耐热镁合金的研究现状与发展趋势

综述了耐热镁合金的研究现状。主要阐述了单一或复合添加微合金化元素对MgAl-Zn、Mg-Al-Si、Mg-Al-RE、Mg-Zn-Al、Mg-Zn-Cu、Mg-Zn-RE和Mg-RE系合金的组织及性能影响,重点讨论了合金的高温强化机制。指出以碱土金属等元素为主,取代稀土元素以及采用快速凝固、大塑性变形和热处理等技术,是耐热镁合金的研究重点和发展趋势。     

晶粒晶界对铝合金耐蚀性能的影响

通过电子背散射衍射(EBSD)对微合金化的铝合金A356的晶粒尺寸、晶界类型、晶界特性进行了研究,探究微合金化后晶粒尺寸和晶界特性对铝合金耐蚀性能的影响机制。研究结果表明:随着元素比例的变化,晶粒的尺寸、晶界中特殊晶界特征和比例以及晶界的取向差角都发生了明显改变;当元素比例达到La质量分数0.15%、Y质量分数0.2%时,晶粒细化最为明显,Σ3晶界所占比例最高,小角度晶界所占比例明显提高,耐腐蚀性显著增强。     

微合金元素Sn、Nb、Re对无取向硅钢性能的影响

介绍了微合金元素锡、铌、稀土对无取向硅钢性能的影响,并扼要分析了这些元素对硅钢性能的影响机理:晶界偏聚元素Sn可细化晶粒提高硅钢磁性能;微合金元素Nb细化铁素体晶粒,提高硅钢的强度、韧性和塑性及磁性能;稀土元素(RE)在硅钢中的主要作用包括净化钢液、变质夹杂物、改善铸态组织和性能及微合金化,减少晶界上出现偏析的几率.     

Fe和Cu元素对电气用8030铝合金性能的影响

Fe和Cu是8030铝合金中最主要的两种合金化元素。为了探究8030铝合金中Fe和Cu的合理含量及其强化机制,试验采用连铸连轧、拉制和退火工艺制备了不同Fe和Cu含量的8030铝合金,分析了Fe和Cu对8030铝合金铸态组织、形变组织、力学性能和导电性能的影响,并对不同成分的8030铝合金的强度、伸长率和电阻率进行了研究。结果表明：合理的Fe和Cu含量可以获得细小的合金铸态组织,并在后续加工过程中形成织构组织和弥散分布的第二相,提高合金强度的同时,保证塑性和导电性能;当Fe的质量分数为0.45%、Cu的质量分数为0.22%时,8030铝合金有较好的综合性能。     

稀土Er对FVS0812合金组织性能的影响

为欲充分发挥AlFeVSi系耐热铝合金应用潜力,进一步提高合金的综合性能,本文采用金相、X射线衍射、透射电镜和力学性能等测试手段研究了稀土元素Er对FVS0812合金的显微组织、力学性能以及热稳定性的影响,结果表明,FVS0812合金中加入少量Er可以保持合金良好的高温强度,明显改善合金塑性,而且降低了主要强化相A1_(12)(Fe,V)_3Si硅化物的粗化率,提高合金的高温稳定性;但是稀土Er也促使了δ(AlFeVSiEr)相的形成,因而不利于进一步改善合金韧性。为此,防止有害相形成,加入适当稀土元素合金化,将成为改善AlFeVsi耐热铝合金性能的有效途径。     

Al-Mg系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响

铝镁合金是轻量化材料应用领域中一种重要的金属材料,属于中高强度铝合金,具有较高的塑性、良好的耐蚀性以及优良的焊接性等优势,目前在航空航天、交通运输和军工制造等领域具有广阔的应用前景。笔者综述了铝镁合金力学性能特点以及用途,介绍了Al-Mg系合金中的强化机制,重点阐述了Al-Mg系合金中主合金化元素Mg及其含量对合金微观组织和力学性能的影响规律及机理,详细论述了Mn、Zr、Ti、Sc、Er、Y等微合金化元素的作用以及对Al-Mg系合金微观组织和力学性能的影响规律。最后,结合Al-Mg系合金当前研究现状,提出了今后值得研究的方向。     

耐热镁合金的研究进展

镁合金材料在航空、航天、高端装备制造及汽车等领域得到了广泛的应用,但在其服役过程中存在着耐高温差的问题。本文综述了含铝元素与不含铝元素两大类耐热镁合金的研究进展。在含铝耐热镁合金中,混合稀土元素的添加可改善材料的综合力学性能;添加碱土元素可起到提高其阻燃及细化晶粒等作用;添加第Ⅳ/Ⅴ族元素能明显的改善镁合金的高温力学性能。在不含铝耐热镁合金中,添加稀土元素同样可得到综合性能优异的镁合金材料;Mg Th、Mg Ag系镁合金具有很好的抗高温蠕变性能。随着耐热镁合金合金化和微合金化的深入研究,将对该系列新型镁合金材料的新技术开发与应用提供重要的理论依据,同时也为镁合金提供更广阔的发展前景。     

