改善Mg-Al系镁合金离异共晶β相的方法

Mg-Al系镁合金中的第二相主要是离异共晶袁森。相，其含量、形状、分布和大小对合金的力学性能和成形有很大的影响。综述了Mg-Al系镁合金国内外从晶粒细化方面来改善离异共晶袁森。相方法，并分析了不同方法的特点和机理，指出了现阶段存在的问题和今后的工作思路。     

Mg-Al合金共晶凝固组织形貌及其影响因素

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等设备研究了不同Al含量的Mg-Al合金的铸态共晶组织形貌,分析了不同共晶组织的形成机理及影响因素.结果表明,共晶生长时其领先相为β相;随着Al含量的增加,Mg-Al合金的共晶组织由离异共晶向粒状、纤维状和层片状共晶转变.随着冷却速度的加快,共晶组织细化,初生α相发达.初生α枝晶显著影响固溶区Mg-Al合金的共晶组织形貌.     

Ce对AZ31镁合金中离异共晶β相的影响

研究了凝固过程中的冷却速度和稀土Ce加入量对AZ31合金凝固组织中离异共晶β相的生长方式、形貌、特征和数量的影响.结果表明,Ce的加入改变了合金的组织形貌,当加入量增至0.6%时,离异共晶β相从厚壁近乎连续的网状转变成不连续短棒状或粒状分布;组织中离异共晶β相的总量随冷却速度的减小而减少;物相分析发现有Mg-Al-Zn-Ce化合物生成.     

Mg-Al系镁合金的强韧化研究进展

Mg-Al系镁合金中的第二相主要是共晶β-Mg17Al12相,共晶β相的相对含量、形状、分布和大小对合金的强度和韧性有很大的影响.本文介绍了Mg-Al系镁合金国内外强韧化的进展,从合金强化、液态处理和固态处理晶粒细化等方面综述了镁合金强韧化的方法,并分析了不同方法的特点和机理,指出了现阶段存在的问题和今后的工作思路.     

K2Ti6O13/AZ91D镁基复合材料的组织及耐蚀性能

采用液态金属搅拌铸造法制备了K2Ti6O13晶须(PTW)增强AZ91D镁基复合材料,采用动电位极化测试和静态腐蚀试验测试了复合材料的耐腐蚀性能,并利用SEM对复合材料的表面形貌进行了观察和分析。结果表明:PTW对合金铸态组织具有明显的细化作用,而且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异共晶骨骼状的β相转变为部分离异共晶的蜂窝状β相。合金显微组织的细化及β相体积分数的降低,抑制了微电偶腐蚀的破坏作用,提高了AZ91D镁合金的耐蚀性能。     

TiC／Ti合金中共晶TiC形态的形成机制研究

自生颗粒增强钛基复合材料中的TiC增强相，可分为初生TiC和共晶TiC，它们的形态、尺寸及形成机制均不尽相同。利用SEM、XRD、EDX等手段研究了钛合金中共晶TiC的形态及形成机制。合金中含碳量不同时，可能形成规则共晶或离异共晶。成分处于共晶点附近的合金，由于两相共生生长，β—Ti抑制了TiC的分枝，使TiC呈棒状或颗粒状，形成规则共晶。含碳量远低于共晶成分时易形成离异共晶，共晶反应发生在初生β—Ti枝晶的间隙中，多数共晶β—Ti依附于初生β—Ti生长，TiC与熔体接触增多，易分枝，而大量初生β—Ti的存在使TiC分枝受空间限制，只能在二维方向上分枝，从而促使羽毛状TiC的形成。Mo、Sn等合金元素的加入可使共晶TiC形态成为球团状。     

Al4C3对AZ91D镁合金铸态显微组织与性能的影响

借助SEM、EDS、XRD、DTA研究Al4C3对AZ91D镁合金铸态显微组织与性能的影响.结果表明,少量Al4C3对合金铸态组织具有明显的细化作用,而且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β相共晶组织和共生生长的层片状共晶组织α+β转变为蜂窝状的部分离异共晶组织α+β,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散.通过能谱分析、差热分析以及错配度的计算,证实Al4C3可成为初生α-Mg的良好异质核心.显微组织的细化使强度性能明显提高,延伸率的提高幅度有限,耐腐蚀性能改善.     

