拉强度和屈服强度较常规固溶的分别高62...