富铈混合稀土对压铸AZ81合金组织和性能的影响

为开发铸造性能优越、成本低廉、中温性能略有改善,并能满足摩托车曲轴箱服役环境的新型镁合金提供材料基础,通过往AZ81合金中添加富铈混合稀土,考查稀土对压铸镁合金AZ81组织和性能影响.结果表明:少量加入稀土能起晶粒细化和固溶强化作用;随加入量增大,稀土以晶界和穿晶条状脆性相存在,对合金强度的损伤作用大于强化作用.因此,压铸AZ81的常温和150℃抗拉强度和屈服强度随稀土加入量的增加先略有提高,然后持续降低;室温延伸率随稀土加入量增加而连续下降,对150℃温度下的延伸率无明显影响;但富铈混合稀土的加入显著提高合金的蠕变抗力.     

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。     

低Gd含量Mg Gd Y Zr Zn镁合金组织及性能

针对Mg Gd系镁合金含Gd量高,导致成本及比重增加,文中采用溶剂保护熔炼法制备Mg 6Gd 3Y 0.4Zr x Zn ( x =1,1.5,2)镁合金。经均匀化处理、热挤压及200 ℃时效处理制得试样,通过光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等对合金组织、力学性能进行研究。结果表明,与固溶态相比,经过时效处理后析出的第二相更细小、分布更均匀;Mg 6Gd 3Y 0.4Zr 2Zn合金T5态的抗拉强度和屈服强度分别为403 MPa和336 MPa,延伸率为7.0%,达到或接近含Gd量较高的Mg Gd Y系镁合金的综合力学性能。     

含Gd镁合金AZ81的组织和力学性能

通过组织观察和分析,结合室温和高温拉伸试验,研究了加入质量分数为1%～4%Gd对镁合金AZ81显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:加入适量的稀土元素Gd,可使AZ81合金的晶粒得到细化,减少β(Mg17Al12)相的数量,同时生成高熔点的粒状化合物Al2Gd相,从而改善合金的显微组织。随着Gd含量的增加,在室温(25℃)和高温(150℃)下,AZ81合金的抗拉强度和伸长率均先升高后降低,且在Gd质量分数为3%时取得最大值,抗拉强度分别为260 MPa和212 MPa。     

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。     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.     

AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究

在几种厚度的AZ31镁合金轧制板材上沿不同方向取样进行常温单向拉伸和压缩实验,研究了AZ31镁合金轧制板材的各向异性力学性能。基于晶体塑性理论,探讨了织构对金属板材宏观各向异性的影响。分析表明,轧制镁合金板材具有明显的各向异性力学性能及拉压不对称性。在轧制(RD)方向的抗压及抗拉屈服强度明显小于横向(TD),各个方向的抗拉屈服强度明显大于抗压屈服强度。不同轧制工艺对板材的力学性能影响较显著,主要表现在屈服应力不同和延伸率不同。基于实验结果与晶体塑性理论,本文从多角度分析了轧制工艺对AZ31镁合金各向异性力学性能及拉压不对称性行为的影响。     

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.     

超声表面滚压协同提高铸态AZ91镁合金的力学和腐蚀性能

镁合金具有低密度、高比强度等优势,是轻量化应用的优异结构材料。然而,相对于已经大规模工业应用的钢铁、钛合金和铝合金,镁合金铸件易腐蚀、绝对强度低、室温塑性差,成为限制其工业化应用的瓶颈。本文旨在采用超声表面滚压对铸态AZ91镁合金进行表面纳米化处理,以提高其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明超声表面滚压在铸态AZ91镁合金表面制备出梯度纳米结构和光滑表面（Ra 0.036 μm）。超声表面滚压使得AZ91铸态镁合金样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了55%和50%,表面硬度提高了24%,而断裂延伸率没有显著下降。超声表面滚压的AZ91镁合金样品在3.5wt% NaCl水溶液中具有良好的耐腐蚀性。与未处理样品相比较,浸泡1 h后超声表面滚压处理样品的腐蚀电流密度降低63%,浸泡24 h后腐蚀电流密度降低25%。强度和硬度的提高主要来源于梯度纳米结构,而腐蚀性能的提高主要源于表面纳米结构、光滑表面和残余压应力。     

稀土元素Nd和Dy对铸态ZK10镁合金组织及性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X线衍射分析及力学性能测试等设备和方法,研究稀土元素Nd和Dy对铸态ZK10镁合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:ZK10镁合金中分别加入Nd和Dy均能细化晶粒,且Nd和Dy同时加入的效果优于单一加入的效果,当同时加入质量分数为0.2%Nd和0.6%Dy时,合金的平均晶粒尺寸由原来的150μm细化至60μm,使ZK10合金的抗拉强度和屈服强度分别提高至191.0MPa和69.0MPa,伸长率达到16.6%,与未加入稀土的ZK10合金相比分别提高89%,43%和232%。     

