Nd对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Nd含量(0、1.0%、2.0%、3.0%)对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.研究结果表明,合金中添加Nd后,细化了合金晶粒,形成高熔点的针状强化相Al11Nd3,很大程度上提高了合金力学性能.当Nd含量达到2.0%时,合金的室温、高温抗拉强度分别达到了206 MPa和138 MPa,比未添加Nd时提高了20%和14%.随着Nd含量的进一步增加,合金中析出了大块状Al2Nd相,该相的形成降低了合金的力学性能.     

含钪Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr合金铸态组织与力学性能

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr、Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.12Sc-0.15Zr和Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.20Sc-0.15Zr三种合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了三种合金铸态及不同热处理状态下的显微组织,测试了不同热处理状态下合金的力学性能。结果表明,Sc含量增加可以提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和伸长率,Al-9.0Zn-2.5Mg-1.2Cu-0.15Zr-0.20Sc经固溶和T6处理后,抗拉强度达到774.6 MPa,伸长率为8.3%。其作用机理主要为Sc含量增加,使合金中Al(3 Sc,Zr)引起的细晶强化、亚结构强化和弥散强化更进一步加强。     

铸态Mg-4Al-4Si合金的显微组织与力学性能

摘 要:采用重力铸造法制备Mg-4A1-4Si(AS44)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能.结果表明,铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;Mg2Si粗大的呈树枝状、块状和汉字状3种形态;铸态合金的硬度为66.5 HV3,室温抗拉强度为108.8 MPa,屈服强度为72.3 MPa,伸长率为2.6％;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

铸态AM60-Ti镁合金的显微组织与力学性能

用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了AM60-xTi合金(x=0,0.2,0.4,0.8)的铸态显微组织,并测定了各试验合金的室温力学性能.试验结果表明,加入少量的Ti可显著细化AM60合金的铸态组织.Ti含量为0.2%时,晶粒细化效果最显著,第二相颗粒细小,分布均匀;AM60合金中的半网状沿晶界分布的β-Mg17Al12相变为颗粒状,并形成弥散分布的颗粒状TiAl3相,合金的抗拉强度和伸长率均达到最高.Ti含量大于0.2%时,Mg17Al12和TiAl3相的尺寸又增大,抗拉强度及伸长率随Ti含量的增加而降低,但均高于AM60合金.Ti加入AM60合金中后,细化合金的晶粒、β相,Ti和Al形成的金属间化合物TiAl3分布于基体和第二相中,起到弥散强化作用,从而提高该合金的力学性能.     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-4Al-2Si(s42)镁合金的铸态组织和高温力学性能.结果表明,铸态合金主要由a-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成.其中,离异共晶β-Mg17Al12相呈网状分布于晶界上,初生Mg2Si相呈多边形块状随机分布于基体组织中,共晶Mg2Si相呈粗大的汉字状沿晶界或穿晶分布;150℃高温短时拉伸,合金的抗拉强度为97MPa,屈服强度为58MPa,伸长率为18%,拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

Mg-5Sn-xGd合金的铸态显微组织

研究了Mg-5Sn-xGd(x=0,0.5,1.0,2.0,4.0,6.0)合金的铸态显微组织.试验表明,随着Gd含量的增加,合金晶界上连续分布的片层状α-Mg Mg2Sn共晶组织逐渐减少并变得不连续.当Gd含量达到4%时,合金中共晶组织基本消失.在共晶组织减少的同时,合金晶界附近同时生成一种细小的不规则形状的Mg-Sn-Gd三元稀土相,随Gd含量的增加,该稀土相的数量增加,DSC分析结果显示该稀土相在582 ℃时可能发生相变.Gd的加入对合金中Sn元素的分布有显著影响.     

铸态Mg-2Zn-1.5Cu合金组织及力学性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD物相分析以及力学性能测试等手段,研究了Mg-2Zn-1.5Cu(at%)合金的显微组织及力学性能。结果表明:铸态合金存在较为明显的元素偏析,主要的第二相为MgCuZn相;合金的力学性能随着温度的提高而不断降低,塑性变化幅度要明显高于强度,合金的断裂方式也由低温时的沿晶断裂转变为高温时的穿晶断裂;在相同温度下,随着应力的提升,合金的稳态蠕变速率提高,蠕变机制由晶界控制转变为晶界及位错共同控制;在相同的应力下,随着温度的提升,合金的稳态蠕变速率存在数量级的提升,蠕变激活能由130kJ/mol降低到36.4 kJ/mol;在200℃,45 MPa时,出现加速蠕变阶段,发生蠕变断裂,断口存在明显的穿晶断裂特征,基体中有大量的沿基面运动的位错,部分位错发生攀移,MgZnCu相具有减缓蠕变变形的作用。     

