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.     

高压固溶处理对AZ91D铸造镁合金组织的影响

采用高压设备对AZ91D铸造镁合金进行高压固溶处理,研究高压固溶处理对AZ91D铸造镁合金组织的影响。研究结果表明,高压固溶处理可显著细化AZ91D铸造镁合金的晶粒,平均晶粒尺寸为58μm。同时,在晶粒内部,可见互相平行或交叉的孪晶,孪晶的厚度为1~5μm。高压固溶处理后的组织仍由α-Mg和β-Mg17Al12相组成,但是β-Mg17Al12相主要是以颗粒状分布于晶界。     

钙和碳变质对AZ91D显微组织与性能的影响

镁合金的晶粒细化对于材质的金相组织和力学性能起着决定性作用.本课题通过在AZ91D中加入Ca和C2Cl6晶粒细化剂,分别研究了Ca,C对AZ91D组织以及力学性能的影响.利用熔剂保护法,制备了AZ91D标准拉伸试样,经过T4,T6处理后,采用金相显微镜(Olympus)、扫面电镜(SEM)和能谱分析仪(EDAX)对制备的试样进行了显微组织、断口形貌及成分进行了观察与分析,并测试了抗拉强度和布氏硬度.试验结果表明:经过显微组织和断口形貌观察,加入细化剂后形成Al4C3,有效的抑制了晶粒的长大,使晶粒得到细化,当Ca和C2Cl6复合应用时,使得AZ91D的晶粒细化更加明显,力学性能得到提高,抗拉强度最高达到216N/mm2,布氏硬度值达到60HB.     

高压处理对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

使用六面顶压机对AZ91D镁合金进行高压处理,研究了处理前后合金的压缩力学性能和组织结构变化,并观察了其压缩断口形貌。结果表明:5GPa高压处理可明显提高铸态AZ91D镁合金的力学性能。压缩强度最高可达287 MPa,压缩率最高可达21%,分别比高压处理前提高22.6%和43.8%。随处理温度的升高铸态AZ91D镁合金中的强化相Mg17Al12逐渐溶解到α-Mg基体中,但经200~800℃高压处理的合金一直保持较高的强度。     

Ce/Ca对AZ91D镁合金组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜和XRD分析了分别加入0．7wt％Ce和0．7wt％Ca后AZ91D镁合金的显微组织和相成分，测试了合金的室温拉伸力学性能和硬度。结果表明，加入0．7wt％Ce后，合金组织中生成杆状化合物Al4Ce相，而加入0．7wt％Ca后，合金组织中无新相生成，Ca主要固溶于β相中；合金组织中的Al4Ce相是在晶间共晶反应时形成的，而Ca原子容易偏聚在生长枝晶前沿，阻碍枝晶的自由生长，从而细化合金铸态组织；0．7wt％Ce和0．7wt％Ca的加入均能提高合金的室温综合力学性能，且Ce的提高程度要高于Ca的提高程度。     

波浪形振动倾斜板半连续铸造半固态AZ91D镁合金

将自制的波浪形倾斜板振动装置与半连续铸造机结合,制备了AZ91D镁合金铸锭.分析了不同工艺条件对合金组织的影响.结果表明,在一定范围内,随着倾斜板长度增加,合金受到冷却剪切作用的时间增长,组织得到细化;振动作用可以提高形核率,细化合金组织;较低的铸造速度使合金在结晶器内的二次结晶率提高,使组织细化.当浇注温度为680℃,倾斜板长度为400 mm,铸造速度为100 mm/min时,制备了组织优良的AZ91D镁合金半固态铸锭,经二次加热后获得了优良的半固态组织.     