镧含量对铝合金牺牲阳极海水综合电化学性能的影响

【目的】分析Al-Zn-In-Si系牺牲阳极添加不同含量配比的稀土元素镧(La)时,其电化学性能的作用规律,获得在海水环境下最佳牺牲阳极电化学性能的La添加量。【方法】通过模拟海洋环境,采用XRD分析、极化曲线、交流阻抗(EIS)和恒电流加速试验等方法,研究含La铝合金牺牲阳极的开路电位、工作电位、溶解形貌、电流效率以及极化等行为及其发生机理。【结果】La的加入改变了铝合金牺牲阳极溶质元素的存在形式,并随着含量的变化对其产生不同程度的影响;EIS谱表明含La铝合金牺牲阳极活化溶解过程体现了点蚀诱导期和发展期,极化曲线表明加入过量La后铝合金牺牲阳极的腐蚀电位变正,活化性能变差;恒电流测试实验表明加入La后铝合金牺牲阳极的电流效率有所升高。【结论】适量添加稀土元素La可有效改善铝合金牺牲阳极在海水中的电化学性能,其中La含量为0.2%的铝合金牺牲阳极电流效率最高。     

6000系铝合金晶间腐蚀研究进展

介绍了与晶界直接相关的铝合金腐蚀类型,概述了合金元素和稀土元素对6000系铝合金晶间腐蚀的影响,重点介绍了热处理条件对6000系铝合金晶间腐蚀敏感性的影响．大量实验显示,热处理影响腐蚀模式,且晶间腐蚀向点蚀的转变与固溶处理温度、冷却速度,以及随后的人工时效温度和时效时间等诸多因素有关,发现经适当条件热处理的6000系铝合金可免受局部腐蚀影响．展望了铝合金晶间腐蚀研究的发展方向．     

高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究现状

从合金成分设计、析出相结构和制备技术三方面综述了高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究现状.在分析多种元素对合金强度影响的基础上,重点讨论了稀土元素的作用,适量稀土的加入能同时提高合金的硬度和电导率.Cu-Cr-Zr系合金的析出相主要是Cr和CuxZr（x=3,4,5）相,且合金在470 ℃时效4h形成有序的原子排列,其化合物类型为CrCu2（Zr,Mg）.固溶形变时效强化技术和快速凝固技术与常规固溶时效处理相比都能大大提高合金的综合性能.该类合金今后应向多元微合金化方向发展,尚待解决的主要问题是Zr、稀土等易烧损元素的熔炼较难控制.     

轮毂用铸铝合金复合微合金化研究

以经典轮毂材料A356铝合金为基础,复合添加Sr、Y微合金化后,利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究了复合微合金化后A356铝合金组织。研究结果表明：相同工艺条件下加入不同Y,合金中共晶硅由长条状转变为针状或短纤维状组织,合金的组织逐渐细化,形成高熔点化合物Al3Y弥散于基体中。Fe元素与Y优先形成了部分Fe23Y6金属化合物,Sr为0.02wt%,Y为0.05wt%时,试验合金性能最优。     

新型Laves相Mg(Cu_(1-x)Al_x)_2(x=0,0.25)的制备及表征

采用机械活化+热压烧结法制备新型Laves相Mg(Cu1-xAlx)2(x=0,0.25),通过XRD、SEM及EPMA分析烧结产物的物相、微观形貌和微区成分,并用微压痕法测试其硬度及杨氏模量.结果表明,添加Al元素后,未改变MgCu2的晶体结构,Al替代Cu的原子位置,晶格常数增大,衍射峰向低角度偏移;Mg(Cu1-xAlx)2(x=0.25)的致密性、硬度及杨氏模量均大于MgCu2,其断口表面有少量韧性撕裂棱存在,韧性提高.说明用轻质、抗氧化性能高的Al元素进行合金化,能够使MgCu2结构Laves相性能提高.     

