Zr含量对Mg-Gd-Y镁合金组织和性能的影响

在稀土镁合金专用熔剂覆盖和氩气保护下制备了Mg-7Gd-3Y、Mg-7Gd-3Y-0.3Zr、Mg-7Gd-3Y-0.5Zr、Mg-7Gd_3Y-0.7Zr 四种合金.采用光学显微镜、X射线衍射、室温力学测试对合金的显微组织与力学性能进行了分析.研究了Zr元素对合金晶粒大小及铸态力学性能的影响.显微组织观察表明,Zr显著地细化 Mg-7Gd-3Y-合金的晶粒.力学性能测试表明,Zr元素的添加,使合金铸态下的抗拉强度和伸长率均得到了较大提高.     

Ag对铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr镁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等研究了不同Ag含量对铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr镁合金的物相、显微组织和拉伸断裂后形貌的影响。结果表明:Ag的添加能在合金中形成新相Ag_2Gd,同时能够提高合金的抗拉强度,细化合金组织,促进第二相在晶界处的析出;当Ag的添加量为1.5%时,合金的抗拉强度达到最大值226 MPa;当Ag的添加量为2%时,合金的晶粒尺寸最小,为46.5μm,第二相的析出最多。     

均匀化退火工艺对铸态Mg-9Gd-3Y-0.5Zr镁合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射等研究了均匀化退火工艺对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响.结果表明,均匀化退火能有效消除枝晶偏析,改善材料的组织和力学性能;退火温度对均匀化起主要作用.确定了480℃×8h均匀化退火工艺为铸态Mg-9Gd-3Y-0.5Zr镁合金的最佳处理工艺.     

热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM,XRD和力学拉伸实验,研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相和Mg41Sm5相的粗大枝晶组成,经过固溶和时效处理后,时效析出了Mg24Y5相,Mg5Gd相演变为Mg3Gd相,固溶时效态合金纳米尺寸的长条状相的脱溶析出可有效强化合金。合金在不同状态下的室温抗拉强度为:铸态219.4 MPa、固溶态224.0 MPa和时效态299.8 MPa。     

Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金的组织和性能

设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。     

稀土Y对Mg-2.0Zn-0.3Zr镁合金铸态组织和力学性能的影响

通过在Mg-2.0Zn-0.3Zr镁合金中添加不同含量的稀土元素Y,研究Y元素及其含量对合金组织和力学性能的影响及机制。结果表明:当Y含量从0.9%增加到1.9%(质量分数,下同)时,组织明显细化,晶间化合物呈连续细网状;当Y含量达到3.7%时,晶间化合物呈不连续的粗网状。当Y从1.9%增加到5.8%时,合金强度逐步提高。Y含量为0.9%时,Y的细化作用及适当的W-相含量对塑性有利,延伸率达到最大值24.8%;Y含量为3.7%时,W-相的数量因X-相的出现而减少,晶间化合物变为不连续网状分布,对塑性有利,合金综合力学性能最佳,抗拉强度为232MPa,屈服强度为124MPa,延伸率为23.5%。添加Y后的Mg-2.0Zn-0.3Zr合金流变应力和挤压变形抗力提高,但可通过420℃,12h热处理和热变形温度提至450℃,改善合金的热成型性并获得更高的综合力学性能。     

Ca和Gd对压铸Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金组织及性能的影响

在冷室压铸机上制备了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr(GW63K)、Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)和Mg-6Gd-3Y-0.3Ca-0.5Zr(GWC630K)合金.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及力学性能测试等研究了Ca、Gd对GW63K合金组织及力学性能的影响.结果表明:在GW63K合金基础上,添加Ca或Gd均可以使合金组织得到细化,并使得晶界上稀土相的数量明显增加.Ca主要溶于基体中,使合金中Gd、Y稀土元素更多地溶入基体,并使稀土相以短棒状或粒状分布于晶界.Gd主要分布于晶界上的稀土相中.Ca的加入有利于提高合金室温拉伸力学性能,而Gd的加入更有助于提高合金的高温强度.     

