高压处理对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

使用六面顶压机对AZ91D镁合金进行高压处理,研究了处理前后合金的压缩力学性能和组织结构变化,并观察了其压缩断口形貌。结果表明:5GPa高压处理可明显提高铸态AZ91D镁合金的力学性能。压缩强度最高可达287 MPa,压缩率最高可达21%,分别比高压处理前提高22.6%和43.8%。随处理温度的升高铸态AZ91D镁合金中的强化相Mg17Al12逐渐溶解到α-Mg基体中,但经200~800℃高压处理的合金一直保持较高的强度。     

高压低温烧结AZ91细晶镁合金及其力学性能的研究

为了细化镁合金晶粒,对AZ91粉末采用高压低温烧结方法制备细晶AZ91镁合金,利用金相显微镜和X射线衍射仪(XRD)分析了烧结体的显微组织与成分,研究了烧结时间与致密度和硬度的关系,揭示了高压低温烧结过程中烧结体内组织的细化与生长机理。结果表明,在1 200 MPa、300℃条件下烧结48h后,晶粒平均尺寸约10μm,致密度达到99.5%;与铸态时相比,高压低温烧结法制备的镁合金,其显微硬度(HV)值从81.6提高到103。本研究对回收利用工业镁合金废屑、拓展高性能镁合金研究提供一种新途径。     

阴极极化法制备AZ91D表面铈转化膜的研究

应用阴极极化技术在AZ91D镁合金表面形成铈盐转化膜,研究了转化膜的腐蚀防护作用.腐蚀行为的测试是将阴极极化成膜试样、浸泡转化成膜试样和基体在3.5%NaCl溶液中进行动电位极化测试,结果表明:阴极极化铈盐转化成膜处理可使合金的腐蚀电位正移,出现钝化现象,自腐蚀电流密度明显降低,阴极转化成膜可以对AZ91D镁合金起到理想的防护作用.     

钕对镁合金电偶腐蚀电流密度及分布的影响

气体保护条件下,通过向镁合金熔体中加入Mg-Nd中间合金的方法制备出不同稀土Nd含量的改性镁合金Mg-9Al-1Zn-xNd(AZ91Nd).采用电偶腐蚀、腐蚀电化学、X射线光电子谱(XPS)等方法研究了AZ91Nd镁合金在电偶腐蚀过程中的电流密度和分布的变化规律.电化学分析表明,在腐蚀过程中,镁合金腐蚀产物膜中含有一定量的Nd2O3,提高了AZ91Nd镁合金的自腐蚀电位和极化阻抗.腐蚀实验表明,Nd能够降低镁合金电偶腐蚀电流密度,促进电偶腐蚀电流在阳极表面均匀分布,抑制了局部腐蚀,提高了镁合金的抗电偶腐蚀性能.AZ91Nd耐蚀性提高的主要原因在于:Nd2O3提高了腐蚀产物膜的致密性导致合金的腐蚀电位和极化阻抗增加.     

B和Gd复合微合金化对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射分析对添加微量B和稀土元素Gd的AZ91镁合金的显微组织及相组成进行了研究,并对其室温力学性能进行了测试。结果表明,AZ91镁合金中添加Gd后,Gd与Al形成杆状或块状的Al_2Gd化合物相。含Gd的质量分数为1.0%时,铸态合金的拉伸强度为207.8 MPa,相对未加Gd时提升了27.9%。AZ91镁合金复合添加B和Gd后,合金组织发生明显的变化,在减少Gd含量的基础上添加B,可达到用微量B代替部分Gd对AZ91的强化效果。对比单一添加Gd的铸态AZ91镁合金,在达到相同力学性能的情况下,(B+Gd)复合微合金化的AZ91镁合金的Gd添加量质量分数降低了19%,从而降低了成本。     

稀土Nb对AZ91镁合金耐热性的影响

本文研究了稀土Nb对AZ91镁合金高温性能的影响。结果表明,随着稀土含量的增加,拉伸强度和延伸率先升高后降低,镁合金的综合性能得到改善;微观分析结果表明,AZ91镁合金铸态组织为树枝晶,晶粒粗大,稀土元素Nd的加入可细化晶粒,起到强化作用。     

纯铜表面纳米化的微观结构演化及其力学性能研究

利用表面机械滚压处理（surface mechanical rolling treatment,SMRT）工艺在纯铜表面制备出梯度纳米结构层,获得了最表层为取向随机的纳米晶粒、亚表层的晶粒尺寸在厚度方向上呈梯度分布的结构层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对微观组织进行表征,研究了晶界、位错、孪晶界等微观结构的演化。通过改变SMART工艺参数,在纯铜表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层,对比分析了梯度纳米结构层厚度对纯铜力学性能的影响。结果表明：经SMRT后,试样距表面大约5 μm处的显微硬度高达1.56 GPa,其横截面的硬度随着距表面深度增加呈递减趋势;相比于粗晶铜,SMRT后纯铜的屈服强度提高了2倍多,而塑性损失很少,并且SMRT后纯铜的屈服强度随着梯度纳米结构层厚度的增加而提高。     