Al-Cu-Mg-(Ag,La)合金的显微组织与力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜与力学性能测试等方法,研究Ag1 La对Al-5．3Cu-0．8Mg（质量分数,％）合金的显微组织与时效特性的影响。结果表明：添加0．1La降低铸态Al-5．3Cu-0．8Mg-（0．6Ag）合金的晶粒尺寸;但并不能明显提高挤压态Al-5．3Cu-0．8Mg合金的时效硬化;添加0．6Ag能提高挤压态Al-5．3Cu-0．8Mg合金的时效硬化能力与抗拉强度,降低185℃时的峰时效时间。这是由于Ag的添加改变基体合金的时效析出相,合金的主要强化相由片状Ω相和少量θ相组成。同时,添加0．6Ag与0．1La有助于提高Al．5．3Cu-0．8Mg合金中口相的体积分数,最终使其力学性能得到进一步改善。     

Mg-5Gd-1Mn-0.3Sc合金铸态的显微组织及其异常热处理行为

研究了Mg-5Gd-1Mn-0.3Sc合金铸态显微组织及在520 ℃固溶处理不同时间后的组织结构演变行为.结果表明,合金铸态组织表现为粗大的枝晶结构,晶界上或枝晶之间都分布着大量的富溶质相,其中相当数量的GdMg3相在非平衡凝固过程中生成,而在固溶处理中并未消除.合金经520 ℃不同时间固溶处理,晶粒尺寸变化异常.固溶14 h后晶粒尺寸减小到铸态的1/3,继续延长固溶时间,晶粒尺寸重新变大.因此控制固溶温度和时间,可获得试验合金晶粒细化的效果.     

Al-35La铸态合金的显微组织和力学性能

采用真空熔炼方法,在不同铸型(金属型、石墨型和砂型)中制备了Al-35La合金试样,研究了其组织形貌和力学性能及组织的形成原因。结果表明,Al-35La合金在不同铸型中的凝固组织均是周期性双相枝晶组织;不同铸型中试样的硬度和相对压缩率相差不大;合金的抗压强度较高且具有10%左右的相对压缩率,这与合金组织中Al11La3枝晶不连续分布,从而使组织细化的特征相一致。     

Ca对Mg-5.5Al-1.2Y镁合金显微组织和力学性能的影响

采用XRD、OM、SEM和EDS等方法研究了Ca对Mg-5.5Al-1.2Y合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入适量Ca后,Mg17Al12相数量减少,Al2Y相得到细化,同时在基体中出现高熔点Al2Ca和Al4Ca相;随着Ca含量的增加,合金的室温(25℃)和高温(150、175℃)力学性能先升高后降低,且在Ca含量为0.8%时达到最佳。     

Al-8.2Zn-2.1Mg-1.5Cu(-0.1Pr)合金的显微组织与力学性能

通过铸锭冶金工艺,制备了含微量Pr的Al-8.2Zn-2.1Mg-1.5Cu合金.采用金相观察、力学性能测试及透射电镜分析,研究了质量分数为0.1%的Pr对基体合金的铸态及时效态的显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加质量分数为0.1%的Pr能细化铸态合金的晶粒,抑制挤压态合金的再结晶,最终提高了基体合金的强度和断裂韧度;其抗拉强度达到713 MPa,断裂韧度KIC(S-L)达到26.5 MPa·m1/2.     

Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir-Welded Mg-2Nd-0.3Zn-0.4Zr Magnesium Alloy

A 2 mm thick Mg-2Nd-0.3Zn-0.4Zr (NZ20K) and AZ31 plates were friction stir welded. The microstructures of joint were compared and the tensile properties at room temperature and 200 °C were measured. The fracture features and the microhardness of joints were investigated. The effect of the strengthening phases in NZ20K joint was discussed compared with AZ31 joint. The results indicate that NZ20K shows better property especially at high-temperature environment. The grain of NZ20K in the nugget zone (NZ) is refined obviously with uniform distribution of strengthening phase particles and it shows clear boundary between NZ and thermo-mechanically affected zone (TMAZ). The grains of TMAZ are elongated because of the stir action of tool pin. The heat-affected zone is narrow with coarse grains. Mg₁₂Nd is the main strengthening phase in NZ20K joint through XRD analysis. The ultimate tensile strength of NZ20K joint decreases a little from room temperature to 200 °C for its main strengthening phase particle-Mg₁₂Nd being stable when the temperature goes up. On the contrast, the ultimate tensile strength of AZ31 joint decreases a lot at 200 °C for its strengthening phase soften or dissolve at high temperature. The hardness of NZ20K joint is higher than AZ31 joint and the lowest hardness of both joints is achieved on the advancing side where the fracture occurred.     

