硅含量和浸镀温度对Zn-6%Al-3%Mg镀层表面层组织的影响

将纯铁片在不同硅含量和不同温度的Zn-6%Al-3%Mg(ZAM,质量分数)合金熔池中浸镀60 s,制备各种热浸镀ZAM合金镀层。采用DTA测试不同硅含量ZAM镀锌合金的开始凝固温度,利用扫描电镜、能谱仪和X线衍射仪等仪器观察分析各种合金镀层的表面组织。研究结果表明:硅元素的加入使镀层表面组织中粗大树枝状富Al相发生明显的细化,且硅含量越高树枝晶越细小;随着硅含量的增加,树枝状富Al相的体积分数下降,Zn/Al/Mg Zn2三元共晶组织体积分数增加;硅的加入使η-Zn相和Mg Zn2相在镀层表面组织中消失,同时镀层表面组织中出现了Mg_2Si颗粒。纯铁片在Zn-6%Al-3%Mg-0.1%Si熔池中浸镀60 s时,随着浸镀温度升高,镀层表面中的树枝状富Al相明显粗化,且其体积分数明显减少,在530℃浸镀后镀层中出现异常表层组织。     

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。     

镀层合金与碳钢基底的电偶腐蚀研究

【目的】为寻求钢基底最佳抑制电偶腐蚀的热浸镀层材料,研究2种镀层合金与碳钢组成的电偶是否发生危害极大的极性逆转现象。【方法】选择Zn-55%Al-1.6%Si合金和Zn-5%Al-0.2%RE合金,分别与碳钢组成耦合电极,测试其在天然海水及不同浓度Cl-介质中的电偶电流等。【结果】海水体系以及Cl-浓度为0.005%,0.01%,0.5%体系中,2种镀层合金与碳钢组成的电偶均未出现极性逆转现象。对于同一种镀层合金与碳钢组成电偶,其偶合电流在不同浓度的Cl-中电流值不同,随着Cl-浓度的增加,其偶合电流也增加。【结论】钢基底热浸镀Zn-55%Al-1.6%Si合金或Zn-5%Al-0.2%RE可以有效抑制电偶腐蚀。     

Zn-Ni-Al合金热浸镀件组织和耐蚀性能的研究

为探索不同成分的Zn-Ni-Al合金热浸镀件组织和耐腐蚀性能关系,了解微量铝对不同镀层组织、厚度和耐腐蚀性的综合影响规律,设计了4组Zn-0.10%Ni-x Al(x=0,0.08,0.12,0.15 wt.%)熔池合金对Q235钢进行热镀锌,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等技术对4种镀件镀层微观组织和合金成分进行观察和分析,并通过精密型盐雾试验机对其腐蚀速率进行测定和比较。实验结果表明,当锌液成分中含有0.08~0.15 wt.%Al时,镀层表面光亮美观,生成由δ(Fe Zn9)过渡层和η(Zn)锌层组成的致密镀层组织。Al含量在0.00~0.08 wt.%时,过渡层厚度呈现快速增大规律,Al含量在0.08~0.12 wt.%时,过渡层厚度出现减小趋势,而Al含量在0.12~0.15 wt.%时,过渡层厚度缓慢上升,而η(Zn)锌层厚度则表现为与过渡层厚度相反的变化规律。过渡层厚度越大,镀件的腐蚀速率越小,厚而致密的δ(Fe Zn9)过渡层对钢材的防护更有效。     

高压凝固Al—17Zn-1．5Mg合金组织与显微硬度

利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计对常压及6GPa高压下凝固的Al-17Zn-1．5Mg合金的组织和显微硬度进行了研究。结果表明,Al-17Zn-1．5Mg合金在常压凝固条件下,由α-A1相和MgZn2相组成,其中α—Al相长成粗大的枝晶,大量针状第二相位于枝晶间位置,相互连接形成网络状。当该合金在6GPa高压下凝固时,枝晶组织显著细化,第二相尺寸减小、数量减少,形态变成点粒状。合金高压凝固后,显微硬度增加了21％。     

Al-2Ti变质处理对Zn-6Al-3Mg合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜、万能电子试验机和HVS-5Z/LCD维氏硬度计观察与测试变质处理Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织与力学性能,研究Al-2Ti变质剂加入量和变质温度对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当变质温度为500℃,Al-2Ti变质剂加入量为0.5%(质量分数)时,Zn-6Al-3Mg合金组织中初晶Al-fcc相呈细小颗粒状,其体积分数最小,初晶MgZn_2相消失,Zn/Al二元和Zn/Al/MgZn_2三元共晶体的体积分数最多;当变质剂加入量为0.5%,变质温度为500℃时,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度和伸长率最高,合金的综合力学性能最好。     

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．     

热海水中热浸镀用锌及锌铝合金的电化学性能

为了定量比较不同热浸镀层用金属(或合金)在热海水中对钢铁基体的阴极保护作用,参照国标GB/T 17848-1999的要求对几种典型的热浸镀用锌及锌铝合金测试了50℃条件下的恒电流性能,计算了电流效率,观察了腐蚀产物脱落情况及腐蚀均匀性,并据此评价了它们的电化学保护性能.结果表明:Zn的电化学性能最好,Zn-55Al-1.6Si合金的电化学性能最差,Zn-5Al-0.1RE,Zn-5Al-0.5Mg,Zn-6Al-3Mg,Zn-11Al-0.2Si-3Mg,Zn-25Al-0.2Si-0.2Mg和Zn-25Al-0.2Si-0.2RE合金介于二者之间.     

