ZA53镁合金的砂型铸造组织和力学性能研究

研究发现砂型铸造镁合金ZA53的主要相组成为δ-Mg基体相和τ[Mg32（Al，Zn）49]化合物相，τ相以半连续网状沿δ相晶界分布。对ZA53合金进行的固溶处理试验发现，在335℃固溶17h淬火后，合金室温抗拉强度和塑性得到大幅提高。在343℃固溶17h淬火后，合金组织完全转变为单相固溶体，合金的室温力学性能较好，σb=245MPa，伸长率为12％，合金的拉伸断口形貌由混合型断口转变为韧性断口。     

GWN751K镁合金组织和性能研究

采用OM,SEM,TEM,XRD等手段,研究了不同状态的GWN751K镁合金的组织和性能。结果表明:铸态合金主要由基体和网状共晶组织构成,σb=215MPa,σ0.2=187MPa,δ=3.5%,DSC曲线存在明显的低熔点吸热峰;经过535℃,16h热处理,共晶组织分解,晶界残留富Mg-Y相,晶粒尺寸明显长大,合金的力学性能有所改善,σb=240MPa,σ0.2=189MPa,δ=10%,DSC曲线低熔点吸热峰消失;合金经过挤压后,发生动态再结晶,力学性能显著提高,σb=320MPa,σ0.2=260MPa,δ=18%,最主要的原因是挤压后合金中存在高密度位错以及细小的晶粒,可显著提高合金的强度和塑性;经过时效后,合金的平均断裂强度达到400MPa以上,但塑性明显降低。铸态合金二次裂纹主要存在于晶界的共晶组织中,535℃,16h热处理以及挤压后的合金二次裂纹主要是在晶粒内部。     

镁合金石墨砂型铸造的研究

研究了石墨砂对镁合金组织和性能的影响，并对铸造过程中产生的“黑点”缺陷进行了分析。     

消失模重力铸造镁合金组织及性能研究

对消失模重力铸造及随后热处理条件下AZ91合金组织、力学性能进行了系统的研究。结果表明：消失模铸态下的合金除主要由初生α-Mg枝晶及离异共晶沉淀相β—Mg17Al12组成外，还存在其他工艺条件下未曾发现的新相Al32Mn25(线尺寸为5～50μm)；消失模铸态下的AZ91合金各项力学性能指标均高于树脂砂型铸态的各对应值，这可以归因于消失模铸造充型过程中存在的泡沫模冷却作用及缓冲作用；经过热处理后合金的综合力学性能有较大幅度的提高，均匀化过程中各元素扩散速度较慢。     

Nd对挤压铸造镁合金组织和力学性能的影响

镁合金经Ca合金化处理和稀土Nd变质处理后,在100MPa压力下挤压铸造成形,研究了Nd对Mg-8Al-1.0Ca合金组织和性能的影响。经XRD扫描及EDS能谱分析发现,通过挤压铸造,使得镁合金晶粒细化,有利于位错形成,析出相变得均匀细小,力学性能明显改善;当Nd添加量为0.4%时,镁抗拉强度达到230MPa,屈服强度为121MPa,伸长率为4.8%,合金性能达到最佳,较未变质时分别提高了28%、61%和78%。     

固溶处理对AZ91镁合金铸棒组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针及电子万能拉伸试验机等设备,研究了固溶处理对AZ91镁合金铸棒显微组织及力学性能的影响。结果表明:该合金铸棒经420℃固溶24 h后,其晶粒内的成分变得更均匀,消除了成分偏析,改善了合金的力学性能。其硬度值由62 HV下降到58 HV,抗拉强度由176 N/mm2增加到231 N/mm2,伸长率则由铸态的2.4%增加到6.1%。     

退火处理对稀土镁合金组织和性能的影响

研究了退火制度对一种稀土镁合金微观组织演变和力学性能的影响。利用光学显微镜和扫描电镜观察显微组织,用XRD进行物相分析和织构分析,并在万能拉伸试验机上进行了力学性能测试。结果表明,随着退火温度的升高,形变孪晶逐渐消失,变形晶粒发生回复和再结晶,平均晶粒逐渐长大,由200℃时的6.35μm长大到350℃时的12.45μm,增大了96.1%。退火时间对稀土镁合金晶粒尺寸和织构构成的影响较小。稀土镁合金的基体晶内和晶界处分布着Al₂Y相,在液相中结晶,同时在固相中析出,凝固过程抑制α-Mg结晶晶粒的长大,细化凝固态初始晶粒尺寸;Al₂Y相在形变和热处理过程钉扎再结晶晶粒晶界,细化晶粒。随退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度先降低后升高,伸长率先升高后降低。稀土镁合金试样经300℃保温60 min的退火处理后可获得最低的屈服强度和抗拉强度,分别为158 MPa和215 MPa,最高的伸长率16.0%。     

Sb对AZ31镁合金组织和性能的影响

经XRD等检测表明:Sb的加入使镁及AZ31合金的显微组织得到细化,AZ31中的β-Mg17Al12相呈细小弥散状分布,同时组织中还有点、块状的Mg3Sb2生成.Sb的加入使AZ31合金的力学性能得到不同程度的提高,冲击韧度和硬度分别提高了58.8%和4.8%.     