热处理对压铸Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金组织性能的影响

采用气体保护法制备Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)合金,并冷模压铸成拉伸试样。通过光学显微镜、扫描电镜观察及力学性能测试等分析合金压铸态和不同热处理状态下的显微组织及力学性能。结果表明:冷模压铸GW83K合金经热处理后,其力学性能较压铸态均有所提高,尤其是经低温短时固溶处理(T4)后的合金,其晶粒度变化不大,组织比较均匀,片层状的共晶体消失,第二相以不连续的棒状或粒状分布于晶界处。GW83K-T4合金的室温拉伸性能可达到σb=261.7MPa,σs=240.8MPa,δ5=6.0%,比压铸态合金分别提高了21%,28.4%和30.4%,且该合金具有较好高温力学性能。     

重稀土Ho对Mg-3Zn-0.6Zr合金铸态组织及力学性能的影响

采用金相显微分析、X射线衍射、扫描电镜以及显微硬度测试等方法,研究了稀土元素Ho对Mg-3Zn-0.6Zr合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,Mg-3Zn-xHo-0.6Zr(x=3,5,7)合金系组织由α-Mg基体、Mg3HoZn3相,以及少量的Mg24Ho5相组成.随着Ho含量的增加,Mg3HoZn3相含量增多,起到强化晶界作用.由于Mg3HoZn3相硬而脆,当Ho含量(质量分数)超过3%时,Mg3Ho2Zn3相使合金硬度提高的同时抗拉强度、屈服强度以及伸长率都有不同程度的降低.     

Mg-9Li-5Gd-1Zr合金的组织转变及力学性能

采用常规熔炼工艺制备Mg-9Li-5Gd-1Zr合金,考察了合金元素、均匀化热处理及ECAP挤压对Mg-9Li双相合金组织转变与力学性能的影响.结果表明,合金元素Gd和Zr能显著细化Mg-9Li双相合金中的α-Mg相,使其成为细小的条状,并均匀分布于基体中;与形成的具有取向分布的针状Mg3Gd对铸态合金起主要强化作用.均匀化热处理使β-Li基体晶粒明显长大;β-Li基体内的针状Mg3Gd相发生部分溶解、数量急剧减少;条状α-Mg相沿晶界偏聚长大,形成块状;合金强度较铸态略有下降,伸长率显著提高.ECAP一道次挤压在细化基体组织,改善组织均匀性的同时,导致均匀化处理合金中条状α-Mg相和针状Mg3Gd相破碎细化,诱导回溶的Mg3Gd相沿流变方向再次析出,合金较均匀化处理的强度、塑性均有所下降.     

Mg-11Gd-3Y合金组织与力学性能分析

采用XRD、SEM和拉伸力学性能测试方法,分析了铸态和固溶时效态Mg-11Gd-3Y合金的显微组织和力学性能。结果表明,热处理没有改变Mg-11Gd-3Y合金相的组成,合金铸态和固溶时效态组织均由α-Mg基体、Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5相组成。固溶时效态合金的强化机制主要为固溶强化和时效强化,其最大抗拉强度为230 MPa,比铸态合金提高了12%。     

微量Sb对Mg-7Gd-3Y铸态合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,分析研究了微量Sb对Mg-7Gd-3Y铸态合金组织及其室温和高温力学性能的影响。结果表明,在合金中加入1%的Sb,促进了新的颗粒相Gd5Sb3和Y3Sb产生,使晶粒细化;合金的室温和高温抗拉强度分别提高了3.3%和5.3%;屈服强度分别提高了12.8%和17.0%;伸长率分别降低了15.8%和12.3%。     