Si和Sb对AZ31合金铸态显微组织和力学性能的影响

运用光学金相（0M）、扫描电子显微镜（SEM）结合电子拉伸实验研究了0～1．5wt％Si和0—1．5wt％Sb对AZ31合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：Si能够细化AZ31合金组织,但生成的Mg2Si相极易呈现汉字状形貌,降低合金的力学性能11而Sb的加入,可以改善Mg2Si的形貌,同时细化合金显微组织,有助于合金室温力学性能的提高。当AZ31合金加入0．5wt％Si和1．0wt％Sb后,力学性能达到最佳,在保证合金延伸率不变的情况下,抗拉强度达到185MPa,比AZ31合金提高了23．5％．     

挤压比对AZ31B镁合金组织和室温力学性能的影响

研究了不同挤压比对AZ31B镁合金显微组织?力学性能的影响?采用光学显微镜观察了挤压棒材显微组织,通过材料万能试验测试了拉伸和压缩性能,并配合扫描电镜观察了拉伸试样的断口处显微组织和形貌?结果表明,随着挤压比的增加,组织由部分动态再结晶向完全动态再结晶过渡;合金拉伸断口由混合断裂转变为明显韧性断裂,压缩断口由解理断裂转变为准解理断裂?大挤压比可以获得良好的综合性能和细致均匀的组织,抗拉强度为310MPa,屈服强度为200MPa,延伸率为14%,并且拉伸压缩不对称性得到缓解,有利于镁合金的二次塑性加工?     

AZ31镁合金热变形过程中的流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机和UTM5305实验机上以不同的变形条件对AZ31镁合金进行高温热变形试验,研究该材料在高温热变形过程中的真应力应变。研究结果证明:在变形过程中的AZ31镁合金的真应力随应变速率增大、变形温度降低而升高。在压缩变形过程中的真应力峰值、真应变和动态再结晶与拉伸变形过程相比有明显差异;该镁合金热变形过程中的真应力为用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其压缩拉伸变形激活能分别为132.38 kJ/mol和Q=255.26 kJ/mol.     

Si对快速凝固/粉末冶金(RS/PM) AZ91镁合金组织和性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金(RS/PM)法制备了Si增强的AZ91镁合金.研究了不同Si含量对AZ91镁合金的微观组织、室温和高温力学性能的影响.结果表明:随着Si含量的增加,合金中原位生成的Mg2Si颗粒逐渐长大.Si的加入显著提高了合金的室温和高温力学性能.室温下,当Si含量≤3%时,合金的抗拉强度随着Si含量的增加而提高,当Si含量增加至5%时,合金的抗拉强度大幅度降低.其中RS/PM(AZ91+3%Si)合金表现出最优异的室温力学性能:bσ高达472.36 MPa,σ0.2和δ分别达到329.76 MPa和4.70%.合金的高温抗拉强度(473 K)随着Si含量的增加而提高.     

AZ31镁合金的研究进展

综述了AZ31镁合金基本特征，讨论了主要合金元素对AZ31镁合金组织和性能的影响、AZ31镁合金的力学性能以及AZ31镁合金的晶粒细化、超塑性的研究现状，对AZ31镁合金的发展前景进行分析，指出应加强其成形技术、镁基复合材料和AZ31镁合金基础理论的研究．     

高挤压比下挤压工艺对AZ31B镁合金组织与力学性能的影响

研究了高挤压比条件下挤压温度、速度对AZ31B镁合金微观组织、力学性能的影响。采用光学显微镜观察了显微组织,拉伸试验测试了力学性能,并配合扫描电镜观察了拉伸试样的断口形貌。结果表明,高挤压比条件下,动态再结晶较为充分,少量晶粒长大,混晶组织消失。低温、高速挤压有助于晶粒细化,并使晶粒尺寸分布均匀,因而可获得高的抗拉强度、屈服强度以及良好的塑性。350 ℃,2 m/min条件下挤压,试样抗拉强度与延伸率最高,为336.5 MPa与 23%。低温、高速下的挤压试样的拉伸断口韧窝较深且细密,呈现明显的韧性断裂特征,而高温、低速的断口为混合断裂。     

Synergistic effect of Al and Gd on enhancement of mechanical properties of magnesium alloys

The effect of Gd/Al ratio on the properties of as-cast Mg-Gd-Al-Zn alloys was investigated by changing the chemical composition from that of AZ61 to GZ61. At the ratio of 1, the Al2Gd phase becomes predominant and Mg17Al12 is hardly seen in the microstructure. As a potent inoculant, the Al2Gd phase resulted in intense grain refinement and enhancement of strength, ductility and toughness. For instance, the tensile strength and elongation to failure of Mg-3Gd-3Al-1Zn alloy were enhanced by ~4% and 180% compared with those of AZ61 alloy, respectively. However, at high Gd/Al ratios, the Al2Gd phase was replaced by (Mg,Al)3Gd and Mg5Gd phases and very large grain sizes were achieved, which led to poor tensile properties and the appearance of cleavage facets on the fracture surfaces. Therefore, it can be deduced that the presence of Gd and Al, in appropriate amounts to reach Gd/Al ratio of ~ 1, is required for the achievement of grain refinement, good ductility, high strength, and the appearance of ductile fracture surfaces in the Mg-Gd-Al-Zn system. Conclusively, the Mg-Gd-Al-Zn alloys can be considered as a new class of structural magnesium alloy and it is superior to both AZ (Mg-Al-Zn) and GZ (Mg-Gd-Zn) series of alloys.