离心铸造Zn-Al-Mg-Si合金及其自生表面复合材料

采用热模金属型工艺，离心铸造Zn-27Al-9．8Mg-5．2Si和Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金，获得了内层聚集大量块状初生Mg2Si、少量初生Si，中层不含初生Mg2Si、Si，外层含有初生Mg2Si、Si的自生表面复合材料．考察了成分、模具温度、转速、变质处理对离心铸造Zn-Al-Mg-Si合金组织和结构的影响．结果表明，Zn-27Al-9．8Mg-5．2Si合金自生复合材料内、外层的厚度比Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si的厚度厚，初生Mg2Si的数量更多；随着转速增加，Zn-Al-6．3Mg-3．7Si合金自生复合材料的内层厚度增加，外层厚度减少；Na盐变质能够细化晶粒和初生Mg2Si，使初生Mg2Si分布更均匀，使初生Si团球化．最后分析了复合材料的成形过程．     

稀土Ce对Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd合金微观组织和细化行为的影响

研究了稀土Ce添加量对Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中间合金微观组织和细化行为的影响,结果表明:Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中间合金基体上分布着条状的TiAl_3相,径向尺寸为10-200μm,轴向尺寸为30-40μm;当Ce加入量为0.5%时,Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中的TiAl_3相尺寸明显降低,并随着Ce含量增加,TiAl_3相尺寸进一步降低,当Ce加入量增至1.5%时,细化剂中的TiAl_3颗粒相变得更加细小,并在轴向上发生离断;与Al-5Ti相比,Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd-1.5Ce对Al-7Si合金的α-Al细化更显著,并对合金中的共晶硅也有细化作用.     

La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)M_x(M=Si,Zn;x=0～0.5)储氢合金的相结构与电化学性能

研究Si和Zn元素分别部分替代Ni后合金La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)的微观组织及电化学性能.X射线衍射(XRD)结果表明, La0.75Mg0.25Ni3.5-xSix合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaMgNi4型相组成,随着Si含量增加,CaCu5型相明显增加.La0.75Mg0.25Ni3.5-xZnx合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaNi3型相组成.随着Zn的增加,合金中Ce2Ni7型相逐渐减少,CaCu5型相和LaNi3型相则相应增加.电化学实验表明,2种元素的加入均使得合金的高倍率放电性能下降;Si的加入降低了合金最大放电容量和交换电流密度,但活化次数也随之减少,电化学循环稳定性提高.Zn元素的加入,对合金最大放电容量影响较小.     

热处理对Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金组织及力学性能影响

利用带有EDS的电子显微镜和X射线衍射仪分析了铸态和热处理后的Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金的组织特征并测试铸态和热处理后合金常温、高温(150℃)力学性能,结果表明:合金中强化相为Mg2Si和Al2Ca;铸态下Mg2Si由于Ca的变质作用呈有不闭合孔洞的多边形,Al2Ca大多以不连续骨骼状共晶出现;经热处理后,Mg2Si基本没有变化;不连续骨骼状共晶组织消失并析出块状、颗粒状Al2Ca,且随T6处理中时效时间增长析出量越来越多并有聚集生长趋势;T6(420℃×24h+200℃×24h)处理为Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金的最佳热处理工艺,此时力学性能最佳;强化相Al2Ca的形貌及分布对于Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金高温力学性能的影响较对常温力学性能的影响更为明显.     

Mg-(6～8)A1-0.7Si合金的组织和力学性能分析

通过金相观察、扫描电镜、X衍射分析和拉伸实验等方法,研究了Mg-(6~8)A1-0.7Si合金的铸态组织和力学性能.研究结果表明:添加了少量Sb和RE的Mg-(6~8)%A1-0.7%Si的铸态组织主要由α-Mg基体、Mg17A l12相、Mg2Si相、Mg3Sb2相和少量针状A l4Si2Mn2Y相组成,并且随着A l含量的增加,试验合金组织中的Mg17A l12相增多,共晶析出物变得更加连续.同时,力学性能的测试结果表明:A l含量变化对于试验合金抗拉强度、屈服强度和延伸率的影响呈现出不同的变化规律.     

Mg-（6～8）Al—0．7Si合金的组织和力学性能分析

通过金相观察、扫描电镜、X衍射分析和拉伸实验等方法，研究了Mg-（6～8）Al-0．7Si合金的铸态组织和力学性能．研究结果表明：添加了少量Sb和RE的Mg-（6～8）Al-0．7%Si的铸态组织主要由α—Mg基体、Mg17Al12相、Mg2Si相、Mg3Sb2相和少量针状Al4Si2Mn2Y相组成，并且随着Al含量的增加，试验合金组织中的Mg17Al12相增多，共晶析出物变得更加连续．同时，力学性能的测试结果表明：Al含量变化对于试验合金抗拉强度、屈服强度和延伸率的影响呈现出不同的变化规律．     

电磁分离法制备原位Al/Mg2Si功能梯度复合材料

用电磁分离技术(EMS)制备了原位Al/Mg2Si功能梯度复合材料(FGMs)，并采用复合盐变质剂对初生Mg2Si增强相进行细化和变质.实验结果表明，制备的圆棒状复合材料在近外壁区域形成φ(Mg2Si)=17.5％相偏聚层，提高了表面硬度.电磁力参数、铸型温度场和铸型尺寸是影响增强颗粒分布的主要因素.通过控制外加磁场的电磁力参数和温度场，可实现复合材料中φ(Mg2Si)在径向呈既定的梯度规律变化.相同条件下，铸型内径越大，复合材料内部区域的增强颗粒所占比例就越高，增强颗粒的分布就越分散.     

