Y对高锌镁合金的拉伸蠕变行为的影响

采用扫描电镜,X射线衍射仪以及高温蠕变试验机等试验手段研究了Y含量对Mg-5.5Zn重力铸造镁合金抗蠕变性能和应力指数的影响.结果表明:随着Y含量的增加,Mg-5.5Zn合金中依次出现了Mg7Zn3,Mg3Zn6Y(I-相)和Mg3Zn3Y2(W-相)3种不同类型的强化相,而合金中第二相种类、体积分数发生变化,导致抗蠕变性不断提高.在同样的蠕变条件下,高熔点稀土相比低熔点Mg7Zn3相更能降低合金的稳态蠕变速率.Mg-5.5Zn-(0.7,1.5,3.5)Y(wt%)3种合金在175℃/50~60 MPa下的应力指数n分别为5.2,3.2和2.2,在200℃/50~60 MPa下应力指数n分别为11.0,3.8和2.9.Mg-5.5Zn-0.7Y合金在175℃/55 MPa和200℃/55 MPa条件下的蠕变机制分别为位错攀移和Power-Law方程失效.Mg-5.5Zn-(1.5,3.5)Y两种合金在175~200℃/50~60 MPa范围下的蠕变机制是位错粘滞运动.     

Mg-Zn-Al系变形镁合金的显微组织和力学性能

制备了成分基于Mg-(3-5)Zn-(1-3)Al的5种ZA系镁合金,并研究了合金在铸态和热挤压态的显微组织和力学性能.在ZA系列的铸态镁合金中,将zn含量(质量分数)固定在3%,提高Al含量,则第2相由致密的共晶相ε(Mg51Zn20)变成呈典型的离异共晶形貌的T(Mg32(Al,Zn)49)相.在ZA31基础上增加Zn含量没有引起合金显微组织中组成相发生变化,但中间相ε的体积分数增加.在280 ℃温度下的热挤压过程中,合金发生了动态再结晶,组织显著细化,且铸态组织中出现的中间相大部分溶入α-Mg基体.ZA系合金铸锭热挤压后,合金的强度和塑性均得到大幅度改善,其中合金ZA51具有最好的强度和塑性的匹配.结果表明ZA系合金具有良好的热加工性能.     

Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能. 随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.     

Mg-(1-4)Ce合金的组织和性能

为分析稀土元素Ce对镁的组织和性能的影响,在纯镁中分别加入1%~4%的Ce制备了Mg-(1-4)Ce系列合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机对铸态合金的显微组织、相组成、拉伸性能和抗蠕变性能进行了研究.实验结果表明:Mg-(1-4)Ce合金的铸态组织由α-Mg基体和沿晶界分布的共晶(α-Mg+Mg12Ce)组成,随着Ce含量的增加,晶界处的共晶组织数量逐渐增加,分布也由离散点状转变为网状;随Ce含量的增加,铸态Mg-(1-4)Ce合金的抗拉强度和屈服强度都逐渐增大,而塑性逐渐降低;合金的强度随温度的增加而下降,但下降的幅度不大,表现出较好的高温稳定性,而延伸率则随温度增加明显上升;铸态Mg-(1-4)Ce合金表现出良好的抗蠕变性能,Mg-4Ce铸态合金的稳态蠕变速率为1.55×10-9s-1.     

Mg-Zn-Al合金的组织稳定性与力学性能

采用金相分析、DSC分析和拉伸测试等手段研究了铝含量对Mg-6Zn合金显微组织、凝固特性和力学性能的影响.结果表明,Mg-6Zn-2Al合金晶粒相对细小,具有最佳的强度与塑性组合;Mg-6Zn-6Al合金中晶界处存在接近连续分布的粗大鱼骨状金属间化合物Mg17Al12相,导致合金抗拉强度和塑性下降.长时间退火试验表明,Mg-6Zn-2Al具有较高的组织稳定性.因此,Mg-6Zn-2Al合金是Mg-Zn-Al系合金的一个较佳成分组合.     

Zr含量对医用Mg-5.5Zn-0.15Ca合金组织和性能的影响

在专用熔剂覆盖和氩气保护下制备Mg-5.5Zn-0.15Ca、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.5Zr、Mg-5.5ZnCa-0.6Zr、Mg5.5Zn-0.15Ca-0.7Zr、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.8Zr镁合金.采用光学显微镜、X射线衍射仪、室温力学测试设备对合金的显微组织与力学性能进行分析,研究Zr元素对热处理前后合金晶粒大小及铸态力学性能的影响.显微组织观察表明:Zr能显著地细化Mg-5.5Zn-0.15Ca合金的晶粒,随Zr元素含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均得到较大提高.     