搅拌摩擦加工铸态AZ31镁合金组织与性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对铸态AZ31镁合金进行单道次加工,研究加工区域的微观组织和力学性能。结果表明：搅拌摩擦加工过程中,材料发生了剧烈的塑性变形,粗大的β-Mg17Al12相显著破碎,形成细小、均匀的再结晶组织。XRD分析表明,搅拌摩擦加工导致大量的β相固溶到镁合金基体中,产生固溶强化作用。搅拌摩擦加工后的试样平均HV硬度值为810 MPa,高于铸态AZ31镁合金的硬度值,抗拉强度比铸态AZ31镁合金提高43 MPa,延伸率提高4.3%,拉伸断口表现为微孔聚合剪切断裂特征。     

铸造工艺对WE54镁合金显微组织和力学性能的影响

对比研究了金属型铸造和树脂砂铸造WE54合金的显微组织和力学性能。结果表明,金属型铸造和树脂砂铸造WE54合金具有相似的铸态组织,但是由于冷却速度较慢,树脂砂铸造WE54合金的显微组织更加粗大,铸态组织中第二相的含量较少。金属型铸造的力学性能优于树脂砂铸造WE54合金,两者在峰值时效(T6)状态下的抗拉强度分别为327 MPa和261 MPa,屈服强度分别为234 MPa和209 MPa。造成树脂砂铸造WE54合金强度较低的主要原因是晶粒尺寸更为粗大。此外,树脂砂铸造合金中存在的缩松缺陷也使得合金的抗拉强度降低。     

Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金铸造组织与力学性能

采用正交试验方法,通过砂型铸造制备9种不同成分的Mg-Nd-Gd-Zn-Zr系镁合金。研究该系列镁合金的铸造组织和室温力学性能,并通过对力学性能试验数据的分析,研究主要合金化稀土元素Gd和Nd的作用。研究发现:该系列镁合金铸态组织为α-Mg基体和Mg12Nd化合物。经过固溶处理后,铸态组织中晶界上的化合物大部分溶入基体,但在晶界上还有一些颗粒状的化合物。Gd含量越高,合金的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率就越高。Nd含量越高,抗拉强度和屈服强度也越好,但延伸率在Nd含量超过2水平(2.85%)后会降低。抗拉强度和屈服强度受Nd含量的影响最大,Gd含量的影响次之。Zn含量越高屈服强度越高,但抗拉强度和延伸率降低,其中延伸率受Zn含量的影响最大。     

镁合金激光焊接气孔问题的实验研究

对变形镁合金AZ31B、AZ80A,砂铸镁合金AM60B、AZ91D及压铸镁合金AM50A激光焊接气孔倾向进行研究.研究表明:变形镁合金激光焊气孔倾向很小,在较宽的焊接工艺参数范围内均能得到无气孔的焊缝. 砂铸镁合金AM60B及AZ91D激光焊时气孔对气体保护条件非常敏感,在侧吹气体保护角度及流量选择不合适时气孔率非常高,在优化的气保护条件下可得到气孔率较低的焊缝.而压铸镁合金AM50激光焊缝中气孔问题非常突出,调整工艺参数无法解决气孔问题,焊接过程中的加热及添加填充材料可以在一定程度上减少气孔.     