Al含量对Zn—Al合金超塑性的影响

用恒载荷和恒夹头速度蠕为法研究了Zn－2．5Al、Zn－5Al和Zn－10Al合金的超塑性。研究表明，Zn－5Al共晶合金的超塑性优于亚共晶合金Zn-10Al及过共晶合金Zn－2．5Al，其优异的超塑性来源于细密的层片状共晶组织（α－β）。Zn－5Al合金的组织全部为（α＋β）共晶体，变形抗力低，晶界滑移均匀；Zn－10Al合金的α／β界面较Zn－5Al的少，超塑性也不如Zn－5Al的好；Zn-2.5Al合金的组织为（α＋β）＋β，（α＋β）共晶体主要包含α／β界面，超塑变形时易滑移，先共晶的β相包含β／β界面，超塑变形时不易发生滑移。随着拉伸速度的减小，合金的流变应力减小，延伸率增大。轧制变形量的合金，其超塑性也好。     

热浸Zn-Ni-V合金镀层氧化行为的研究

研究了热浸镀纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层在350℃的恒温氧化行为。采用SEM、OM、EDS、XRD等分析了镀层氧化前后的表面、截面形貌及相组成。结果表明,Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层可以有效地抑制Fe-Zn反应和ζ相层的超厚生长。经氧化150h后,纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V表层由ZnO和FeZn8.87两相组成。各镀层氧化动力学曲线主要为抛物线类型。在氧化过程中,纯Zn镀层形成大量的孔洞,氧化增重速率快;而Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层组织较致密,具有更优的抗氧化性能。     

锌铝池中Si含量对渣相形成的影响

采用Thermo-Calc软件分别计算硅在不同温度Zn-50%Al-xFe-ySi (原子数分数)熔池液相中的溶解度及不同温度Zn-30%Al-2%Fe-xSi (质量分数)熔池中开始形成τ5渣相和FeAl3渣相消失时该熔池中硅含量,采用平衡合金法测定Zn-50%Al-xFe-ySi合金液相中硅的溶解度和不同硅含量的Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金的相平衡关系.当温度分别为540、560、580、600和620℃时,硅在Zn-50%Al- xFe- ySi体系液相中的溶解度(原子数分数)计算值分别为0．82%、0．95%、1．11%、1．28%和1．47%,实验结果与计算结果吻合很好.当熔池温度分别为580、600和620℃时,在Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金中刚开始出现τ5相时所对应硅质量分数的计算值分别为0．6%、0．72%和0．84%,发生FeAl3相消失对应的锌池中硅质量分数的计算值分别为1．12%、1．22%和1．34%,实验结果与计算预测结果基本一致.     

铸造1060/AZ31包铝镁合金界面结构与显微组织

为探索和改善轧制包铝镁合金板的界面结合状况,用气体保护铸造法制备了1060铝板包覆AZ31镁合金铸锭．借助金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等分析方法,研究了复合铸锭芯材及界面的显微组织和相结构,并进行了硬度测试．发现AZ31镁合金芯材组织由α-Mg基体以及沿晶界分布的不连续网状α-Mg＋p＋Mg17A112共晶体组成,是一种典型的铸造离异共晶组织．铸造包铝镁合金锭界面形成扩散溶解层,扩散溶解层由α-Mg固溶体层、共晶层（α-Mg＋β＋Mg17A112）、β-Mg17A112及A1Mg化合物层组成,形成具有多层结构的冶金结合界面．提出了浇注AZ31熔体的瞬间在1060铝板表面形成“熔池”并快速凝固的界面形成机制．     

Mg-6Zn-(Al,Ca)镁合金显微组织及力学性能

利用WD-10A电子拉伸试验机和RD2-3型蠕变试验机对Mg-6Zn-(Al,Ca)系列镁合金的力学拉伸强度及高温蠕变性能进行测试,研究其显微组织对高温性能的影响,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析等方法进行分析表征.研究结果表明,Mg-6Zn-2Al-0.3Mn(ZA62)具有较好的综合力学性能,其铸态显微组织主要由α-Mg基体和致密片状Mg51Zn20共晶相组成.少量Ca加入ZA62合金后,抑制了Mg51Zn20相的析出,并代之形成了含Ca的MgZn相和τ相.随Ca加入量增加,晶间相的数量增加,合金组织中出现另一热稳定四元Mg-Zn-Al-Ca化合物相.当w(Ca)>0.5%时,合金晶粒显著细化.随Ca含量增加,合金常温拉伸强度和塑性呈下降趋势,基体显微硬度减小.加入Ca提高了合金高温拉伸强度,改善了合金蠕变性能.在175℃/70 MPa条件下,合金蠕变性能受合金晶粒尺寸影响,随晶粒尺寸的减小,蠕变变形量增加.     