Ca对医用Mg-4Zn合金轧制板材组织与性能的影响

采用金相分析、扫描电镜分析和拉伸测试等手段研究了Ca含量(质量分数0.3%,0.6%和0.9%)对高应变速率轧制Mg-4Zn基合金板材显微组织、力学性能和耐生体腐蚀性能的影响.结果表明:加入Ca可以细化Mg-4Zn合金的动态再结晶晶粒,导致合金中残余第2相的含量增加和尺寸增大,并提高其抗拉强度和屈服强度.其中,Mg-4Zn-0.9Ca合金的抗拉强度和屈服强度分别为300 MPa和278 MPa,比基体合金分别提高了12.4%和68.5%.然而,合金的耐腐蚀性能和剩余抗拉强度随着Ca含量的增加而下降,可归因于合金中残余第2相含量的增加以及尺寸增大.Mg-4Zn合金板材中第2相比较细小、分布均匀,倾向于均匀腐蚀,在0.9%NaCl溶液中浸泡7d的平均腐蚀速率为0.80mg/(cm~2·d),浸泡7d,15d后的剩余抗拉强度分别为217 MPa和205 MPa.     

Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和高温蠕变性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和高温蠕变试验机等实验手段研究了碱土元素Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:在AM80合金中复合添加0.2%Sr和0.5%~2.5%Ca,Ca、Sr元素可逐步细化合金的铸态组织,Ca原子与Al原子优先结合在晶界处生成了高熔点相Al2Ca,抑制了低熔点相-βMg17Al12的形成.AM80合金在高温蠕变过程中,-βMg17Al12相在晶界处存在连续析出和非连续析出2种形式.-βMg17Al12相非连续析出并且垂直于晶界,造成合金蠕变性能较差.当在合金中复合添加Ca,Sr后,高熔点相Al2Ca是主要的晶界强化相,替代低熔点的-βMg17Al12相,从而减少-βMg17Al12相的非连续析出,抑制了晶界滑动,改善了合金的高温蠕变性能.当Ca质量分数增加到2.5%时,合金的高温蠕变性能最优.     

挤压变形对Mg-2.5Zn-0.5Ca合金组织与性能的影响

通过真空感应熔炼铸造法制备Mg-2.5Zn-0.5Ca合金,并对该合金铸态和挤压态试样分别进行显微组织、力学性能及断口形貌的对比分析.结果表明:经挤压变形后该合金发生动态再结晶,晶粒及Ca2Mg6Zn3沉淀相得到显著细化.挤压后屈服强度达222MPa,增大幅度高达204%,抗拉强度提高到291MPa.延伸率从铸态的11.5%上升至26%,经挤压变形后合金的断裂机制发生由脆性向韧性的转变,Ca2Mg6Zn3沉淀相为该合金的主要强化相.     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

Al含量对AJC镁合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-4Al-2Sr-1Ca合金为基体,在提高合金中Al含量的基础上,配制了不同成分的几种Mg-(4-7)Al-2Sr-1Ca合金.研究了Al含量对Mg-Al-Sr-Ca合金显微组织和力学性能的影响.研究发现,Mg-4Al-2Sr-1Ca合金的主要组成相为α-Mg,沿枝晶界分布的Mg2Ca α-Mg共晶相、Mg-Al-Sr三元相及晶内Al2Ca颗粒相.当Al元素质量分数增大到5%～6%时,合金中出现了(Mg,Al)2Ca相;进一步增大Al元素质量分数至7%,另一种新相Al4Sr相也被观察到.随着Al含量的增大,合金的强度和塑性在室温和高温下都有所上升.在175℃/70MPa和200℃/70MPa下,Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金表现出了比其他合金更好的高温抗蠕变性能.     

MgZnCa合金的组织结构和力学性能分析

通过铜模吸铸法制备直径为3mm的Mg-Zn-Ca三元共晶合金,按成分比例配制的合金分别为Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26.利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、微机控制电子式万能试验机和扫描电子显微镜(SEM)对MgZnCa合金的组织结构、力学性能和断口形貌进行研究.结果表明:Mg72Zn15Ca13、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金形成非晶相和晶体相共存的复合材料,Mg62Zn36Ca2形成纯晶体;其中强度最高、塑性最好的是Mg14Zn22Ca64,其强度和塑性应变分别为548MPa和0.9%;对于该合金系,强度随结晶度降低而升高;压缩断口形貌显示,Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金均为脆性断裂.     

Ca 和Sr 对AE42 合金蠕变性能的影响

研究了碱土元素Ca和Sr对AE42耐热镁合金蠕变性能的影响.试验结果表明,铸态AE42合金中的显微组织由α-Mg基体、针状的Al11La3相和少量粒状的Al2La组成.在175℃, 70MPa的蠕变条件下,针状的Al11La3相分解成为Al2La和Mg17Al12,导致AE42合金蠕变性能的急剧下降.在AE42中加入Ca和Sr后,针状的Al11La3逐渐被Al2Ca相和Al4Sr金属间化合物以及少量Al2La取代,分布在晶界的Al2Ca相和Al4Sr相具有很高的热稳定性,使合金的蠕变性能得到了极大的提高.     

Al,Ca元素对镁合金显微组织及蠕变性能的影响

研究了不同含量Al,Ca元素对镁合金显微组织及蠕变性能的影响.能谱分析(XEDS)、金相显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察表明,Al是镁合金中β相的组成元素,镁合金中晶界处β相Mg17Al12随Al含量的增加而增加,呈网状分布的Mg17Al12相分布越均匀加入碱土元素Ca后Mg17Al12转化为Al2Ca,强化相颗粒Al2Ca有效地阻滞了位错沿晶界的攀移和滑移,提高了镁合金的高温抗蠕变性能.     

