微量Ca和Sn对提高Mg–3Al–1Zn合金耐蚀性的作用

镁合金耐腐蚀性差极大限制了商用镁合金的广泛应用。微合金化是提高镁合金腐蚀性能最简单有效的方法。基于低成本合金成分设计,通过扫描开尔文探针力显微镜、析氢、电化学测试和腐蚀形态分析表征了含有微量 Ca 或 Sn 元素的商用 Mg–3Al–1Zn (AZ31) 合金的腐蚀行为。结果表明:在 AZ31 合金中,Al₂Ca/α-Mg和Mg₂Sn/α-Mg的电势差分别为 (230 ± 19) mV和(80 ± 6) mV,远低于Al₈Mn₅/α-Mg的电势差(430 ± 31) mV,即AZ31–0.2Sn合金的耐腐蚀性能最好,AZ31–0.2Ca 次之,而 AZ31 合金最差。此外,Sn溶入基体当中明显提高了α-Mg的电势,并在基体界面形成了致密的SnO₂膜,而Ca元素通过富集在腐蚀产物层当中,使得AZ31–0.2Ca/Sn合金的腐蚀产物层比AZ31合金更加致密、稳定和更具保护性。因此,含0.2wt% Ca或Sn元素的AZ31合金表现出优异的耐腐蚀性能,具有更全面的商业应用潜力。     

两步等通道角挤压AZ31镁合金的微观组织和力学性能

对AZ31镁合金经等通道角挤压（ECAE）变形后的微观组织和力学性能进行了研究．结果表明：在498-523K温度范围内变形后,合金晶粒随着变形程度增加明显细化,延伸率提高,但屈服强度降低;随着变形温度降低,变形后合金的延伸率下降,而屈服强度有所提高．基于以上两点规律提出了两步ECAE工艺,在两步ECAE变形过程中,AZ31合金的变形温度可以降低至453K,经两步ECAE变形后,获得亚微米级的亚结构AZ31镁合金的强韧性随之得到明显的改善．     

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。     

挤压工艺对可生物降解 Mg–5Zn–1.5Y 镁合金显微组织及力学性能和腐蚀性能的影响

本研究分析了挤压温度和挤压比对 Mg–5Zn–1.5Y 合金的显微组织、硬度、压缩和腐蚀行为的影响。显微组织观察表明,铸造合金由α-Mg晶粒和Mg₃Zn₆Y和Mg₃Zn₃Y₂金属间化合物组成,主要位于α-Mg晶界上。较高温度下的挤压合金显示出较粗的晶粒微观结构,而以较高比率挤压的合金含有较细的微观结构,尽管在两种条件下都测量到具有较低金属间化合物的更多动态再结晶晶粒。较低温度 (340°C) 和较高比率 (1:11.5) 的组合条件提供了较高的抗压强度。然而,没有实现显着的硬度改善。挤压工艺可以降低铸造合金在模拟体液中的腐蚀率超过 80%,这主要是由于细化了微观结构。与挤压比相比,挤压温度对耐腐蚀性能的影响更为显着,挤压温度越高,耐腐蚀性能越高。     

微量Y对Mg–2Zn–0.1Mn–0.3Ca–xY生物镁合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响

研究了添加微量Y元素对Mg–2Zn–0.3Ca–0.1Mn–xY(x = 0,0.1,0.2,0.3)生物镁合金显微组织、力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,当Y含量从0wt%增加到0.3wt%时,晶粒尺寸从310 μm下降至144 μm,第二相体积分数从0.4%增长至6.0%,合金的屈服强度不断提高,抗拉强度和伸长率均先降低后升高。当Y元素含量提高到0.3wt%时,合金中开始析出Mg₃Zn₆Y相,且合金具有最优异的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为119 MPa、69 MPa和9.1%。另外,Y含量为0.3wt%时,Mg–2Zn–0.3Ca–0.1Mn–xY合金在模拟体液中表现出最优耐蚀性能。力学性能和耐蚀性能的提高主要归功于晶粒细化和析出的Mg₃Zn₆Y相。     

双相Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的微观组织、力学性能和阻尼性能的协同调控与优化

镁锂合金是目前最轻的金属工程结构材料,具有密度低、比强度高、阻尼性能好等优点,在航空航天、兵器军工、3C等领域具有广阔的应用前景。但是现有的镁锂合金绝对强度较低,而现有提升镁合金强度的方式通常带来其阻尼性能的降低,因此,实现镁合金强度与阻尼的协同调控是研究者亟待解决的问题。本文旨在研究通过热挤压来实现双相Mg–Li–Zn–Mn合金的微观组织调控与优化,以期实现合金力学性能和阻尼性能协同调控。结果表明:Mg–8Li–4Zn–1Mn合金主要由α-Mg、β-Li、Mg–Li–Zn相和单质Mn组成。热挤压过程中,合金内部发生动态再结晶,合金的晶粒尺寸由铸态的50 μm细化到5.86 μm。挤压变形后,细小的析出相均匀分布在Mg–8Li–4Zn–1Mn合金中。挤压态合金的屈服强度( YS )、抗拉强度( UTS )和伸长率( EL )分别达到156 MPa、208 MPa和32.3 %,较铸态合金显著提升。挤压态和铸态Mg–8Li–4Zn–1Mn合金均呈现出优异的阻尼性能,在应变振幅为2?×?10?3时的阻尼值 ( Q?1 )分别为0.030和0.033,合金阻尼性能无明显变化。热挤压变形可以显著提高Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的力学性能,而阻尼性能无明显变化,这表明基于合金化和热变形工艺协同调控,可以实现双相镁锂合金微观组织–力学–阻尼性能之间的协同调控,研究为后续高强高阻尼镁合金的研发提供重要的理论指导。     

挤压次数对Mg-Zn-Zr-Re合金组织和性能的影响

研究一次与二次挤压变形对添加稀土元素Nd和Y的ZK60镁合金显微组织及力学性能的影响。对加稀土元素Nd和Y的ZK60镁合金在5MN立式挤压机上进行一次与二次挤压,并在国产CSS-44100电子万能拉伸机上进行拉伸试验,采用光学显微镜观察其铸态与变形态显微组织,并在KYKY-2800扫描电镜上观察断口形貌。研究结果表明：经一次挤压后,加入稀土Nd和Y后ZK60镁合金发生动态再结晶晶粒细化,力学性能显著提高,但伸长率较低（在10％以下）;经二次挤压后,在不显著降低合金强度的条件下,其塑性得到明显提高（均在10％以上）。