热处理对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

结合Mg-Al二元相图,研究不同时间固溶处理对AZ91D镁合金力学性能的影响,以及固溶时效处理后镁合金组织、性能的变化.结果表明,随着固溶处理时间的延长,AZ91D镁合金中的β相逐渐分解并溶入α相中,固溶处理5 h后,β相完全分解;继续延长固溶处理时间,AZ91D镁合金中的合金元素在扩散机制的作用下趋向均匀.研究还发现,AZ91D镁合金经415℃×10 h和415℃×24 h固溶处理后力学性能最优,且经时效处理后这2组工艺仍具有最优的力学性能.     

快速凝固工艺对AZ91HP镁合金腐蚀性能的影响

通过铜模铸造制备快速凝固的AZ91HP镁合金.利用失重法及动电位极化曲线研究了常规铸造AZ91HP和快速凝固AZ91HP镁合金样品在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀性能;通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）分析了腐蚀后合金微观组织及相结构.结果表明,快速凝固的AZ91HP镁合金具有更好的耐腐蚀性能.其主要原因是经快速凝固工艺后：①β-Mg17Al12相近似连续地分布于细小的α-Mg晶界上;②合金的元素分布更加均匀;③合金显微缩松减少.     

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。     

超声铸造对AZ31镁合金铸锭及热轧板材组织与性能的影响

采用超声铸造方法制备AZ31镁合金铸锭,并对其组织性能进行研究.研究结果表明:超声铸造后AZ31合金铸锭晶粒尺寸平均值为140 μm,比常规铸造的铸锭品粒尺寸350 μm更细小,同时合金中第二相分布更加均匀弥散,这使合金铸锭的综合力学件能提高并有利于后续铸锭的热轧开坯.经过超声铸造的AZ31镁合金热轧后板材的品粒尺寸(5～30 μm)也比常规铸造锭坯热轧板材晶粒尺寸(40～60 μm)要细小,这使超声铸造AZ31镁合金热轧后板材的典型力学性能比常规铸造后热轧的合金板材的好,抗拉强度提高约18％,伸长率相当;超声铸造有利于细化AZ31镁合金晶粒,改善第二相在枝晶间的分布,提高合金的力学性能和加工变形能力.     

准晶对AZ91微观组织及摩擦磨损性能的影响

采用普通铸造法制备含高体积分数准晶相的Mg-Zn-Y(MZY)准晶中间合金。经SEM,EDS、XRD检测和摩擦磨损试验,研究MZY准晶颗粒加入量对AZ91基体合金微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:MZY准晶颗粒可以明显细化AZ91合金的铸态组织,且骨骼状连续网状分布的β-Mg17Al12相断裂为弥散的岛状,合金的铸态组织中除α-Mg相、β-Mg17Al12相外还出现弥散分布在晶界处的高温稳定的Mg3Zn6Y准晶相;在不同载荷条件下,添加质量分数为6%的MZY准晶合金试样的摩擦因数由0.68减小至0.26,在100 N载荷下干摩擦30 min,其质量磨损量仅为基体合金质量的46.2%,磨损机理由基体的黏着摩擦转变为磨粒摩擦。     

铸造方法对健身器材用镁合金的组织及疲劳性能的影响

分别采用常规铸造和增压型差压铸造法制备了健身运动器材用AZ91-0.15Y镁合金,并进行了化学成分、物相组成、显微组织和疲劳性能的测试与对比分析。结果表明:与常规铸造相比,增压型差压铸造明显细化了该合金的显微组织,提高了合金的疲劳性能;常规铸锭疲劳断口为脆性断裂,增压型差压铸锭的疲劳断口为解理断裂和韧性断裂的混合,说明后者的韧性更好。     

铝锌比对Mg-Al-Zn合金时效析出的影响

探讨了不同铝锌比对Mg-Al-Zn合金时效析出组织和性能的影响。铝锌比从9：1减小为6：4和4：6后，合金的铸态组织得到细化，固溶后200℃和150℃时效，合金硬度峰值都降低，而且随着时效温度的降低，硬度峰值出现时问推迟，时效后合金抗拉强度和延伸率也有所下降。透射电镜观察发现，AZ64合金的γ-Mg17Al12析出相比AZ91中的细小，ATA6合金的析出相除了γ-Mg17Al12外，还有不少细小、与基体基面垂直的针状相MgZn′。     

