Mg97Zn1Y2合金的摩擦磨损性能研究

研究了铸态Mg97Zn1Y2合金的室温、高温力学性能和干摩擦条件下摩擦磨损行为,并与AZ91合金进行了对比.结果表明:室温下AZ91合金的屈服强度要高于Mg97Zn1Y2合金,但高温下Mg97Zn1Y2合金较AZ91合金表现出更好的热强性,当温度超过150 ℃时,AZ91合金的屈服强度急剧下降,Mg97Zn1Y2合金则下降较少.Mg97Zn1Y2合金由轻微磨损向严重磨损的转变点明显滞后于AZ91合金,相同载荷范围内Mg97Zn1Y2合金磨损表面的温升要低于AZ91合金,其原因是Mg97Zn1Y2合金中的金属间化合物Mg12YZn较AZ91合金中的Mg17Al12相具有更佳的热稳定性.     

相变温度附近等温热处理对Mg97Zn1Y2合金组织演化的影响

研究了相变温度附近等温热处理温度和保温时间对含长周期结构Mg97Zn1Y2合金的组织的影响,并对演变机理进行了探讨。主要研究结论如下：500℃固溶处理时,随着时间的增加,长周期结构有增长的趋势。采用等温热处理可以将Mg97Zn1Y2合金中的枝晶组织转变为球状晶,当合金保温温度范围从540℃~600℃时,组织尺寸由大-小-大的顺序变化,即经过了粗化、分离及球化至最后粗化三个过程。在等温热处理温度为575℃的组织大致演变趋势为：枝晶态-不规则球形+块状-球形状,当保温时间15min,其组织为均匀、圆整的球状晶。     

锆元素对Mg_(97)Y_2Zn_1镁合金微观组织和力学性能的影响(英文)

研究锆元素对Mg97Y2Zn1镁合金微观组织和力学性能的影响。锆元素的添加可以细化铸态Mg97Y2Zn1合金的组织。在挤压过程中,Mg97Y2Zn1镁合金在原始晶界和第二相周围优先形核。锆元素的添加促进合金的再结晶过程,这是因为锆元素的添加使合金形成更多的晶界,从而提高了再结晶的形核率。此外,锆元素的添加还能够提高合金的强度和伸长率等力学性能。     

固溶处理对含长周期结构Mg97Zn1Y2合金显微组织及阻尼性能影响

通过光学显微镜、扫描电镜分析了铸态及固溶处理态Mg97Zn1Y2合金的显微组织,并利用EDS,XRD进行了物相分析。研究发现固溶处理后,Mg97Zn1Y2合金中的长周期结构相发生长大,由离散分布变为连续分布。阻尼测试结果显示,固溶处理后Mg97Zn1Y2合金阻尼性能下降。通过对铸态及固溶处理态Mg97Zn1Y2合金进行阻尼-温度谱分析,发现存在两个内耗峰：P1内耗峰位置在150-250℃附近,峰宽很宽,是由位错机制而引起的内耗峰;P2内耗峰位置在350-500℃附近,初步认为是晶界内耗峰。     

Al4Sr,Mg2Sr和Mg23Sr6相的电子结构与弹性性能的第一原理研究（英文）

采用第一性原理计算Al4Sr,Mg2Sr和Mg23Sr6相的电子结构与弹性性能。合金形成热与结合能的计算结果显示Al4Sr具有最强的合金化形成能力和最高的结构稳定性。通过计算弹性常数、体模量、剪切模量、弹性模量和泊松比,讨论了体系的韧性与塑性行为。结果表明,Al4Sr和Mg2Sr为延性相,Mg23Sr6为脆性相,在3种金属间化合物中,Mg2Sr的塑性最好。     

RuB2结构与硬度的第一性原理研究（英文）

采用第一性原理方法研究了RuB2六方结构和四方结构的晶体结构、弹性模量和电子结构。通过理论计算发现这两种结构的晶格参数和晶胞体积与实验值比较吻合,说明计算结果合理可信。计算的弹性模量显示这两种RuB2结构表现出优异的力学性能,通过电子结构的计算发现在Ru与B原子之间主要是以Ru的4d和B2p电子轨道上的电子杂化并形成了Ru-B共价键。在基态下RuB2主要以四方结构稳定存在。     