Nd对Mg-13Gd-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等设备研究了Nd对Mg-13Gd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响,结合错配度理论、位错密度的变化规律讨论了合金晶粒细化的机理,并从细晶强化和析出强化等方面阐述了合金强化机制。研究发现Mg-13Gd-0.5Zr合金的组成相主要有α-Mg、Mg₅Gd,Nd的加入在合金中形成了新相Mg₄₁Nd₅,并细化了合金晶粒。Nd的加入显著提高了Mg-13Gd-0.5Zr合金的室温和高温力学性能,当Nd的添加量为2%时,合金在室温和高温下的力学性能达到最大值279(室温)、319 MPa(250 ℃),合金力学性能的提高主要归因于Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅相的析出强化和细晶强化的双重效果。Mg-13Gd-2Nd-0.5Zr合金在不同温度下的断裂方式主要以脆性断裂为主,随着拉伸温度的升高并由脆性断裂向韧性断裂转变。     

Zr含量对Mg-2Gd-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

为了改善Mg-2Gd-1Zn铸造镁合金的凝固组织,提高其力学性能,采用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD)、维氏硬度和拉伸-压缩试验机等手段,评价不同Zr含量对Mg-2Gd-1Zn镁合金表面微观形貌和力学性能的影响。实验结果显示,Zr含量能够显著影响Mg-2Gd-1Zn镁合金凝固组织和力学性能。随着Zr含量的增加,合金的晶粒逐渐细化,而合金的力学性能却随之先增加后减小。因此,为了提高Mg-2Gd-1Zn镁合金的力学性能,应该向Mg-2Gd-1Zn镁合金中添加1%的Zr元素。     

微量Y对AM50铸态合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,分析研究了微量Y对AM504铸态合金组织及其室温和高温（200℃）力学性能的影响。结果表明,在AM50合金中加入质量分数1％Y,晶粒细化,连续或半连续网状分布的β-Mg17Al12相呈骨骼状或颗粒状弥散分布,同时晶界附近有大量块状新相Al2Y生成;合金的室温和高温抗拉强度分别提高了18．9％和23．2％;屈服强度分别提高了16．1％和20．5％;合金伸长率分别提高9．1％和11．7％。     

Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能研究

研究了不同固溶处理工艺对Mg-2.6Sm-1.3Gd-0.6Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。合金的铸态显微组织主要由α-Mg和(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1共晶相组成。510℃,4 h为最佳固溶处理条件,晶界附近的共晶相几乎全部溶于镁基体中,合金固溶态的室温抗拉强度为246 MPa,延伸率为11.3%。合金200℃时效析出序列为Mgssss→β’’(D019)→β’(bct)→β(fcc),峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度达到185 MPa和282 MPa,延伸率为6.1%。     

微量Sc对Mg-7Gd-3Y合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和XRD,分析研究了微量Sc对Mg-7Gd-3Y铸态合金组织及其室温和200℃力学性能的影响.结果表明,在合金中加入0.5%的Sc,促进了Mg24(Y,Gd)5和Mg5(Gd,Y)相的析出,降低Gd在Mg24(Y,Gd)5相中的相对含量,合金的室温和200℃时的抗拉强度分别提高了25 MPa和18 MPa;屈服强度分别提高了28 MPa和22MPa;伸长率分别提高了18.3%和37.8%.     

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应.     

砂型铸造Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金的微观组织和力学性能

通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微维氏硬度测试与拉伸测试研究了砂型铸造Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金的微观组织和力学性能。结果表明:铸态GW94合金主要由等轴晶琢-Mg固溶体、晶界处的共晶相Mg24(Gd,Y)_5以及少量的方块相Mg_5(Gd,Y)组成,优化后的固溶处理工艺为525℃伊6 h。固溶后的组织主要由琢-Mg过饱和固溶体、铸态残留相Mg_5(Gd,Y)以及固溶过程形成的方块相组成。GW94合金具有极高的时效硬化响应能力,250℃时效18 h后即达到峰值硬度(HV122)。室温拉伸时,峰值时效态合金的抗拉强度和屈服强度分别为300MPa和247 MPa,而伸长率仅为0.9%。250℃以内拉伸时,抗拉强度均高于300 MPa,表现出极佳的耐热性能,而且出现了抗拉强度随温度升高而升高的反常力学行为,这可能是由于茁忆相与位错相互作用所致。峰值时效态合金断裂机制由室温的穿晶断裂为主转变为高温的沿晶断裂。