耐热镁合金的研究现状及发展趋势

论述了耐热镁合金的研究现状。介绍了RE，Sn，Si，Ca，Sr，Ag等主要元素对镁合金性能尤其是耐热性的作用及影响，总结了提高镁合金高温性能的途径，分析了多种型号的耐热镁合金的性能。认为弥散析出高熔点镁的稀土化合物是耐热镁合金的主要发展趋势。     

稀土元素镧在镁合金细化及强化中所起的作用

本文研究了稀土元素镧在镁合金的晶粒细化及强化过程中所起的作用，实验结果表明，由于镧的加入使得镁合金的晶粒细化，从而使得强度提高，经金相组织分析，证实了在镁合金中生成了特殊含镧化合物。     

镁合金表面新颖多层的耐腐蚀Mg-Al金属间化合物涂层(英文)

通过AlCl3-NaCl熔盐扩散表面改性,在镁合金表面制备多层的Mg-Al金属间化合物层。熔盐扩散的处理温度为400 °C,此温度低于纯铝粉扩散的处理温度。熔盐扩散处理后,在镁合金表面形成 Al12Mg17、Al0.58Mg0.42和Al3Mg2多相层的金属间化合物涂层。通过电化学阻抗实验将表面改性和未经表面改性的镁合金的耐蚀性进行比较,发现镁合金表面经过熔盐扩散处理的极化电阻远大于未经表面改性镁合金的。这是因为在镁合金表面形成均匀的多相金属间化合物层。     

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).     

ZK61M镁合金锻件条状缺陷分析

针对ZK61M镁合金锻件存在的条状缺陷,通过低倍组织、显微组织、扫描电镜以及能谱分析等多方面进行了组织分析,确定镁合金锻件中的条状缺陷实质为Zn-Cr化合物初晶,并对化合物初晶的形成机理、影响因素和工艺改进措施进行了阐述。     

热处理和稀土Ce对AZ91D合金性能的影响

研究了热处理和稀土Ce共同作用对AZ91D镁合金组织和性能的影响。结果表明,AZ91D镁合金中加入稀土Ce后,生成了杆状化合物Al4Ce,且网状分布的β-Mg17Al12相变成弥散化分布。随稀土Ce含量的增加,AZ91D镁合金的力学性能和耐蚀性能提高。经T4和T6热处理,杆状化合物Al4Ce的形貌保持不变。T6处理后,加入了稀土Ce合金的力学性能和耐蚀性能比铸态AZ91D镁合金的力学性能和耐蚀性能显著提高。     

电弧喷涂铝涂层/AZ91D镁合金固液复合工艺研究

通过固液复合法实现了电弧喷涂铝涂层与AZ91D镁合金基体之间的结合,并对结合界面的组织、元素和相组成进行了分析。结果表明:对涂层进行表面处理,结合界面容易出现气孔等缺陷。未经处理的涂层和基体之间形成冶金结合界面,并生成相应的金属间化合物。随着浇注温度的升高,扩散区域逐渐变宽,涂层逐渐转化为Al12Mg17和Al3Mg2。对复合材料进行热处理,结合界面组织更加均匀,扩散区域的厚度明显增加。正镁合金作为目前最轻的金属结构材料,在汽车和航空航天等领域起到明显的减重效果,正得到日益广泛的应用。但镁合金耐蚀、耐磨等表面性能较差,也限制了它的大规模应用。在镁合金表面制备一层Mg-Al金属间化合物,可以在不增加镁合金质量的前提下,同时提高其耐蚀和耐磨性能[1,2]。目前,研究者往往通过表面技术和热处理在镁合金基体表面制备该化合物。例如,L.Zhu[3]等通过对AZ91D镁合金和铝     

挤压态Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn合金的组织特征、力学性能和体外腐蚀行为（英文）

为改善医用镁合金微观组织特征与降解行为，采用挤压形变工艺改变医用镁合金的晶粒尺寸特征及析出相/金属间化合物尺寸、分布规律，探究了挤压态医用Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金微观结构特征及降解行为。结果表明：不同的热挤压变形并没有改变Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金中第二相的类型，但改变了第二相的分布和形貌。Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金的成分主为α-Mg和W-Mg₃Y₂Zn₃。电化学测试结果表明，铸态、挤压370℃和挤压390℃合金腐蚀电流密度分别为2.498、3.656、1.012μA·cm^-2。这是由于铸态组织中析出相/金属间化合物呈带状分布在基体中，可作为微阴极形成电偶腐蚀位点，加速合金腐蚀速率。合金在370℃挤压时，由于实际温度较低，部分粗化相未能充分溶解到α-Mg基体中，随着析出相数量增加及分布混乱无序，微阴极面积比例增大，进而导致腐蚀速率加剧。而390℃挤压态镁合金的挤压速度快、耗散行为慢，且铸锭与挤压机间摩擦强烈，已发生充分动态再结晶行为...     