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.     

生物医用Zn-5Al合金的微观组织与性能

研究了生物医用Zn-5Al合金的微观组织结构演化,探讨了其组织对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-5Al合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成,测试了轧制态Zn-5Al合金的力学性能.结果表明:铸态与均匀化处理后的Zn-5Al合金的相组成均主要为η-Zn相和α-Al相,铸态合金组织片层间距约为300nm.均匀化处理过程中发生了共析反应,合金中的α-Al相由铸态的长条形演变为球形共晶组织.经过总变形率85%的热轧变形后,Zn-5Al合金的屈服强度和抗拉强度分别为98MPa和130MPa,断裂延伸率达到74%.     

Rapid solidification of undercooled Al-Cu-Si eutectic alloys

Under the conventional solidification condition, a liquid aluminium alloy can be hardly undercooled because of oxidation. In this work, rapid solidification of an undercooled liquid Al_80.4Cu_13.6Si₆ ternary eutectic alloy was realized by the glass fluxing method combined with recycled superheating. The relationship between superheating and undercooling was investigated at a certain cooling rate of the alloy melt. The maximum undercooling is 147 K (0.18T _E). The undercooled ternary eutectic is composed of α(Al) solid solution, (Si) semiconductor and θ(CuAl₂) intermetallic compound. In the (Al+Si+θ) ternary eutectic, (Si) faceted phase grows independently, while (Al) and θ non-faceted phases grow cooperatively in the lamellar mode. When undercooling is small, only (Al) solid solution forms as the leading phase. Once undercooling exceeds 73 K, (Si) phase nucleates firstly and grows as the primary phase. The alloy microstructure consists of primary (Al) dendrite, (Al+θ) pseudobinary eutectic and (Al+Si+θ) ternary eutectic at small undercooling, while at large undercooling primary (Si) block, (Al+θ) pseudobinary eutectic and (Al+Si+θ) ternary eutectic coexist. As undercooling increases, the volume fraction of primary (Al) dendrite decreases and that of primary (Si) block increases. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50121101, 50395105) and the Doctorate Foundation of Northwestern Polytechnical University (Grant No. CX200419)     

医用可降解Mg-3Zn-0.5Sr合金耐蚀性及细胞毒性

采用仿生法在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面制备涂层,通过SEM,EDS和XRD分析表征涂层形貌和结构;采用电化学实验和浸泡腐蚀实验来研究涂层对合金降解速率的影响;采用生物毒性实验验证有无涂层Mg-3Zn-0.5Sr合金的毒性等级.实验结果表明:在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面可以沉积致密的羟基磷灰石(HA)涂层,厚度约为30~40μm,HA涂层可以有效地降低Mg合金的降解速率;在体积分数为25%的有无涂层合金浸提液中培养细胞4d,细胞相对增值率均超过100%,有无涂层合金的细胞毒性均为0级.     

稀土钇对含Zn和Mg铸态铝合金相组成物的影响

研究了Ｙ在Ａｌ－（１－５）％Ｙ,Ａｌ－８％Ｚｎ－（１－５）％Ｙ,Ａｌ－２％Ｍｇ＿１－３）％Ｙ及Ａｌ－８％Ｚｎ－２％Ｍｇ－（０－５）％Ｙ合金中的存在形态及对该合金铸态组织的影响。结果表明,在Ａｌ－Ｙ及Ａｌ－２％Ｍｇ－Ｙ合金中,Ｙ以Ａｌ３Ｙ形态存在;在Ａｌ－８％Ｚｎ－２％Ｍｇ和Ａｌ－８％Ｚｎ合金中以Ｙ１２Ａｌ３Ｚｎ金属间化合物的形态存在下晶界,在Ａｌ－８％Ｚｎ－２％Ｍｇ中,Ｙ的存在还能改变Ｚｎ和Ｍｇ在     

Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究

采用瞬间液相过冷连接工艺对AZ31镁合金和5083铝合金进行连接实验,研究保温扩散时间t2对焊缝微观组织及力学性能的影响。利用SEM,EDS,XRD和微观硬度计对接头剖面的微观组织和力学性能进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,利用SEM对断口形貌进行分析。研究结果表明:采用瞬间液相过冷连接工艺可以实现Mg/Al异种材料的有效连接;随着保温扩散时间t2的增加,接头的抗拉强度随之提高,当t2=30 min时,接头抗拉强度最高达到20.5 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂的特征,铝合金侧主要有解理面和撕裂棱组成,而镁合金侧属于典型的沿晶断裂形貌;在接头处形成MgAl,Mg2Al3,Mg0.44Al0.56和Mg17Al12金属间化合物,结合界面的微观维氏硬度最高达320。