Nb微合金化对低合金高强钢耐海水腐蚀性能的影响

利用室内模拟海水加速腐蚀试验及电化学分析,研究了Nb微合金化对Cu-Cr-Ni-P系低合金高强钢耐海水腐蚀性能的影响。结果表明,含Nb钢与不含Nb钢组织均由铁素体和珠光体构成,但Nb微合金化后钢中珠光体组织减少且晶粒细化明显,其在模拟海水介质中的平均腐蚀速率与不含Nb钢相比,降低了约12%,阳极腐蚀电流密度也有所降低。由此可见,在Cu-Cr-Ni-P系低合金高强钢中加入Nb元素有助于提高其耐海水腐蚀性能。     

Cu/Mg含量对2024铝合金耐蚀性能的影响

Cu元素和Mg元素是2024铝合金中的主要添加元素,这两种元素的含量对合金的性能有至关重要的影响。针对Cu/Mg的质量比分别为3.49,2.38和2.19的三种合金,利用极化曲线、电化学阻抗谱、晶间腐蚀、表面粗糙度测试以及光学显微镜、扫描电子显微镜观察等手段研究Cu/Mg的质量比对2024铝合金耐腐蚀性和化学铣切表面粗糙度的影响。研究结果表明：腐蚀电流对2024铝合金的耐蚀性影响要大于腐蚀电势;随着Cu/Mg的质量比的增加,合金氧化膜厚度增加;当Cu/Mg为2.38时,合金的电化学腐蚀速率为24.3 μm/a,电荷转移电阻为23 662 Ω/cm²,晶间腐蚀深度为134.3 μm,化学铣切表面粗糙度为0.753 μm,此时综合性能最好。     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金微合金化的研究进展

就单一合金元素及复合多种合金元素对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的铸态组织、析出相、力学性能及腐蚀性能的影响进行综述。单独加入稀土元素Er,Ce,Ho,Sc等,可以净化基体,使合金熔铸缺陷明显减少,细化晶粒,促进合金元素在基体中的固溶,使晶界减少偏析;单独加入微量的Zr,可以提高合金的再结晶温度,抗拉强度,应力腐蚀能力;复合添加稀土及其他微量合金元素,对提高铝合金的综合性能更为有效。     

多元低合金空冷贝氏体铸钢的组织与性能

以A3废钢为主要原料,添加Si, Mn, Cr, Cu等多种微量合金元素,加入少量Mo、稀土进行微合金化和变质处理,在空冷条件下,获得了综合性能优良的贝氏体钢.主要研究了该钢的成分、组织和性能之间的关系.结果表明,低合金空冷贝氏体钢的生产工艺简单,贵重合金元素加入量少,生产成本低,具有优良的强韧性和耐磨性,综合效益显著.     

稀土元素对耐候钢元素偏析的影响

应用金属原位统计分布分析技术(OPA)研究了耐候钢铸锭中C、P、S、Cu、Si和Mn的宏观偏析规律,并分析了稀土元素对耐候钢中元素偏析的影响.结果表明,在30%～40%等轴晶率,20℃过热度下,元素C、S、P和Cu能产生严重的宏观偏析,C、S呈中心正偏析,P、Cu呈中心负偏析并伴随有反偏析,而Si和Mn的分布较为均匀.各个元素中心偏析位置完全相同.稀土元素在钢中的固溶度为10-5～10-4,固溶稀土元素可以细化枝晶,提高等轴晶率.钢中加入质量分数0.38%～0.55%的稀土元素可以有效改善C、S、P和Cu的宏观偏析.     

纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响

基于弹塑性有限元理论,构建包含纳米Cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型.计算纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响.研究在不同晶粒大小、不同纳米Cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能,分析包含Cu析出相及晶界的晶粒变形趋势,探求纳米Cu析出相对基体材料的强化机制.研究结果表明:纳米Cu析出相心部塑性最大,晶界处的塑性低于晶内,且晶内发生塑性应变速率高于晶界;析出相与晶界都能起到增强材料塑性的作用,包含纳米Cu析出相及晶界的多晶模型在晶粒变形过程中,晶界参与协调变形作用.     

Cu含量对2A14铝合金显微组织和腐蚀性能的影响

为了提升2A14铝合金耐局部腐蚀性能,采用扫描电镜(SEM)、点蚀测试、循环阳极极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)等分析测试方法,研究了Cu含量对2A14铝合金锻件显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明:随着Cu含量降低,诱导点蚀的Al2Cu和AlCuMgSi残余结晶相体积分数减小,点蚀坑密度显著降低,合金抗点蚀性能和电化学腐蚀性能大幅提高.     

微量元素Cu、Nb对FeNiPB系纳米晶软磁材料微观结构和相变的影响

研究了微量元素Cu、Nb的加入对FeNiPB系软磁材料的微观结构和相变化的影响．结果表明：采用机械合金化法可以合成名义成分为Fe62Ni15Cu1Nb2P14B6的非晶合金粉末，经过压制成形和热处理可以获得非晶基底上弥散分布α-Fe晶粒的纳米晶组织．认为元素Cu可提高α-Fe晶粒的形核率而元素Nb可阻止α-Fe晶粒的长大并通过设计模型解释，X射线衍射分析(XRD)以及扫描电镜(SEM)的X射线能谱点分析(EDS)和电子通道花样分析(EBSD)进行了验证．