Mg17 Al12、Al2Ca、Al2Nd、Al2Er金属间化合物稳定性与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的Castep程序软件包,优化了Mg17Al12、Al2Nd、Al2Er及Al2Ca相晶胞结构,计算了化合物的形成热、结合能和态密度等,分析了化合物结构稳定性与其电子结构的内在联系。结果表明:四种化合物的形成热和结合能均为负值,且化合物的合金化能力和结构稳定性强弱顺序依次为Al2Er、Al2Nd、Al2Ca、Mg17Al12。态密度结果表明: Al2Er和Al2Nd具有较强结构稳定性的主要原因是（1）在费米面低能级区Al(3p)轨道分别与Nd(4f)、(5d)和 Er(4f)、(5d)轨道价电子发生强烈杂化作用;（2）Al2Nd和Al2Er成键电子数较多;（3）这两种化合物的电子参与成键能力较大。电荷密度结果表明：Mg17Al12、Al2Ca、Al2Nd、Al2Er中均存在金属键、离子键、共价键,四种化合物中Al2Er、Al2Nd共价键较强,Al2Ca离子键最强,Mg17Al12中以较强的金属键为主。     

过渡金属对Mg2Ni氢化物电子结构和热力学稳定性影响:第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,计算并分析了Mg2Ni1-xMx(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,x=0.25)合金及其氢化物Mg2Ni1-xMxH4的电子结构和热力学稳定性。计算结果表明:Mg2NiH4和Mg2Ni1-xMx的晶胞参数与实验值吻合较好。对Mg2Ni1-xMxH4的电子结构分析发现:氢化物中的Ni—H和M—H键为共价键、Mg—H键为离子键,且Ni—H与M—H键的相互作用强于Mg—H键的。Mn、Fe和Co的部分替代对Ni—H键的相互作用影响较小,而Cu的替代则减弱了Ni—H键的相互作用,这可能是Cu替代后氢化物结构稳定性降低的一个原因。计算了Mg2Ni0.75M0.25H4(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu)的生成焓,分别为-57.7、-61.5、-61.4、63.4和41.6 kJ/mol,与实验值吻合较好。     

Fe2TiGe0.25As0.75合金电子结构的第一性原理研究

利用第一性原理计算方法研究了Fe2TiGe0.25As0.75合金的电子结构。能带结构和态密度的计算结果表明该合金自旋向下的子态在费米面处有一宽度为0.71 eV的能隙,Fe2TiGe0.25As0.75合金是一种半金属铁磁体,其半金属隙为0.31 eV。合金的分子磁矩满足Slater-Pauling规则,Fe原子是分子磁矩的主要贡献者。     

快淬纳米晶/非晶Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能（英文）

用快淬工艺制备纳米晶和非晶Mg2Ni型Mg2Ni1-xMnx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,获得长度连续、厚度约30μm,宽度约25mm的薄带。用XRD、HRTEM分析快淬合金薄带的微观结构,用程控电池测试仪测试合金薄带的电化学性能,用电化学工作站(PARSTAT2273)测试快淬薄带的交流阻抗谱(EIS),测试电位阶跃后的阳极电流—时间响应曲线,并计算氢在合金中的扩散系数(D)。结果表明,快淬(x=0)合金均具有典型的纳米晶结构,而快淬(x=0.4)合金显示纳米晶和非晶结构,这证实Mn替代Ni有利于Mg2Ni型合金形成非晶相。Mn替代Ni显著地改善了合金的电化学贮氢性能,包括放电容量和电化学循环稳定性。当Mn替代量从0增加到0.4时,20m/s快淬态合金的放电容量从96.5mA·h/g增加到265.3mA·h/g,20次充放循环后的容量保持率(S20)从31.3%增加到70.2%。此外,高倍率放电能力(HRD)、交流阻抗(EIS)以及电位阶跃测试结果都表明,随着Mn替代量的增加,合金电极的电化学动力学性能先增加而后降低。     

挤压和等通道角挤压制备高强度Mg_(97)Y_2Zn_1镁合金

采用常规挤压和等通道角挤压工艺加工得到高强度Mg97Y2Zn1镁合金。结果表明:常规挤压后,镁合金晶粒尺寸为0.5～2.0μm,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到352MPa、413MPa和10%。常规挤压后再经过等通道角挤压,晶粒尺寸被进一步细化到300～400nm,屈服强度和抗拉强度进一步提高到400MPa和450MPa。在铸态、常规挤压态和等通道角挤压态的Mg97Y2Zn1合金中,都发现有长周期有序的精细层状结构存在,其产生与基体中溶有少量Y和Zn元素有关。晶粒细化和精细层状结构的存在是材料高强度的原因。     

Microstructure and mechanical properties of a compound reinforced Mg95Y2.5Zn2.5 alloy with long period stacking ordered phase and W phase

