高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织和力学性能

通过金属模铸、热挤压和时效处理(T5)工艺过程制备出高强Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金,并利用光学显微镜、XRD、SEM及TEM分析研究Mg合金不同状态下的显微组织和力学性能。结果表明:Mg-7Gd-4Y-1.6Zn-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的片层状第二相Mg12Zn(Gd,Y)组成,经过热挤压变形后,合金晶粒显著细化,时效处理过程中Mg12Zn(Gd,Y)相上析出少量细小的颗粒状Mg3Zn3(Gd,Y)2相。时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到446 MPa、399 MPa和6.1%,其强化方式主要为细晶强化和第二相强化。     

微量Sc对Mg-7Gd-3Y合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和XRD,分析研究了微量Sc对Mg-7Gd-3Y铸态合金组织及其室温和200℃力学性能的影响.结果表明,在合金中加入0.5%的Sc,促进了Mg24(Y,Gd)5和Mg5(Gd,Y)相的析出,降低Gd在Mg24(Y,Gd)5相中的相对含量,合金的室温和200℃时的抗拉强度分别提高了25 MPa和18 MPa;屈服强度分别提高了28 MPa和22MPa;伸长率分别提高了18.3%和37.8%.     

Y含量对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物镁合金组织及性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了 Y含量对铸态Mg-1.8Zn-1.8Gd-xY-0.4Zr合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:合金的组织主要由α-Mg基体、(Mg,Zn)3(Gd,Y)相、Mg12Zn(Gd,Y)相以及Mg3Zn3(Gd,Y)2相组成;随着Y含量的增加,Mg12Zn(Gd,Y)相逐渐增多.当Y含量在1～4 mass％范围内,合金的力学性能及耐腐蚀性能均呈先上升后下降趋势,在Y含量为2 mass％时,Mg-1.8Zn-1.8Gd-2Y-0.4Zr合金的综合性能较好,其抗拉强度达最大值,为(187.4±5.6)MPa,屈服强度和伸长率分别为(101.8±4.5)MPa和(16.7±0.9)％,质量损失腐蚀速率达最小值,为 0.859 mm/year.     

GW92镁合金均匀化工艺研究

采用差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了均匀化温度与时间对GW92铸态合金显微组织和力学性能的影响,确定了该合金最佳的均匀化工艺。结果表明:GW92铸态合金的显微组织由α-Mg基体、Mg5(Gd,Y)相、Mg5(Gd,Y,Zn)相、Mg12Zn(Gd,Y)相和富稀土相组成;均匀化后,GW92镁合金主要由α-Mg基体、Mg12Zn(Gd,Y)相共存。该合金最佳的均匀化工艺为510℃×18 h,合金抗拉强度为247.2 MPa,伸长率为6.1%。     

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。     

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。     

Gd对Mg9AlZnY镁合金消失模组织和性能的影响

在Mg9AlZnY合金基础上添加不同含量Gd元素,采用消失模铸造成形,研究其组织性能变化。结果发现,随着Gd含量的增加,Mg9AlZnY合金中的β-Mg17Al12相形成数量显著减少,并由连续网状结构转变为断续状和颗粒状结构。含Gd的Mg9AlZnY合金组织主要由α-Mg固溶体、β-Mg17Al12相和分布在α-Mg晶界的少量棒状Al2Y相和块状Al2Gd相组成。Al2Y和Al2Gd相热稳定性好,在高温下对晶界具有钉扎作用,防止晶界滑移,提高了晶界的高温强度。当Gd含量在0.9%(质量分数)左右时,经T6热处理后室温的抗拉强度为235MPa,200℃高温抗拉强度为156MPa,分别比Mg9AlZnY合金提高了11.9%和28.9%。     

LPSO相增强铸态Mg_(92)Zn_4Y_4和Mg_(92)Zn_4Y_3Gd_1合金组织与性能分析（英文）

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明:Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了αMg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50μm降至10μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为α-Mg固溶体+Mg12Zn Y+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为α-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639W·(m·K)-1。     

Mg-Gd-Y系合金的相图设计

针对镁稀土多元变合金相图的匮乏问题,对Mg-Gd-Y系合金进行了热力学模拟计算,分析了合金系的相组成和凝固过程,同时,通过SEM-EDS及XRD对所设计合金的微观组织和相组成进行验证。结果表明:Mg-Gd-Y合金系主要由α(Mg)、Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5组成,且随着Y含量增加,Y固溶度增加,时效硬化效果提高,结晶温度间隔增大,使铸造性能降低;在Gd含量为1.8%~12.31%时,Mg-xGd-4Y合金系的凝固顺序为:L→L+α(Mg)→α(Mg)→α(Mg)+Mg_5Gd→α(Mg)+Mg_(24)Y_5+Mg_5Gd,热处理强化区:1.8%Gd%12.31%;在非平衡凝固下,Mg-Gd-Y合金的铸态相组成为α(Mg)、Mg5(Gd,Y)和Mg_(24)(Y,Gd)_5,Gd和Y原子半径相近,性质相同,发生了互换。     