La含量对AZ91镁合金耐蚀性能的影响

利用失重法和动电位极化法研究了添加La(w(La)=0%～0.65%)的AZ91合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为,用SEM、EDS、XRD的表征结果分析La对AZ91镁合金腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀电位及腐蚀电流的影响,并探讨其作用机理。结果表明,静态失重实验中,随La含量的增加,AZ91镁合金的腐蚀速率明显降低;电化学实验中,随La含量的增加,镁合金的腐蚀电位提高,腐蚀电流降低;当La的质量分数为0.16%时,AZ91镁合金的耐蚀性能最好,其腐蚀速率从8mg/(cm2.d)降低到2 mg/(cm2.d),腐蚀电位由-1.400 V提高至-1.328 V,腐蚀电流由0.527 mA降低到0.014 mA。La的加入对AZ91镁合金耐蚀性的机理是:La可使晶粒细化,改变β相的形貌,形成了强化相,并提高基体的电极电位,从而提高AZ91镁合金的耐蚀性能。     

纯铜梯度纳米化表面硬质膜的微观结构演化与力学性能研究

利用磁控溅射法在纯铜的表面沉积TiN硬质膜,然后对镀膜后的试样进行表面机械滚压处理（surface mechanical rolling treatment, SMRT）,在其表层形成梯度纳米结构层。采用金相显微镜（optical microscopy, OM） 、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）等对试样的表面形貌和显微结构进行表征,研究梯度纳米结构层的强化方式和组织演化规律。通过改变SMRT工艺的参数,在试样的表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层。研究发现：随着下压量的增加,表面的梯度纳米层随之变厚,硬质膜颗粒与纯铜基体的结合更紧密;表面梯度纳米化影响了硬质膜的组织结构;颗粒被碾入纯铜表层中,提高了试样的综合力学性能,屈服强度最高增加了73%,同时其塑性降低很少;试样表面的硬度最大可以达到约1.6 GPa,并且沿厚度方向从表层到芯部的硬度呈梯度分布。     

空心陶瓷/AZ91D复合材料组织的研究

通过搅熔铸造法制备了平均粒径为100μm,质量分数为6%空心陶瓷增强镁合金复合材料(AZ91D/FAC).研究不同质量分数的空心陶瓷对复合材料的组织的影响,利用XRD分析了AZ91D/FAC复合材料的物相,界面形貌及成分由配置能谱分析(EDS)的扫描电镜(SEM)来确定.结果表明,空心陶瓷增强AZ91D镁合金复合材料的布氏硬度比基体有较大的提高.通过O-lympus对组织的观察发现基体引入空心陶瓷后,组织细化,AZ91D镁合金铸态网状Mg17Al12消失.根据EDS分析及热力学计算,可知基体内有Mg2Si生成,界面产物为MgAl2O4.     

利用表面纳米化技术改善AZ31镁合金的弯曲性能

镁合金因为其低密度和高比强度,成为新一代的结构材料。对比钢铁和铝合金,镁合金板材的弯曲成型性能相对较差。对于如何提高其成型性能成为了近年来的研究重点。表面纳米化是一种有效提高镁合金强度和表面硬度的手段,然后镁合金在表面纳米化之后,其塑性会明显降低,从而影响成型性能。 本文通过超声喷丸的方式,在镁合金的表面制备了不同厚度（51–145 μm）的纳米层,研究了表面纳米化之后的AZ31镁合金板材的V型弯曲性能。通过研究发现,双面纳米化处理的镁合金表现出和未处理相近的弯曲性能。同时,单面处理的板材表现出优于未处理板材的弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于单侧处理的板材的内测,其改变了板材中性层在弯曲过程中的外移趋势,从而提高了弯曲性能,研究表明这种提高是非常有限的。在超声喷丸5 min处理的板材中,其中性层偏移最少,更厚的纳米层使得中性层偏至板材内测,从而降低弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于板材的外层时,板材的弯曲性能也得以提高并且提高程度随着纳米层厚度的增加而增加。这是因为纳米材料在弯曲过程中导致了应力应变的再分布。在板材外层增加纳米层后,其弯曲顶端得到了应力更大应变更小的一种分布情况,而这种分布有利于纳米化后的板材的弯曲,从而阻止了裂纹的产生,提高了弯曲性能。     

β-Mg17Al12相含量对AZ91镁合金腐蚀行为的影响

采用不同的时效工艺制备不同β-Mg17Al12相含量的AZ91镁合金.通过在重量百分比为3.5%的NaCl水溶液静态浸泡腐蚀实验研究β相对镁合金腐蚀行为的影响,通过腐蚀形貌、腐蚀失重率及电化学腐蚀电流、电位等进行验证实验.结果表明AZ91镁合金的腐蚀过程主要分为α-Mg的溶解、微电偶腐蚀、Mg(OH)2钝化膜的形成及β...     