The microstructure evolution of Mg100-2xYxZnx(x=2, 2.5, 3, 3.5) alloys was investigated. Results show that the Mg100-2xYxZnx alloys are composed of α-Mg, long period stacking ordered(LPSO) phase and eutectic structure phase(W phase), and the Mg95Y2.5Zn2.5 alloy has the best comprehensive mechanical properties. Subsequently, the microstructure evolution of the optimized alloy Mg95Y2.5Zn2.5 during solidification and heat treatment processes was analyzed and discussed by means of OM, SEM, TEM, XRD and DTA. After heat treatment, the lamellar phase 14H-LPSO precipitated in α-Mg and W phase transforms into particle phase(MgYZn2). Due to the compound reinforcement effect of the particle phase and LPSO phase(18R+14H), the mechanical properties of the alloy are enhanced. The tensile strength and elongation of the Mg95Y2.5Zn2.5 alloy is improved by 9.1% and 31.3% to 215 MPa and 10.5%, respectively, after solid-solution treatment.     

含长周期堆垛有序结构Mg94Zn2Y4挤压态合金的显微组织与力学性能

采用SEM和TEM等分析方法研究包含长周期堆垛有序结构的挤压态Mg94Zn2Y4合金的显微组织和力学性能。结果表明：铸态Mg94Zn2Y4合金由18R-LPSO和α-Mg两相组成。挤压后,长周期相分层,并形成宽度为50~200 nm的α-Mg 薄片。合金经498 K时效处理36 h后达到时效峰值,在其组织中析出β′相,该析出相的出现显著提高了α-Mg基体的显微硬度,从HV108.9增加到HV129.7;而LPSO结构的显微硬度稳定在HV145左右。TEM分析及其电子衍射花样表明,β′相与α-Mg和LPSO结构具有独特的位相关系,其原子最密排面的堆垛方向垂直于α-Mg和LPSO相最密排面的堆垛方向。由于β′相和18R-LPSO相的共同存在,处于时效峰值态的Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度达到410.7 MPa。     

Corrosion and chemical behavior of Mg97Zn1Y2-1wt.%SiC under different corrosion solutions

To explore the corrosion properties of magnesium alloys, the chemical behavior of a high strength Mg₉₇Zn₁Y₂-1 wt.%Si C alloy in different corrosion environments was studied. Three solutions of 0.2 mol·L^-1 NaCl, Na₂SO₄ and NaNO₃ were selected as corrosion solutions. The microstructures, corrosion rate, corrosion potential, and mechanism were investigated qualitatively and quantitatively by optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), immersion testing experiment, and electrochemical test. Microstructure observation shows that the Mg₉₇ Zn₁Y₂-1 wt.%Si C alloy is composed of α-Mg matrix, LPSO(Mg₁₂ ZnY) phase and Si C phase. The hydrogen evolution and electrochemical test results reflect that the Mg₉₇Zn₁Y₂-1 wt.%SiC in 0.2 mol·L^-1 Na Cl solution has the fastest corrosion rate, followed by Na₂SO₄ and NaNO₃ solutions, and that the charge-transfer resistance presents the contrary trend and decreases in turn.     

直流磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织、结晶织构及力学性能的影响

研究了0~1.2 T的直流磁场对长周期结构增强Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织、结晶织构及力学性能的影响。结果表明:直流磁场可以细化合金的初生相,减少α-Mg基体中Y元素的含量。随着磁场强度的增加,{1 1 2 0}面织构先加强后减弱,其转折点为0.9 T,{10 10}面织构逐渐增强;合金的铸态抗拉强度和伸长率总体上逐渐提高,当磁场强度为0.9 T时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度和伸长率较无磁场处理的试样相比分别提高了96.6%和61.1%。     

超声振动对含LPSO结构的Mg98Y1.0Ni0.5Al0.5合金显微组织与力学性能的影响(英文)

低Y、Ni含量的LPSO结构增强镁合金具有低成本、优异力学性能的特点。为进一步提升其综合力学性能,掺杂Al元素及熔体超声振动处理是可行的途径。通过扫描电子显微镜、能谱分析、透射电子显微镜、X射线衍射和纳米压痕测试研究掺杂Al元素后低Y、Ni含量的Mg98Y1.0Ni0.5Al0.5合金的显微组织,对比超声振动对显微组织与力学性能的影响。掺杂Al后LPSO结构的含量降低,且在块状LPSO结构相邻处析出圆整的Al₂NiY相。Al₂NiY相与LPSO结构和Mg基体在界面处均不共格。通过对熔体施加超声振动处理后,Al₂NiY相被有效细化为短片状,并均匀分布在基体中,阻碍微裂纹的产生和扩展,从而提高Mg₉₈Ni_0.5Y_1.0Al_0.5合金的力学性能。与未经超声处理Mg₉₈Ni_0.5Y_1.0Al_0.5合金相比,其极限抗拉强度和伸长率提升至187 MPa和7.9...