冷却速度对离心铸造AZ91镁合金组织和性能的影响

研究了不同冷却速度对离心铸造AZ91镁合金凝固组织演变和力学性能的影响。结果表明:离心铸造AZ91镁合金在保温冷却条件下,细化晶粒的同时,只析出少量的β(Mg_(12)Al_(17))相,倾向于定向凝固,第二相分布均匀,其第二相由一次β相和少量晶内二次β相组成;无保温冷却条件下,晶粒细化程度更大,其β相的析出量明显增多,倾向于体积凝固,主要由二次β相组成。且随着冷速增大,一次β相由两相分离的短棒状完全离异共晶组织,向粗大连续"蜂窝"状的部分离异共晶转变。在同一离心压力下,随着冷却速度的提高,抗压强度提升,最大塑性下降。     

二元Mg-Al合金铸态及ECAP态组织与性能研究

研究了不同Al含量镁铝二元合金铸态及等通道挤压(ECAP)态组织特征和性能.结果表明:铸态Mg-Al二元合金在含Al(10%～25%,质量分数,下同)范围内,随Al含量增加,α-Mg初晶体积分数逐渐减少,形态由不规则的团絮状变为蔷薇花状,直至小块状;共晶组织体积分数剧增,硬脆相β-Mg17Al12呈网状连续分布,α和β两相以共生生长方式成为片层状共晶组织;ECAP能明显破坏硬脆相β-Mg17Al12网状连续分布,细化共晶组织和初晶α,并能使初晶α中析出弥散细小的β,起到弥散强化作用,使不同Al含量的Mg-Al二元合金不仅抗拉强度得到显著提高,而且塑性获得极大改善,尤其是Mg-15Al合金,ECAP后抗拉强度σb从150 MPa提高到269.3 MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%.     

Mg15Al镁合金ECAP变形过程中β相的碎化机理及动态析出行为

为了改善Mg-Al系合金中β-Mg17Al12相的形态、大小和分布,充分发挥其沉淀强化作用,利用能产生强塑性变形的等通道转角挤压法挤压Mg15Al高铝镁合金;采用XRD、SEM、EDS和TEM研究不同道次ECAP挤压后Mg15Al高铝镁合金中β-Mg17Al12相的演变。结果表明:ECAP强塑性变形能够有效地碎化Mg15Al高铝镁合金中粗大的网状共晶β-Mg17Al12相;随挤压道次的增加,β-Mg17Al12相尺寸逐渐减小,挤压4道次后,网状共晶β-Mg17Al12相被破碎成尺寸在5μm以下的小块,分布得到一定改善;由于高应力与高温的共同作用,挤压2道次后,部分β-Mg17Al12相发生回溶,挤压4道次后,在α-Mg基体中动态析出许多尺寸在200 nm以下的粒状β-Mg17Al12相。     

AZ61镁合金的差热分析及凝固组织观察

通过差热分析并结合金相组织观察的方法研究了AZ61镁合金相变温度点和凝固组织的特征,并对凝固组织演变机理做了理论分析。结果表明:AZ61镁合金固液转变温度在587.10~608.43℃之间,共晶转变温度在413℃左右;AZ61镁合金在凝固过程中首先析出α-Mg树枝晶,α-Mg树枝晶间富Al的残余液体发生共晶转变,形成α-Mg+β-Mg17Al12共晶组织。共晶组织中的α-Mg相往往依附初晶α-Mg形核生长,并将β-Mg17Al12相推向α-Mg枝晶的晶界,形成离异共晶组织。     

AZ91-0.75Ce稀土镁合金差热分析及β相形成规律

采用真空感应熔炼方式,研究了稀土元素Ce对AZ91镁合金铸态组织的影响。利用差热分析仪,通过对稀土镁合金熔化和凝固过程进行实时分析,研究了不同冷却速率(10、20、40和80℃/min)条件下β相的形成规律。结果表明,稀土元素Ce有利于细化AZ91合金的基体组织,同时形成Al-Ce化合物相,有效抑制晶界处β-Mg17Al12离异共晶相的形成。此外,Ce含量为0.75%的AZ91合金导致其液相线温度由605℃下降到583℃。近平衡凝固条件下,随冷却速率提高,液固界面前沿溶质扩散不及时,热分析曲线中共晶峰的相对面积不断增加,β共晶相含量逐渐升高。由于冷速的增加缩短了固态相变时间,导致共析转变过程中所形成的层片状β相含量降低。     

半固态镁合金中液相的凝固方式及组织形貌

采用快速液淬方法分析研究了AZ91D镁合金半固态液相的凝固方式和组织形貌,结果表明:镁合金半固态液相的凝固方式与冷却速度所决定的过冷度有重要关系.在液淬快冷的条件下,液相先析出α相,部分依附于初生固相晶粒结晶生长,部分在液相中独立形核生长.较大的过冷度使α相长成"毛刺状"或树枝晶状.共晶凝固按离异生长和共生生长两种方式进行,离异生长形成粗大的晶界β相,共生生长形成层片状组织.初生固相晶粒中形成的小液池,其凝固方式和结晶组织与晶间液相基本相同,但由于液相量少,共晶凝固主要以离异方式进行.     