过剩硅含量对Mg2 Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2Si/Al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2Si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增加而增加;当过剩硅的含量增加到16%时,初生硅的平均尺寸没有发生明显变化,规则生长的α-Al树枝晶不断破裂,变得圆整;初生硅依附或包围初生Mg_2Si生长.当初生Mg_2Si和初生硅同时存在时,磷对初生Mg_2Si的变质效果优于其对初生硅的变质效果.干滑动试验发现,在恒定的载荷、滑动速率以及磨损距离下,随着过剩硅含量的增加,Mg_2Si/Al复合材料的磨损失重逐渐减小.     

Nb变质剂对过共晶Fe-4.5B-1.0C合金组织细化的影响

借助扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,研究了Nb铁变质剂对过共晶Fe-4.5B-1.0C合金显微组织的影响。该合金的主要物相为α相、初生Fe2B和少量的Fe3(C,B)。在Nb变质合金凝固伊始,钢液中的铌和碳生成大量的NbC。Nb对初生Fe2B细化效果非常显著,在含量仅为0.3%时就使初生Fe2B尺寸由未变质处理的81.4μm减小到23.9μm。在铌含量超过0.3%时,变质效果减退。初生包晶Fe3(C,B)数量因Fe2B尺寸细化急剧增多,又随变质剂的增加逐渐减少,并在Nb含量为1.2%时完全消失。     

Ca对Mg-12Al-12Zn-2Si合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X-ray衍射仪、带能谱分析的扫描电子显微镜等手段研究了Ca对Mg-12Al-12Zn-2Si合金组织和力学性能的影响。结果表明:加入Ca元素后合金中生成了弥散分布的Ca Si2相,可作为Mg2Si相异质形核的核心,将块状和条棒状的Mg2Si颗粒变为细小的多边形块状。当Ca含量为0.5%(质量分数)时,合金中Mg2Si颗粒较细小且弥散分布,此时,合金的室温及高温力学性能达到最大。     

机械合金化合成Mg-La-Ni系合金的相结构

采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热分析等方法研究了机械球磨及热处理对Mg-La-Ni系Mg-59%LaNi5和Mg-63%LaNi5合金的组织形貌及热稳定性的影响.研究结果表明:经转速为280 r·min-1球磨250 h后,Mg-La-Ni系合金主要由镧、镁、镍等非晶和Mg2Ni(Mg-59%LaNi5)或MgNi2(Mg-62%LaNi5)纳米晶组成;大多数粉末呈球形或近球形,Mg-59%LaNi5和Mg-62%LaNi5合金颗粒直径分别为0.10～15.20 μm和0.05～13.90 μm,其中,Mg-59%LaNi5和Mg-62%LaNi5分别约有87%和90%的颗粒直径为0.50～2.00 μm;经763 K保温35 d后,Mg-59%LaNi5的相组成由热稳定性较强的Mg2NiLa,Mg2Ni和Mg17La2组成;Mg-62%LaNi5合金由热稳定性较强的Mg2NiLa,Mg2Ni和MgNi2相组成,其平均晶粒尺寸分别为26.9 nm和25.3 nm.     

淬火转移时间对AA357铝合金力学性能与微观组织的影响

采用OM、DSC、SEM与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s延长至49 s,A357铝合金经T6热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa与12.4%降低至320 MPa、254 MPa与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25μm,平均宽度为5~10μm,当淬火转移时间超过35 s后,初生与共晶Si相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg与Si元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg2Si强化相长度约为0.2~1μm,宽度为0.02~0.08μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg2Si强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

变质处理对ZA84合金显微组织的影响

研究了Al5TiB、RE对Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金显微组织的影响.结果表明:Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由Mg相、(Al2Mg5Zn2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相组成.加入Al5TiB、RE变质剂,合金晶界上三元相的形态由半连续网状改变为颗粒状,三元相的分布逐渐变得弥散而均匀,且可以显著细化合金的铸态组织,晶粒大小由120～130μm减少到30～50μm.     

时效处理对Mg-4Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、静态浸泡及电化学测试手段研究了时效处理对高应变速率轧制Mg-4Zn合金板材微观组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:轧制态Mg-4Zn合金组织由细小均匀的动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为3μm,合金内部析出相分布不均匀,局部区域存在位错;预时效(70℃/10 h)处理后合金内部析出大量GPI区(长度3～10 nm,宽约2～3个原子间距)和球状GPII区(直径4～10 nm);70℃/10 h+160℃/2 h时效处理后合金内部位错密度显著降低且析出相分布更为均匀;Mg-4Zn合金在Hank's溶液中的腐蚀形式为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合;随着时效时间的延长,其耐腐蚀性能呈现先升高后降低的趋势.时效2 h时合金的耐蚀性达到最佳(平均腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,腐蚀膜厚约6.3μm,腐蚀电位为-1.41 V,腐蚀电流密度为11.8μA/cm2),可归因于时效后位错密度降低、析出相分布更为细小均匀.     