稀土元素Ce对汽车用新型镁合金显微组织和腐蚀性的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和失重法等方法探讨了稀土元素Ce加入后对镁合金显微组织和耐腐蚀性的影响。结果表明,随Ce含量的增加,镁合金铸态组织中α相变细,β相逐渐由网状转变成块状。经T4热处理后稀土化合物没有固溶到镁基体中,经进一步时效处理后,稀土化合物具有阻碍β相析出的作用。Ce含量由0增加到0.6%时,镁合金α相晶粒尺寸由102μm减小到31μm,降低约70%。随Ce含量增加,镁合金腐蚀速度降低。随腐蚀时间增加,腐蚀开始阶段时不同Ce含量镁合金腐蚀速度降低,达到15h后腐蚀速度增加。     

稀土镁合金中关键相及其界面与性能的相关性

镁合金是实现航空航天、交通运输、民用建筑等轻量化、缓解日益严重的能源问题的重要材料之一。本文以稀土镁合金为对象,聚焦多元体系中关键相对合金性能的作用机制,从热力学上分析稀土镁合金中的金属间化合物种类及其物相稳定性,进一步总结相变动力学模型及其在稀土镁合金相转变机理分析中的应用。讨论相结构和界面对稀土镁合金力学性能、耐蚀性能和储氢性能的影响规律,展望通过调控关键相和第二相转变设计新型稀土镁合金的前景和发展方向。     

Effect of mischmetal and yttrium on microstructures and mechanical properties of Mg-Al alloy

The effect of yttrium and mischmetal(MMs)on the as-cast and solid solution treated structures of Mg-Al alloys with different Al-contents was investigated.The results show that the MMs in Mg-Al alloy existed in rod Al4(Ce,La)compound while Y in Mg-Al alloy in polygonal Al2Y compound.The amount of Mg17Al12 in Mg-Al alloy is decreased with increasing Y or MMs addition,and Mg17 Al12 intermetallic compound is changed from continuous network to discontinuous one.The Al4(Ce,La)and Al2Y compounds are not dissolved into Mg-Al alloy matrix during solid solution treatment so that their high heat stability can be exhibited.The experiment of mechanical properties indicate that elongation and impact toughness of the Mg-Al-Y alloy with polygonal Al2Y compound are higher than those of Mg-Al-MMs alloy with rod A4(Ce,La) compound.     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.     

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。     

稀土元素对AZ91D合金晶粒细化的影响

研究了不同混合稀土添加量对AZ91D合金晶粒细化的影响。试验结果表明混合稀土对AZ91D合金有明显的细化效果。当混合稀土的添加量为0．05％(质量分数)时，混合稀土中的Ce，Nd和Pr等在未形成A1-RE化合物之前，大部分以质点的形式弥散分布在AZ91D合金熔体中，可能起到非均匀形核的作用；随着混合稀土添加量的增多，RE优先与Al生成A1-RE化合物，这些化合物大部分偏聚在晶界上，阻碍了晶粒的长大，从而细化了晶粒。     

添加Ce与P+Sr复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响

研究了添加Ce与P+Sr复合变质对Al-21Si-1．5Cu-0．5Mg-2．5Fe合金显微组织与性能的影响。结果表明:添加1．5％Ce使粗大针状铁相消失,形成富Ce富Fe的鱼骨状相;P+Sr复合变质可使初晶硅平均尺寸由70 mm细化到20mm,共晶硅平均截线长降到2．1 mm,合金室温抗拉强度比未变质前提高21．5％,与P+Sr+Ce复合变质的Al-21Si-1．5 Cu-1．5Ni-2．5Fe-0．5Mg合金相当。     

超声波辅助钎焊镁铝异种金属接头微观组织研究

铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接,通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明,采用Sn基钎料,钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物,钎缝中会溶解Al元素,Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中,并且在超声波作用时间达到4.5s时,Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料,钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成,同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

钙、锶对AZ91D合金组织及性能的影响

研究了元素钙、锶对AZ91D合金组织及性能的影响，主要针对组织形态、力学性能、抗热裂性能进行了分析。结果表明，钙、锶复合添加，细化了合金组织，提高了合金的屈服强度；适量锶的加入有效地提高了合金的抗热裂性能。     

镁合金再生后组织与性能的研究

随着镁合金消费的增加,服役后零件和生产废料的重熔再利用、重熔后镁合金的组织和性能是人们所关注的焦点.研究了加入不同质量回收料的再生镁合金中夹杂物、组织及性能.结果表明,再生镁合金中夹杂物数量随着镁合金废料比例的增加而增多,夹杂物成分主要为镁的氧化物和少量铝的氧化物,且夹杂伴随着气孔产生;力学性能和抗腐蚀性能都随着原料中回收废料的比例增加而降低;镁合金的再利用必须经过精炼,将夹杂物含量控制在一定范围之内;镁合金再生具有明显的组织遗传性;利用气体喷吹精炼装置对回收镁合金进行精炼,取得满意效果.