热浸Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层的组织与耐腐蚀性

对比研究热浸镀Zn-0.5Al-1.5Mg、Zn-2Al-1.5Mg和Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si合金镀层组织与耐腐蚀性。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分析了合金镀层的组成相和显微组织,用全浸腐蚀试验和中性盐雾试验表征了合金镀层的耐腐蚀性能。结果表明:Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层主要由Zn相、Al相和Mg Zn2相组成;合金镀层主要含有Zn+Mg Zn2二元共晶组织和Zn+Al+Mg Zn2三元共晶组织;Al和Si有细化镀层晶粒作用,添加Si能提高Zn-Al-Mg-Si合金镀层的耐腐蚀性能。     

Zn含量对Mg-0.6Zr合金力学性能及阻尼性能的影响

采用金相分析、拉伸试验、动态机械热分析等方法研究了不同含量Zn对Mg-0.6Zr合金力学性能及阻尼性能的影响.结果表明,加入微量Zn后,Mg-0.6Zr合金的强度和伸长率都得到提高,且强度随Zn含量的增加而增大,而伸长率而随Zn含量的增加变化不大;阻尼性能有所降低,且随Zn含量的增加而降低,这是由晶粒细化和溶质原子增多所导致的结果.     

面向生物医用的镁合金成分及凝固组织研究

通过对镁合金铸锭后显微组织的观察,结合SEM能谱分析,研究了Ca,Mn元素对镁合金组织的影响.研究发现,Mg-2.0Mn的显微组织是由基体组织(α-Mg)和点状析出的组织(α-Mn)组成;Mg-0.5Ca的显微组织是由(α-Mg)基体组织和非平衡结晶形成的Mg2Ca相组成.Ca,Mn对镁合金的组织均有细化作用,当同时加入Ca,Mn合金元素时,镁合金的显微组织会更加细小,晶粒趋于均匀圆整,同时第二相颗粒减少.其原因是:Ca提高了Mn与镁合金的润湿性,提高了Mn的溶解与扩散能力,温度降低Mn原子从合金中析出,为合金凝固提供了大量的晶核.     

Mg，Ca元素对可降解Zn合金组织性能影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学显微镜、室温拉伸和浸泡失重法研究了挤压态纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa(x=0,0.06,0.15,0.3)(质量分数)合金微观组织、力学性能和体外降解速率.结果表明:200℃挤压后,纯Zn晶粒尺寸达到100μm;Zn-0.2Mg-xCa合金中晶粒尺寸均维持在15~20μm之间,并存在第二相Mg₂Zn₁₁和CaZn₁₃.随着Ca含量增加,CaZn₁₃含量逐渐增加,且当Ca质量分数达到0.15%以上时CaZn₁₃尺寸达到15~50μm.纯Zn的屈服强度和延伸率分别为64MPa和14%,Zn-0.2Mg-xCa合金随着Ca含量增加屈服强度由180MPa提高到约200MPa,延伸率则逐渐由18%降低到6%.纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa合金在SBF溶液中降解速率维持在0.05~0.15mm·a^-1,而且随Ca的添加降解速率略有降低.     

Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能

通过调整Mg—Zn—Al系合金中Al和Zn的含量及比例,研究了其组织和力学性能变化规律．Mg—Zn—Al系合金组织由α-Mg基体和β相(Mg17Al12)、MgZn相、T相(Mg32(Al,Zn)49)组成．AZ51合金具有最高的常温抗拉强度,但屈服强度较低：AZ95和AZ55合金同时具有较好的常温抗拉强度和屈服强度．合金元素较少的合金高温强度低,合金元素多的合金强度高,AZ95合金具有良好的高温抗拉强度和屈服强度．常温和高温下,Mg—Al—Zn合金的塑性均随合金元素的增加而降低．     

Nd对含堆垛层错的铸态Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金组织和力学性能的影响

镁合金以其高比强度、高比刚度、低密度等优点在航空航天、交通运输等领域显示出越来越大的潜力。但在实际使用过程中,镁合金仍存在塑性差、绝对屈服强度偏低、拉压不对称等问题。为了研究稀土元素Nd对镁合金显微组织和力学性能的影响与强化机制,本文以Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金为研究对象,分别添加0, 0.5wt%, 1wt%的Nd元素。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、透射电镜和XRD研究Nd对Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金显微组织的影响,通过拉伸试验机、纳米压痕仪和显微硬度计测试了合金的力学性能。结果表明:显微组织主要由α–Mg基体、共晶相和堆垛层错(SFs)组成;Nd的加入对晶粒细化和组织均匀化起着重要作用。随着Nd添加量的增加,合金的拉伸屈服强度和显微硬度增加,压缩屈服强度降低,导致合金的反向拉压不对称性减弱。当Nd含量为1wt%时,合金的力学性能最好,其抗拉强度和抗压强度分别达到194 MPa和397 MPa,压缩屈服强度和拉伸屈服强度比值降低为1.05。