电磁场对Al-Mg/Al-Si复合界面析出相的影响

为了给液固相复合界面控制提供理论支持,研究了在电磁离心铸造复合轧辊中电磁场对液固相双金属复合界面的影响.采用离心铸造法制备Al-Mg/Al-Si双金属复合管,在液固相复合过程中施加电磁场,并利用扫描式电子显微镜、 X射线衍射、电子探针微区分析的方法分析复合界面.结果表明:与未施加磁场时相比,施加磁场后界面区域内的物相组成没有发生变化,但是界面内新析出的初生Mg2Si相尺寸显著减小,边角钝化,并且在径向上共晶Mg2Si相与初生Mg2Si相的分布更加趋于均匀.     

微量Fe、Ni和Ti复合对Al-20Si合金微观组织及其性能的影响

Fe、Ni和Ti元素以AlFeNiTi中间合金的形式添加,AlFeNiTi中间合金（原子比1∶1∶1∶1）通过真空电弧熔炼炉进行熔配,研究中间合金添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,质量分数）对Al-20Si合金中Si相、α-Al和力学性能的影响．结果表明：当Al-20Si合金中添加2.0%AlFeNiTi中间合金时,初生Si的形貌由粗大不规则块状和五瓣星状变质为细小规则的块状,其平均尺寸从未变质时的91μm减小到40μm,减小56.1%;共晶Si形貌从粗大的针片状变质为边缘钝化的细小粒状,而且α-Al的二次枝晶显著减小,形貌由粗大树枝晶细化为蔷薇状组织．合金的抗拉强度由129 MPa（未变质合金）增加到182 MPa(2.0%AlFeNiTi变质),增加了41.1%,延伸率由0.8%提高到1.43%,提高了78.7%.     

低放热体系Al/Mg_2Si复合材料的活化燃烧合成

通过添加韧性相Al来改善金属间化合物Mg2Si的脆性,采用机械活化与热学活化相结合,制备低放热反应体系的Al/Mg2Si复合材料.通过SEM、XRD观察分析产物的物相组成与形貌特征.结果表明,产物主要物相为Mg2Si及部分Al、Si和MgO2等.随着球磨时间延长、预热温度升高,燃烧合成反应易于进行;随着Al质量分数的增加,燃烧合成反应的预热温度下降.     

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-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn铝合金薄板在固溶处理过程中的组织转变

通过XRD,OM和TEM组织观察、织构测定等方法研究了冷轧Al-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn铝合金汽车车身板在固溶处理过程中其合金相、晶粒、织构组态的变化.结果表明:Al-1.3Si-0.7Mg-0.7Cu-0.3Mn合金冷轧薄板中存在Al9Fe0.84Mn2.16Si,Al95Fe4Cr和Al6Mn不可溶合金相及Al1.9CuMg4.1Si3.3和Mg2Si可溶合金相;尺寸小于1μm的可溶合金相在540℃盐浴固溶中保温12 min以上即可全部溶入基体;冷轧薄板在540℃固溶保温2 min即可完成再结晶,形成{001}〈310〉和{110}〈113〉再结晶织构,其中以{001...     

Sb变质对原位Mg_2Si/AZ91复合材料组织的影响

Mg_2Si颗粒增强镁基复合材料中Mg_2Si是粗大的长条状,严重降低其力学性能。加入微量Sb元素可细化Mg_2Si增强相,但是Sb在Mg_2Si/AZ91复合材料中的细化机理尚不明确。为此,采用原位铸造的方法研究了不同Sb含量对Mg_2Si/AZ91复合材料微观组织的影响。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪观测了不同Sb含量的Mg_2Si/AZ91复合材料中Mg_2Si的尺寸和形貌,并探究Sb元素细化Mg_2Si的机理。采用Image-Pro Plus软件统计了Mg_2Si颗粒的平均尺寸以及形状因子的变化。实验结果表明:添加Sb后基体中汉字状的共晶Mg_2Si消失,且初生Mg_2Si的平均尺寸不断降低,当Sb的质量分数为2%时,初生Mg_2Si颗粒尺寸细化至13.8μm(降低80.1%),分布更均匀;随着Sb含量增加,Mg_2Si形状因子越来越趋向于1,形貌由粗大的树突状、长条状转变成细小的多边形;在凝固过程中,Sb富集在Mg_2Si固液生长界面前沿,降低了初生Mg_2Si的实际析出温度和Mg_2Si与熔体的界面张力,提高了过冷度,增大了Mg_2Si的形核率。同时,富集在Mg_2Si表面的Sb毒化了Mg_2Si的生长步骤,Mg_2Si各向同性生长,形貌得到改善。