热处理对压铸AZ91D镁合金的组织及腐蚀行为的影响

采用金相显微镜、XRD、SEM、极化曲线以及盐雾腐蚀实验等方法对压铸、固溶(T4)及人工时效(T6)AZ91D镁合金样品的组织结构演变及腐蚀行为进行了研究。结果表明,薄壁压铸AZ91D镁合金在415℃下保温6h后,β-Mg17Al12相完全溶解;200℃人工时效2h后β相首先在晶界处析出,且随着时效时间的延长,析出相逐渐增多;T4样品由于β相的溶解导致其耐腐蚀性最好,仅在局部形成微小的腐蚀点,T6样品由于微电池腐蚀效应导致其耐腐蚀性最差,而且随时效时间延长,耐腐蚀性逐渐降低。     

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。     

空心陶瓷/AZ91D复合材料组织的研究

通过搅熔铸造法制备了平均粒径为100μm,质量分数为6%空心陶瓷增强镁合金复合材料(AZ91D/FAC).研究不同质量分数的空心陶瓷对复合材料的组织的影响,利用XRD分析了AZ91D/FAC复合材料的物相,界面形貌及成分由配置能谱分析(EDS)的扫描电镜(SEM)来确定.结果表明,空心陶瓷增强AZ91D镁合金复合材料的布氏硬度比基体有较大的提高.通过O-lympus对组织的观察发现基体引入空心陶瓷后,组织细化,AZ91D镁合金铸态网状Mg17Al12消失.根据EDS分析及热力学计算,可知基体内有Mg2Si生成,界面产物为MgAl2O4.     

复合添加Nd与B对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

研究了复合添加Nd和B对AZ91镁合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,复合添加B和Nd明显细化了α-Mg和β-Mg₁₇Al₁₂相。晶粒细化主要源自于AlB₂相作为α-Mg的异质形核衬底,添加的Nd细化了β-Mg₁₇Al₁₂相。扫描电镜分析表明,Al₂Nd和Mg₁₂Nd主要分布在晶界上,并且对合金力学性能起到了重要的促进作用。由于晶粒细化及热稳定相Al₂Nd和Mg₁₂Nd的存在,AZ91镁合金的常温力学性能得到大大改善。     

Ho对AZ91镁合金显微组织和力学性能的影响

采用扫描电镜观察、X射线衍射和拉伸试验等方法对稀土钬(Ho)改性Mg-9Al-1Zn (AZ91)镁合金的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明:Ho能够充分细化AZ91镁合金中的α-Mg和β-Mg17Al12晶粒,抑制二次β-Mg17Al12的析出,使不完全离异共晶转化为离异共晶,并在合金中生成颗粒状Al2Ho金属间化合物.Ho通过细晶强化增加了合金强度,改善了塑性,使合金的断裂机制从脆性解理断裂转变为准解理断裂.     

铸态Mg-2Nd-0.2Zn-0.4Zr-xY镁合金组织及力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析(XRD)及力学性能测试等手段,研究不同含量稀土元素Y(4%,6%,8%,质量分数)对Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr镁合金铸态显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr镁合金中添加Y可以明显细化合金晶粒,其中加入6%Y时效果最佳;合金晶粒粒径由100μm细化至35μm。未添加稀土元素的Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4Zr铸态合金中主要存在Mg12Nd相;加入稀土元素Y后,Nd和Y分别以Mg41Nd5和Mg24Y5化合物形式存在,合金的力学性能得到提高。其中加入6%Y的合金综合力学性能最好,抗拉强度和屈服强度分别提高至245 MPa和150 MPa,而伸长率大幅提高至16%,较未加稀土元素Y的合金提高191%;当Y含量达到8%时,合金综合力学性能下降。     

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.