时效对挤压态Mg-11Al-3Zn-2Ca镁合金组织和性能的影响

采用箱式电阻炉进行时效处理,试样埋入石墨中防止氧化,利用OM、SEM和TEM等手段对含Ca高铝Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金时效状态下的组织和力学性能进行了分析.结果表明,Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金在9～25 h内时效,析出相为短棒状的β-Mg17Al12,析出过程遵循先晶界后晶内的规律;经过200 ℃时效后,抗拉强度有所提高,最大提高10 MPa;伸长率随时效时间延长呈下降趋势,15 h以内降低比较明显,超过15 h下降趋势变得较为缓慢.     

低Si对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金组织和性能的影响

研究了低Si合金化对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金组织和性能的影响.试验表明Si能明显提高合金的流动性和耐磨性,并能细化合金晶粒.当Si量(质量分数)小于0.41%时,合金的显微硬度、刚度、强度和塑性都得到了明显的提高.而当Si量(质量分数)达0.69%时,由于汉字状Mg2Si的出现,导致合金的显微硬度、刚度和塑性呈现下降趋势.同时由于剩余液相中Zn、Al摩尔浓度的降低使得τ相的析出受到抑制,而φ相的析出得到促进.     

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。     

Mg-9.5Al-1.2Zn-0.3Mn镁合金变质精炼的实验研究

实验研究了Mg-9.5Al-1.2Zn-0.3Mn镁合金在几种不同变质、精炼条件下铸件的组织和力学性能.结果表明：经变质、精炼处理后,镁合金铸件晶粒均得到明显细化,力学性能显著提高.其中C2Cl6变质结合Ar气吹洗精炼的效果最好,在此条件下,铸件T6状态力学性能达到了σ02=163.4MPa、σb=311.0MPa、δ=5.27%.     

Mg-9．5Al-1．2Zn-0．3Mn镁合金变质精炼的实验研究

实验研究了Mg-9．5Al-1.2Zn-0．3Mn镁合金在几种不同变质、精炼条件下铸件的组织和力学性能。结果表明:经变质、精炼处理后,镁合金铸件晶粒均得到明显细化,力学性能显著提高。其中C2Cl6变质结合Ar气吹洗精炼的效果最好,在此条件下,铸件T6状态力学性能达到了σ0.2=163．4 MPa、σb=311．0 MPa、δ=5．27％。     

Heat Treatment, Microstructure and Mechanical Properties of the Squeezing Cast Al-7.8Zn-2.0Mg-1.6Cu-0.15Zr-0.18Sc Alloy

The microstructure of squeezing cast Al-7.8Zn-2.0Mg-1.6Cu-0.15Zr-0.18Sc alloy and those after industrial homogenization treatment and multi-stage solution treatments, were studied by differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDX). The results shows that, by complex adding the micro-alloying elements Mn, Sc, Zr, etc ,the microstructure of squeezing casting ingot are fine, uniform, equiaxed, and with the average sizes of 40 μm. The melting point of the non-equilibrium eutectic is 468 ℃ for the casting ingot. After industrial homogenization treatment at 450 ℃ for 24 h, the tensile strength of as-cast alloy is 340-350 MPa and the elongation is 3.5%-4.5%. The multi-stage solution treatment at 465 ℃, 48 h +475 ℃, 8 h +485 ℃, 2 h results in the disappearance of the non-equilibrium eutectics at grain boundary, though some phases containing Fe and Cu can not dissolve completely. After 120 ℃, 24 h aging treatment, the tensile strength is nearly 600 MPa, and the elongation improve to more than 10%.     

喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金组织与力学性能研究

利用XRD、OM、SEM、TEM研究了喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金挤压态的显微组织和合金的力学性能。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金主要包含基体α-Mg和Al2Ca相,基体组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为3μm;Al2Ca颗粒主要沿镁基体晶界分布,颗粒尺寸在1.0μm左右,并在Al2Ca相中存在孪晶结构;合金的σb、σ0.2、δ分别为450、325MPa,5%。在拉伸断口上存在大量石块状的Al2Ca相,表明合金的断裂方式为沿晶断裂;与经热挤压的铸造AZ91镁合金对比,该合金强度明显提高,但合金塑性降低;合金强度的提高主要来源于合金的细晶强化和Al、Zn对合金的固溶强化,而伸长率降低是由于合金中存在的大量Al2Ca颗粒是沿镁基体晶界分布,导致合金的塑性降低。