Mg-Al4C3中间合金在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究粉末原位合成法制备的Mg-50%Al4C3中间合金对AZ91D镁合金显微组织的细化效果.结果表明:中间合金的加入可显著细化AZ91D镁合金的α-Mg晶粒.当Al4C3的含量为1.0%时,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的142.9 μm降至63.2 μm,降低幅度约为56%,且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β共晶组织和共生生长层片状α+β共晶组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散.通过能谱分析、面错配度计算及差热分析,证实Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.此外,显微组织的细化导致合金力学性能的提高.     

对Al-Cu合金中α-Al及Al2Cu生长行为的探讨

研究了Al-Cu合金中α-Al和Al2Cu的生长行为,分析了初生α-Al及初生Al2Cu作为共晶核心形核的能力.结果发现,在过共晶组织中,初生相Al2Cu形貌大部分有明显的拐角,观察其平面有的呈矩形,呈现小面生长特性.而α-Al与Al2Cu共晶生长时,Al2Cu择优生长特征削弱,与α-Al耦合生长呈现非小面-非小面生长,表明Al2Cu在不同的生长阶段表现出的生长行为不同.在亚共晶组织中,初生相α-Al周围形成离异共晶的Al2Cu,而过共晶组织中初生相Al2Cu周围没有离异共晶的α-Al,表明初生相Al2Cu作为共晶层片核心的能力比初生相α-Al作为共晶层片核心的能力强.     

Al4C3和Ce对AZ91D镁合金铸态显微组织和性能的影响

借助SEM、EDS、XRD、DTA等研究了AbC3和Ce加入对AZ91D镁合金铸态组织和性能的影响。结果表明：加入0．6％Al4C3能显著细化合金晶粒,使粗大骨骼状β相和层片状α＋β共晶组织转变为蜂窝状的部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布较均匀。在此基础上,复合添加0．2％Ce后细化效果更好,β相分布更趋均匀且含量减少。此外,组织中有少量针状化合物Al4Ce形成。通过错配度计算、能谱分析以及差热分析,证实了Al4C3可成为初生α-Mg的良好异质核心。显微组织的细化有利于合金强度性能及耐腐蚀性能的明显提高。     

Fe含量对金属型铸造Al-Fe合金组织形态的影响

研究了不同Fe含量的Al-Fe合金在金属型铸造条件下的组织形态.在金属型铸造条件下,亚共晶Al-Fe组织由发达α-Al枝晶与枝晶间隙链接呈网状的细小共晶Al3Fe相所组成;共晶Al-Fe合金组织为弯曲针棒状共晶Al3Fe相和共晶α-Al相共生生长组织;过共晶Al-Fe合金随着Fe含量增加初生Al3Fe相的形态由针棒状向针片状再向长针状转变,初生相周围共晶Al3Fe相依附在初生相表面生长而形成离异共晶组织.并对不同含Fe量时合金的凝固过程进行了分析探讨.     

Al—Si合金共晶阶段强迫流动下的Si相形态

研究了三种Al-Si合金在熔体流动下的Si相形态和共晶凝固特点,结果表明:在强迫流动熔体中生长的共晶Si形态取决于流动速度、疑团速度和共晶凝固分数,共晶Si由片状变为颗粒状和短棒状.文中对粒化机理进行了分析,提出了一种共晶si粒化的新途径.近共晶流变Al-Si合金中的离异共晶,分为三种类型:薄膜、晕轮和Si相与α相分别单独生长型.     

过共晶Cu-Cr合金定向凝固组织中α相的形成机制研究

考察了Cu-1.7%Cr过共晶合金的定向凝固组织,对过共晶组织中出现亚共晶合金的初生α相的生长进行了探讨.研究表明:Cu-1.7%Cr过共晶合金定向凝固组织由初生β相、α相和(α-β)共晶组成;α相和(α+β)共晶的成分较大偏离平衡相图中的各相成分;初生β相分布在α相基体上.Cu-1.7%Cr凝固组织中α相的形成是非平衡凝固过程中枝晶α相和共晶相之间竞争生长的结果.α相是一种非平衡凝固组织,(α+β)共晶是偏离了平衡共晶成分的伪共晶组织.随着冷却速率的增加,α相的形貌尺寸减小,而数量有所增加.     

AZ91D真空低压消失模铸造组织特性分析

利用真空低压消失模铸造新工艺浇注AZ91D镁合金试样,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针分析组织结构,并与其他铸造工艺的组织、性能进行比较.结果表明,AZ91D镁合金真空低压消失模铸造组织主要由初生相a-Mg和晶界不连续骨骼状离异共晶相β-Mg17Al12组成,富Al的共晶相在a区附近析出二次β-Mg17Al12沉淀相.Al大多分布在晶界,形成β-Mg17Al12,少部分Al固溶于基体a-Mg中;Zn和Si弥散分布于a和β相中;Mn集中分布于晶界.其组织、性能比粘土砂型铸造和重力消失模铸造好,基本达到金属型铸造的强度,而伸长率较高则是由于低压状态凝固补缩好,提高了组织致密度.