低压铸造Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的组织及力学性能

采用低压铸造工艺制备了Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金,利用OM、SEM、EDS、DTA等手段研究了合金在热处理前、后的微观组织演变,并对其热处理工艺进行优化,以提高合金的综合力学性能,并结合组织变化分析了合金的热处理强化机制。结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.7Zr合金的铸态组织主要由α-Mg初生相和Mg24(Gd,Y)5共晶相组成,且Mg24(Gd,Y)5共晶相呈网状分布在晶界上。热处理后,连续分布的Mg24(Gd,Y)5相消失,主要为α-Mg和颗粒状Mg5(Gd,Y)相。在520℃×14h+230℃×20h热处理效果最佳。经过520℃固溶14h后,合金强度变化不大,但是伸长率由5.5%变为13.4%,提高了144%。230℃时效处理后,合金的综合力学性能优异,抗拉强度和屈服强度达到307.8 MPa和200.4 MPa,伸长率为7.2%,较热处理前分别提高了41%、38%和31%。     

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).     

Microstructures and Properties of As-Cast Mg92Zn4Y4 and Mg92Zn4Y3Gd1 Alloys with LPSO Phase

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序 (long period stacking ordered, LPSO) 结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明：Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了a-Mg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50 μm降至10 μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为a-Mg固溶体+Mg12ZnY+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为a-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639 W·(m·K)-1。     

铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能

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Zn对铸态Mg-9Gd-4Y-x Zn-0.5Zr(x=0,0.5 1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。此时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为209.72 MPa和172.69 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

机车密闭电箱用新型镁合金的改性研究

采用超声振动浇注制备了机车密闭电箱用Mg-Al-Zn-Mn-Gd-Y新型镁合金,并进行了物相组成、显微组织、高温力学性能和导热性能的测试与分析。结果表明,超声振动浇注制备的该新型合金具有较佳的高温力学性能和导热性能,该合金由α-Mg基体相和少量的Mg17Al12、Mg3(Gd,Y,Zn)、Mg24(Gd,Y)5相组成。与商用AZ31镁合金相比,该新型合金的500℃高温抗拉强度和屈服强度分别提高了206.89%、170.21%,250和500℃热导率分别增加了74.77%、116.03%。     

Zn添加对铸造Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响（英文）

研究Zn添加对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr(wt.%)合金在铸态、固溶态和峰时效态下显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,不含Zn的铸态合金由α-Mg和Mg_(24)(Gd,Y)_5相组成,而含0.5wt.%Zn的铸态合金由α-Mg、(Mg,Zn)_3(Gd,Y)和Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5相组成。随着Zn含量增加到1 wt.%,Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5相消失,一些针状堆垛层错沿晶界分布。此外,在含2wt.%Zn的铸态合金中观察到18R型长周期结构相。固溶处理后,Mg_(24)(Gd,Y)_5和Mg_(24)(Gd,Y,Zn)_5共晶相完全溶解,(Mg,Zn)_3(Gd,Y)相、针状堆垛层错和18R型长周期结构相均转化为14H型长周期结构相。适当体积分数的14H型长周期结构相和细小的椭球状β′相共同赋予峰时效态下含0.5 wt.%Zn合金优良的综合力学性能,该合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为338 MPa、201 MPa和6.8%。     

挤压态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的低温力学性能(英文)

研究多循环低温交变(液氮浸泡处理)和拉伸温度对挤压态Mg10Gd3Y0.5Zr镁合金的微观组织、力学性能以及断裂机制的影响。结果表明,Mg10Gd3Y0.5Zr合金经10d液氮浸泡或10个周期高低温交变循环后,合金室温力学性能基本不变;而经过20个周期高低温循环后,合金的室温抗拉强度由398MPa升高到417MPa。在196°C下拉伸时,挤压态Mg10Gd3Y0.5Zr镁合金的屈服强度和抗拉强度均大幅度提高,分别为349MPa和506MPa,分别增长了18%和27%。合金室温断裂机制为穿晶解理断裂,而低温条件下为韧性断裂和解理断裂并存的混合断裂机制。     

Zn含量对Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜以及拉伸试验机,研究Zn含量对时效态Mg-9Gd-4Yx Zn-0.5Zr(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%以下时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。当Zn含量达到1%时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为279.4 MPa和220 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

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。     

Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr合金显微组织、力学和阻尼性能的影响

采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和动态机械热分析仪等研究Zn含量对Mg-10Gd-6Y-xZn-0.6Zr(x=0.6,1.6,2.6,3.6,质量分数,%)合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。结果表明:铸态下,Mg-10Gd-6Y-0.6Zn-0.6Zr合金中第二相主要为Mg5(Gd,Y,Zn),在Mg基体中,由晶界处向晶内平行生长出大量层状相;随Zn含量的增加,Mg5(Gd,Y,Zn)相减少,Mg12Zn(Y,Gd)相增多;当Zn含量达到3.6%时,第二相主要以Mg12Zn(Y,Gd)相存在,Mg基体中的层状相几乎消失。对于挤压态的Mg-10Gd-6Y-1.6Zn-0.6Zr合金,其基体中呈现大量扭曲的层状相,合金抗拉强度达到400 MPa,随着Zn含量的增加,合金强度呈下降趋势,但塑性得到改善。铸态合金的阻尼性能随Zn含量的增加先下降后上升,采用Granato-Lücke(G-L)理论和G-L图对合金阻尼性能进行了分析和讨论。