稀土Gd对Mg-Nd-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响

以Mg-Nd-Zn-Zr合金为基础,通过调整Nd和Zn的含量进行合金成分优化设计,并在新选择的较优成分点通过加入合金化稀土元素Gd,研究了Gd对Mg-Nd-Zn-Zr镁合金铸造组织和力学性能,尤其对高温力学性能的影响.研究发现,Mg-Nd-Zn-Zr镁合金铸态组织由á-Mg基体和Mg12Nd化合物组成.加入合金化稀土元素Gd后,NG31试验镁合金中没有形成三元相,但铸态组织中枝晶问分布的Mg12Nd化合物变得更加细小均匀.经过固溶处理后,Mg-Nd-Zn-Zr试验镁合金铸态组织中枝晶间以及晶界上的化合物完全溶入基体,而NG31试验镁合金在晶界上还有一些颗粒状的化合物.在时效处理时该化合物会以细小弥散的化合物从á-Mg基体中析出.无论Mg-Nd-Zn-Zr镁合金还是NG3l试验镁合金,T6态热处理后都具有优良的室温力学性能,抗拉强度分别达到275 MPa和280 MPa,屈服强度也分别保持在158 MPa和165 MPa.随着Nd含量的增加和Zn含量的降低,Mg-Nd-Zn-Zr镁合金的抗拉强度和屈服强度升高,延伸率也随之增加.随着Gd的加入,抗拉强度和屈服强度升高,而延伸率却有所下降.同时,在所有的测试温区内NG31的高温瞬时抗拉强度和屈服强度都高于Mg-Nd-Zn-Zr试验镁合金.NG31试验合金在250℃的抗拉强度仍然保持在215 MPa,屈服强度仍能够达到155 MPa,甚至还高于200℃时的屈服强度(141 MPa).     

压铸Mg-5Al-xSi合金的组织与性能研究

研究了以AM50镁合金为基体，Si含量分别为0．5％，0．93％和1．91％（质量分数，下同）时的3种镁合金在压铸状态下的显微组织、流动性、力学性能和断裂特征。在含硅合金中观察到Mg2Si相的2种不同形貌，即多边形颗粒状与大块汉字状。Si元素能改善镁合金的流动性，提高合金硬度，但过高时（〉0．93％）会导致合金的室温力学性能下降。拉伸试样断面表现为脆性的解理或准解理断裂。Si元素能降低镁合金的冲击韧性。     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.     

稀土Y对挤压态AZ8O-2Sn镁合金组织和性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、x射线衍射分析(XRD)及拉伸力学性能测试等手段,研究了Y元素添加对AZ80-2Sn镁合金挤压态组织和力学性能的影响.试验结果表明,当Y添加量为0.5％时,挤压态合金的组织得到有效的细化,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为368.1 MPa和12.9％.与未添加Y的AZ80-2Sn合金相比,AZ80-2Sn-0.5Y合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别提高5.8％、5.3％和33.7％,其综合力学性能达到最优.     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

医用稀土镁合金微观组织特征及力学行为研究进展

近年来,镁合金作为生物医用金属材料受到了广泛关注,但其较差的力学强度极易导致植入物在服役周期内崩塌断裂,严重危及患者生命安全。稀土微复合金化作为当下提高可降解镁合金力学性能的有效措施,在消除镁合金杂质元素、净化熔体的同时,还可以起到促进动态再结晶、形成长周期堆垛有序相等作用。因此,本文从稀土镁合金微观结构转变及其与力学性能的基本关联出发,综述了近年来医用稀土镁合金组织特征及力学性能的研究进展,深入发掘了稀土元素、第二相及镁合金力学性能之间的本质关联,详细阐述了连续动态再结晶对稀土镁合金的强韧化机理,全面叙述了稀土元素诱导长周期堆垛有序结构对镁合金力学性能的影响规律。最后,本文对医用稀土镁合金未来的发展方向进行了展望。     

Sr+Ti+B对ZA53铸造镁合金组织和力学性能的影响

研究了砂型铸造ZA53(Mg-5%Zn-3%Al-0.2%Mn)合金的显微组织后发现,其主要相组成为δ-Mg基体相和τ(Mg32(Al,Zn)49)化合物相,τ相以半连续网状骨骼形态沿δ相的晶界分布。试验合金中加入少量Sr,Ti,B元素后,合金组织细化,τ相形态转变为断续的短条状或粒状,且分布更加均匀。当炉前Ti的加入量为0.06%、B的加入量为0.012%、Sr的加入量为0.1%时,ZA53合金的组织形态得到极大改善,合金铸态室温力学性能最佳。     

牙科用Ti-Mo合金的研制及组织性能特点

对不同Mo含量（5％、10％、15％和20％，质量分数）的二元Ti-Mo合金的显微组织和机械性能进行了研究。结果表明：当Mo含量为5％时，合金由单一的等轴α相组成；Mo含量为10％时，等轴α晶粒内部有针状析出物；当Mo含量为15％、20％时，合金由单一的等轴声β组成。Mo含量为10％，合金的综合性能最好：硬度为4510MPa，压缩强度为1636MPa，压缩率为22．5％，弹性模量为29．8GPa。Mo含量的增加有利于合金组织的细化，塑性的提高。Ti-Mo合金是一种有发展前景的口腔修复用钛合金。