高低温处理条件下AZ31镁合金的力学性能与微观组织

针对月球环境温度变化情形,研究了长时间低温浸泡(-196℃)和多次高低温交变循环处理(-196～200℃)对挤压态AZ31镁合金在20℃下的力学性能、显微组织以及断口形貌的影响.研究表明:AZ31镁合金经过长时间液氮浸泡和高低温交变循环处理后,力学性能无明显变化;室温态合金的σb和δ分别为288 MPa和18.3％,经过10 d低温浸泡后σb和δ分别为292 MPa和18.7％,经过10次高低温循环后合金的σb和δ分别为294 MPa和16.9％;低温和高低温交变处理对断口形貌和相组成没有明显影响,均为准解理断裂.     

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。     

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响（英文）

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金在T6态(固溶后空冷然后时效)下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225°C和250°C时效下的最优T6热处理工艺分别为(525°C,12 h+225°C,14 h)和(525°C,12 h+250°C,12 h)。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg+γ+β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。     

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。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

Gd含量对Mg-xGd-1.0Y-1.0Zn-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响

通过光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)、能谱分析(EDS)和拉伸试验研究了Gd含量对Mg-Gd-1.0Y-1.0Zn-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-Gd-1.0Y-1.0Zn-0.5Zr镁合金铸态微观组织主要由α-Mg、Mg_5(Gd,Y)和Mg_(24)(Y,Gd)_5相组成。此外,含10.5wt%Gd的铸态合金具有最优良的力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了200 MPa、150 MPa和5.8%。     

Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金组织性能的影响

通过光学金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)和拉伸试验研究了Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着Gd含量的增加,Mg-Gd-Y-0.5Zr合金的抗拉强度逐渐增大,伸长率逐渐降低.随着Y含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均是先增大后减小.当Gd含量为9％、Y含量为3％时,综合性能最好,抗拉强度达到330～350MPa,伸长率为6％.由于Gd和Y在化合物中相互置换,致使该系列合金的室温非平衡相组成为α(Mg)固溶体、离异共晶化合物Mg5(Y,Gd)、颗粒化合物Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5,非平衡结晶的颗粒化合物Mg3(Gd,Y)和Mg2(Y,Gd).     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的组织和性能北大核心CSCD

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了不同热处理对Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:不论是铸态、固溶态,还是时效态,合金组织都主要由α-Mg基体以及稀土化合物Mg5(Gd,Y,Zn)、Mg24(Y,Gd,Zn)5和Mg12Zn(Gd,Y)组成;但铸态下合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在晶内呈平行的流线状排列,晶粒粗大。通过固溶时效处理,Mg12Zn(Gd,Y)相在晶界处析出并向晶内生长,成为合金的主要强化相,其强化方式主要为固溶强化和时效强化。室温下,铸态合金抗拉强度为138 MPa,伸长率为2.16%,时效态合金抗拉强度为223 MPa,伸长率为3.94%,合金力学性能得到明显提升。     

Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的组织和性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了不同热处理对Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:不论是铸态、固溶态,还是时效态,合金组织都主要由α-Mg基体以及稀土化合物Mg5(Gd,Y,Zn)、Mg24(Y,Gd,Zn)5和Mg12Zn(Gd,Y)组成;但铸态下合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在晶内呈平行的流线状排列,晶粒粗大。通过固溶时效处理,Mg12Zn(Gd,Y)相在晶界处析出并向晶内生长,成为合金的主要强化相,其强化方式主要为固溶强化和时效强化。室温下,铸态合金抗拉强度为138 MPa,伸长率为2.16%,时效态合金抗拉强度为223 MPa,伸长率为3.94%,合金力学性能得到明显提升。     

Y和Gd含量对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织与性能的影响

活性稀土元素Y在镁合金熔炼过程中极易形成Y2O3夹杂,降低含Y镁合金铸件的合格率,已成为含Y镁合金推广应用的瓶颈之一。以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为研究对象,在保持稀土总质量分数不变的前提下,用Gd来部分替代Y,研究了Mg-xGd-(12-x)Y-0.5Zn-0.5Zr(x=9,10,11,12)合金的微观组织与力学性能。结果表明,铸态合金相组成主要为α-Mg基体和(Mg,Zn)_5(Gd,Y)共晶相,经固溶处理后,第二相基本完全固溶,残余第二相粒子为Mg5Gd、Mg3Gd或Mg2Gd相;在225℃下,含Y的镁合金在16h即可达到峰值硬度,而Mg-12Gd-0.5Zn-0.5Zr合金在64h时才达到硬度峰值,且峰值硬度明显低于其他含Y的镁合金;在铸态、固溶态和峰时效态下,Mg-9Gd-3Y-0.5Zn-0.5Zr和Mg-12Gd-0.5Zn-0.5Zr合金的伸长率较低。     