液氮环境下表面机械研磨处理对纯铜的影响

使用表面机械研磨处理（surface mechanical attrition treatment,SMAT）在液氮环境中分别对退火态铜板进行30、60 s及120 s的加工处理.通过对样品进行准静态拉伸测试发现SMAT样品的屈服强度相较于退火态纯铜均提升了2～5倍，其中SMAT 60 s样品的屈服强度相比于退火态纯铜提高了211.3%，而其均匀延伸率仍可保持在24.6%.结合硬度测试和金相观察，发现处理过后的样品从表面到芯部形成了明显的梯度结构.综合结果表明在60 s SMAT处理后的样品具有最佳的强度-延展性匹配关系.     

超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能

研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能.采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力.实验结果表明:经过超声表面滚压后,40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高,最大值均位于表面,往复加工3遍的表面弹性模量和硬度分别为217.16,GPa和3.588,GPa,加工6遍的表面弹性模量和硬度分别为224.8,GPa和3.857,GPa;同时表层获得一定数值的残余压应力,最大值位于表面并随着加工遍数的增加而增大.对比实验结果发现往复加工次数对表层的力学性能有重要的影响.     

超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性的影响

对AZ91D镁合金进行超声冲击处理,然后使用扫描电镜等观察冲击前后组织的变化,接着对不同冲击参数的镁合金试样进行磨损试验。实验结果表明,超声冲击处理能提高AZ91D镁合金的耐磨损性能。经分析计算,当冲击电流为1.2 A,冲击时间为3 min、6 min、9 min时,AZ91D镁合金的耐磨性分别提高了23.91%、40.00%、49.13%;当冲击电流为1.5 A,冲击时间为3 min、6 min、9 min时,AZ91D镁合金的耐磨性分别提高了53.48%、55.23%、57.40%。     

固溶处理对AZ91D镁合金时效态微观组织和性能的影响

以AZ91D镁合金为研究对象,研究了固溶处理对后期时效处理效果的影响.结果表明:415℃固溶处理5h后,铸态AZ91D镁合金中分布在晶界处的网状脆性相β-Mg_(17)A_(12)基本全部溶入基体相α-Mg中.后续时效期间沉淀相β-Mg_(17)A_(12)主要在晶界处不连续析出细小条状晶;而在晶内则连续析出颗粒状或短棒状晶.固溶时效处理后析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸较铸态时大幅减小.晶内析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸和间距小于400nm时,对提高合金力学性能的贡献很大.拉伸断口上撕裂片越大、解理台阶越多,则晶内析出β-Mg_(17)A_(12)相的尺寸越小、数量越多、分布越弥散,极有利于大幅提高合金的力学性能.415℃固溶处理10、24h后再经200℃时效处理16h,合金的抗拉强度出现2个峰值,较铸态时分别提高22.2%、34%,硬度提高了35.8%、34.7%.     

挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响

采用500T挤压机试验研究了挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响。结果表明，挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。随挤压比的增大，晶粒细化程度增加，晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm（min）；强度、硬度随挤压比的增大而增大，延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。     

AZ91D镁合金微弧阳极氧化及表面处理研究

采用微弧阳极氧化技术在AZ91D镁合金表面获得多孔结构的氧化膜,用不同方法对所得氧化膜进行表面后处理以提高其防腐蚀性能.用扫描电镜和电化学方法对阳极氧化膜的形貌和防腐蚀性能进行了研究,比较了不同表面处理方法的作用和效果.结果表明,采用水合及有机物封孔处理能够有效地封闭AZ91D镁合金微弧阳极氧化膜的微孔,使镁合金耐蚀性能显著提高.     

AZ91D镁合金微弧阳极氧化及表面处理研究

采用微弧阳极氧化技术在AZ91D镁合金表面获得多孔结构的氧化膜，用不同方法对所得氧化膜进行表面后处理以提高其防腐蚀性能．用扫描电镜和电化学方法对阳极氧化膜的形貌和防腐蚀性能进行了研究，比较了不同表面处理方法的作用和效果．结果表明，采用水合及有机物封孔处理能够有效地封闭AZ91D镁合金微弧阳极氧化膜的微孔，使镁合金耐蚀性能显著提高．     

消失模铸造AZ91镁合金材料特性

对消失模铸造AZ91镁合金的表面成分进行了测定和分析,研究表明,在消失模铸造镁合金表面形成了复杂的MgO-Al2O3-SiO2-无定型C粒子等组成的薄膜.由于该薄膜的存在,铸件的耐腐蚀能力与普通重力铸造或其他铸造方法得到的镁合金铸件相比有较大提高.同时对消失模铸造镁合金的力学性能的变化进行了研究,发现消失模铸造条件下的AZ91镁合金拉伸性能比金属型、石墨型铸造的低,比树脂砂型的略高.并通过进行热处理强化,消失模铸造镁合金的抗拉强度、硬度和延伸率大大提高,其中高温时效对于提高合金的屈服强度、抗拉强度及加工硬化率非常有效.