添加稀土提高AZ91镁合金力学性能研究进展

简要分析了添加稀土元素提高AZ91镁合金力学性能的强化机理,着重介绍了不同稀土元素强化AZ91镁合金力学性能的最新研究进展,并指出了高性能AZ91镁合金的发展方向。     

合金化对AZ91镁合金组织与性能影响的研究进展

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高,良好的铸造、电磁屏蔽、阻尼减振、生物相容等性能,在交通、航空航天、计算机、通信、医疗等领域得到了广泛应用。目前市场占有率最高的是AZ91镁合金,然而,相对于Al合金而言,该镁合金的力学性能、耐腐蚀性能仍较低。本文从单一合金化、复合合金化和中间合金的角度,论述了合金元素对改善AZ91镁合金的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的研究现状。现有研究表明,复合合金化的效果最优,但是其添加量缺乏理论依据;建议基于材料基因工程开发相应的复合合金元素体系并揭示其影响机理,为开发高性能AZ91镁合金提供借鉴。     

稀土元素Gd、Ce对AZ31镁合金的硬化行为

将变形AZ31镁合金作为研究对象,研究了将不同含量的元素Gd和Ce加入该合金模型之后形成的AZ31-8Re镁合金的力学性能和铸态组织等特性以及镁合金的金相微观组织和力学性能,系统地比较了不同含量的稀土元素对镁合金力学性能的影响,探讨了稀土元素Gd和Ce对AZ31变形镁合金的金相组织的影响以及对其的时效硬化行为。     

计算机网络技术下的镁合金压铸工艺研究

科学技术的迅猛发展带动了计算机技术的发展,越来越多的计算机网络技术以及软件技术在工业生产中得到应用。本文利用网络技术Pro CAST软件对AZ91D镁合金的充型以及凝固过程进行了数值模拟计算,工艺参数对AZ91D镁合金压铸性能的一系列影响也被系统地分析,AZ91D镁合金性能以及与其相关的工艺参数数据库也被成功地建立。实验结果表明:AZ91D镁合金最好的流动性能以及充型性能的条件是充型时间为0.0030 s,凝固时间为2.9650 s。     

稀土元素Gd、Ce对AZ31镁合金硬度的影响

本文以AZ31变形镁合金为研究对象,在其基础上添加了不同含量的稀土元素Gd和Ce,研究AZ31-8Re镁合金的铸态组织和性能.利用光学金相显微镜、维氏硬度测试仪等实验设备研究镁合金的相的微观组织和力学性能,系统地比较了不同含量的稀土元素Gd和Ce的镁合金的性能,分析了不同含量的稀土元素Gd和Ce对镁合金力学性能的研究了稀土元素Gd和Ce对AZ31变形镁合金的组织和力学性能的影响.     

基于消失模铸造AZ91镁合金组织及耐腐蚀性研究

本文以AZ91镁合金为原料,系统研究了基于消失模铸造镁合金的组织及耐腐蚀性能。结果表明,基于消失模铸造AZ91镁合金组织中出现了Al-Mn-Fe三元相,消失模铸造镁合金的腐蚀速率高于金属型铸造镁合金,镁合金的耐腐蚀性能受铸造工艺影响较大。     

超声处理对含稀土的AZ91镁合金性能及组织的影响

在AZ91镁合金熔炼过程中加入混合稀土Y,Gd并辅以超声熔体处理工艺制备合金,利用万能试验机、光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM),探讨了添加混合稀土和超声波处理对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响,分析了其作用机制。实验结果表明,添加混合稀土Y,Gd后,未经超声处理的合金,稀土化合物存在于合金晶内和晶界上,α-Mg基体组织得到细化,晶界上的β相减少,合金的抗拉强度σb和延伸率δ可分别达到261 MPa和4.5%。同时,施加超声处理能进一步细化合金组织,α-Mg基体晶粒更加等轴细小,抑制β相在晶界处的连续网状分布。稀土相趋于弥散均匀分布,促进了稀土元素的细晶强化作用,这样使合金抗拉强度提高到270 MPa,延伸率达到7.2%。当混合稀土添加总量超过一定范围后,会形成粗大化合物并割裂基体,这时超声处理对合金组织的改善作用有限,合金力学性能呈现下降趋势。     

Ce元素对AZ80镁合金显微组织及铸造成形性的影响

通过OM、SEM等研究了Ce元素对AZ80镁合金显微组织及铸造成形性能影响。研究结果表明,AZ80+Ce合金中除Mg17Al12相外,在基体内部分布细小颗粒状Mg-Ce稀土相,细化了AZ80镁合金铸棒中粗大的第二相,提高了AZ80镁合金的组织均匀性,从而增强了AZ80合金的铸造成形性。     

Mg-30Sr对AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响

为了开发低成本、高强度的新型镁合金．研究了微量Sr对AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Sr加入AZ91D镁合金,能明显细化组织晶粒。从而改善合金的室温力学性能。当加入1％Sr（质量分数）时,合金晶粒细化效果较好。其室温力学性能和硬度比原来都有较大的提高。     

稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究含铈镁合金AZ91D（0．25％Ce、0．7％Ce、0．95％Ce）的显微组织,并对其力学性能进行了测试,同时与不含铈镁合金AZ91D进行了比较。结果表明,加入一定量Ce后的镁合金AZ91D形成杆状化合物Al4Ce,被推移到生长界面,阻碍枝晶的自由生长,从而细化合金显微组织;Ce能提高镁合金AZ91D抗拉强度和硬度,而对其屈服强度和延伸率影响不大;加入0．7％Ce的AZ91D镁合金晶粒细化效果和综合力学性能比较理想。     

稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响

以AZ92镁合金为研究对象,添加少量稀土Sm(0～1.1%),利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析法、静态腐蚀失重法和电化学测试等方法研究了少量稀土Sm对AZ92镁合金微观组织、腐蚀速率影响,并探讨了稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响机制。结果表明:随着合金中Sm含量的增加,AZ92合金中粗大枝状β-Mg17Al12组织枝晶断裂,逐渐转变为小岛状,体积分数下降,同时Sm原子结合Al,Mn原子转变成颗粒状Al-Mn-Sm相和Al-Sm相;通过静态腐蚀失重和电化学实验可知AZ92-xSm合金抗腐蚀性能优于AZ92合金。在3.5%NaCl水溶液中,Sm含量达到0.5%时,镁合金腐蚀速率趋于最小值,仅为AZ92合金的42%左右,抗腐蚀性能明显提高。     

AZ31镁合金的研究现状

综述了国内外对AZ31镁舍金的研究现状。讨论了主要合金元素对AZ31镁合金的组织和性能的影响,介绍了AZ31镁合金的晶粒细化、塑性成形技术的研究现状。对AZ31镁合金的发展前景进行分析。     

稀土熔盐扩渗对AZ91D镁合金耐蚀性能的影响

为了提高镁合金的耐蚀性能,首先采用表面机械研磨的方法实现了AZ91D镁合金表面纳米化,然后研究了Ce、Nd、Y熔盐扩渗对AZ91D镁合金表层组织及耐蚀性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)对扩渗层形貌及物相进行了表征,并利用电化学工作站测试了稀土扩渗后合金在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线。研究结果表明,经过表面纳米化及熔盐扩渗稀土后,AZ91D镁合金表面形成一层均匀、致密的稀土扩渗层,合金耐蚀能力明显提高,腐蚀电流密度降低一个数量级,渗层厚度随着扩渗时间的延长而增加,扩渗层变得更连续、致密,XRD及TEM结果表明,扩渗层主要由α-Mg,Mg_(17)Al_(12)和富稀土相Al2RE(Ce/Nd/Y)组成。     

AZ91D镁合金半固态浆料制备过程中的组织演变

对AZ91D镁合金进行了半固态等温热处理,通过光学显微镜、扫描电镜对其组织进行了研究。结果表明,AZ91D镁合金铸件经过580℃×30min半固态等温热处理后,合金显微组织中β-Mg17Al12相基本熔入基体,枝晶状的铸态组织在等温处理过程中变得细小圆整。     

铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响

研究了不同含量Ce/La(x=0,0.1,0.5,1.0)对AZ91D镁合金显微组织及蠕变性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)观察与分析表明,压铸AZ91D镁合金中添加Ce/La后,除了α-Mg,β-Mg17Al12相之外,还生成了新的稀土化合物Al11RE3(RE=Ce/La)化合物,并且细化了合金显微组织、提高了合金室温和高温力学性能。生成的Al11RE3(RE=Ce/La)高温热稳定相使AZ91D+xCe/La(x=0,0.1,0.5,1.0)合金在150℃,50MPa下的蠕变抗力优于AZ91D镁合金,1%Ce/La的合金与AZ91D相比,蠕变延伸率低了0.2%,最小蠕变速率从2.30×10-8s-1降低到2.02×10-8s-1。蠕变试样的微观组织结构分析表明:AZ91D合金的蠕变机制主要以晶界滑移方式为主,Al11RE3(RE=Ce/La)热稳定相在晶界处延缓和阻碍了晶界断裂的过程。     

采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

Al-Ti-B对AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响

研究了Al-Ti-B对AZ91D镁合金铸态显微组织和力学性能的影响，并探讨其化学成分与组织结构和力学性能之间的变化。研究结果表明：Al-Ti-B加入AZ91D镁合金，能明显细化组织晶粒，从而改善合金的室温力学性能。当加入Al-Ti-B时，合金晶粒细化效果较好，其室温力学性能和硬度比原来都有较大的提高。     

Y对AZ31镁合金晶粒细化作用的研究

通过在AZ31镁合金中加入稀土元素Y,采用金相分析、SEM、EDX、XRD等手段,研究Y对合金的晶粒细化效果,井通过拉伸实验以及断口分析,考察了晶粒细化效果对材料力学性能的影响,并对细化机理进行了探讨。结果表明,AZ31合金中添加微量稀土元素Y,晶粒可明显细化为均匀细小的等轴晶,由未细化的400μm细化至40～50μm,合金的力学性能得到提高。Y与合金中的Al结合生成高熔点、高热稳定的稀土相Al2Y,造成凝固过程中固液界面前沿成分过冷度增大,是稀土元素细化镁合金晶粒的主要原因。     

新型复合熔剂对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

利用金相显微镜、X-射线衍射仪、SEM、EDAX、数字显微硬度计和电子万能试验机,对采用传统覆盖剂和自制覆盖剂制备的AZ91镁合金的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,自制覆盖剂制备的AZ91镁合金,Mg17Al12相得到改善,晶内出现Al4C3形核质点,晶粒得到显著细化,抗拉强度、屈服强度和延伸率都得到较大的提高,综合性能是实验合金中最高的,且拉伸断口形貌呈现河流花样,韧窝较深,这与合金的组织更细小有关。     

含Er镁合金的研究进展

综述了稀土元素Er在镁合金中的作用及对镁合金显微组织、力学性能和耐蚀性能影响的研究进展.Er可以净化镁合金熔体并对熔体具有良好的阻燃作用;稀土Er可以细化合金的晶粒组织,影响析出相的形态、数量、大小和分布,提高了镁合金的力学性能和耐腐蚀性能.