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0．5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造 Mg-10Gd-3Y-0.5Zr 镁合金在T6态（固溶后空冷然后时效）下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225℃和250℃时效下的最优T6热处理工艺分别为（525℃,12 h＋225℃,14 h）和（525℃,12 h＋250℃,12 h）。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg＋γ＋β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。     

热处理对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

研究热处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响,分析不同热处理条件下合金的断裂机制,获得最佳热处理工艺。结果表明:Mg–4Y–2Nd–1Gd–0.4Zr合金的最佳T4和T6热处理工艺分别为525°C,8 h和(525°C,8 h)+(225°C,16 h)。在最佳T6热处理条件下,Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr合金的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为HV91、180 MPa、297 MPa和7.4%。此外,不同状态的Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金也显示出不同的拉伸断裂方式。     

不同固溶状态Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金的力学性能及断裂行为研究

通过在Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金中添加少量Zn制备出一种新型Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金,并利用扫描电子显微镜、拉伸试验机分析研究Mg合金不同状态下的显微组织、力学性能及断裂行为。结果表明：Mg-10Gd-3Y-1.2Zn -0.5Zr合金在不同的时效状态下,铸态塑性差,T4态塑性好,T6态塑性优于铸态但劣于T4态,且所有样品都是脆性解理断裂为主,晶界和层状相界面比化合物界面结合牢固。通过比较3个不同温度下T6态的力学性能,发现提高固溶温度能提高合金的强度,但延伸率会略降。并且Zn促进层状相生长,但是对基体塑性提高作用有限。     

热处理工艺对高真空压铸Mg–8Gd–3Y–0.4Zr镁合金组织及力学性能的影响

研究T4和T6热处理状态下高真空压铸Mg-8Gd-3Y-0.4Zr（质量分数,%）合金的微观组织、化合物含量、力学性能及断裂行为。铸态Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金微观组织主要由α-Mg和共晶Mg24（Gd,Y）5化合物组成。经固溶处理后,共晶化合物大量溶解于镁基体,合金主要含过饱和α-Mg及方块相。固溶合金中方块相的含量随固溶温度的升高而增大,力学性能也有所提高。根据微观组织结果,确定475℃,2 h为Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金最优固溶方案。合金的最佳屈服强度为222.1 MPa,延伸率可达15.4%。铸态,T4状态下和T6状态下合金的拉伸断裂模式为穿晶准解理断裂。     

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%。     

低温形变热处理制备Mg-6Gd-1Y-0.5Zr合金的力学性能(英文)

对固溶态的Mg-6Gd-1Y-0.5Zr合金进行低温形变热处理,处理工艺包括不同应变量的冷拉伸和随后在200°C进行的峰值时效。结果表明:低温形变热处理合金的时效硬化动力学显著加速,随变形量增大,合金的峰值时效时间大幅度缩短。冷拉伸变形量为10%的合金在200°C峰值时效后的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到251MPa、296MPa和8%,这些性能大大超过传统商业牌号的耐热镁合金WE54,尽管其总的稀土含量高于GW61K合金。     

挤压Mg-8.5Gd-2.3Y-1.8Ag-0.4Zr合金的显微组织与力学性能(英文)

研究铸态和挤压态Mg-8.5Gd-2.3Y-1.8Ag-0.4Zr合金的显微组织、时效强化和力学性能。铸锭在T4处理后分别于400、450和500°C进行挤压,挤压比为10:1。在细晶强化和析出强化的共同作用下,于400°C挤压的样品经T5处理后可以得到最优的力学性能,所得的晶粒尺寸约为5.0μm,其初始和峰值硬度分别为HV109和HV129。室温下的拉伸屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到391MPa、430MPa和5.2%。     

时效态Mg-Gd-Y-Zr镁合金压缩性能和组织演变

采用Gleeble-3500热模拟机对时效态Mg-10Gd-3Y-0.5zr (GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)稀土镁合金在变形温度为25～350℃、应变速率为0.01 s~(-1)、最大变形程度为1的条件下进行压缩模拟试验,利用金相显微镜和扫描电镜观察组织变化.结果表明:GW103和GW123合金的室温抗压强度分别为419MPa和460MPa;150-200℃时GW123合金的抗压强度大干GW103合金;当温度高于250℃时,两种合金的抗压强度相近.分析表明250℃以下压缩时,孪生变形是影响压缩力学性能的主要因素;300～350℃压缩时,晶界和变形带处发生动态再结晶是影响压缩力学性能的主要因素.