变形Mg--1.5 Zn--x Ce合金织构及室温成形性能

实验研究了不同Ce元素含量对变形Mg-1.5Zn合金的织构及室温成形性能的影响.结果表明：在相同的热轧和退火工艺处理后,添加不同含量的Ce元素均可以有效弱化镁合金织构强度. Mg-1.5Zn合金中添加质量分数为0.2%的Ce元素后表现出了优异的室温成形性能,织构强度最大值仅为2.20,织构沿着横向分裂,并且基面法向即c轴沿着横向发生约为±35°偏转,室温下轧向方向延伸率达到23.2%,埃里克森杯突值为5.46,平面各项异性系数△r=0.01;然而,Mg-1.5Zn合金中添加质量分数分别为0.5%和0.9%的Ce元素后,织构强度增加,埃里克森杯突值减小,由于在合金中生成了粗大的第二相粒子,使得Mg-1.5Zn-xCe合金的室温成形性能变低.     

Ca对变形Mg-9Li-2Zn合金显微组织和机械性能的影响

实验熔制了Mg-9%Li-2%Zn(质量分数)合金并研究了添加质量分数为0.1%~0.5%的Ca对合金的影响.合金板材具有良好的冷加工性能,室温下可以轧成2 mm厚的薄板.研究了微量元素Ca对板材显微组织和机械性能的影响.室温下对板材进行拉伸测试,结果表明添加元素Ca能够提高合金的机械性能,当添加质量分数为0.1%的Ca时,板材的抗拉强度和延伸率分别提高了19%和6%,随着Ca含量的增加,强度略有提高而延伸率下降.通过显微观察可知,Ca对显微组织有细化作用,其中含Ca 0.1%时效果最明显.通过分析结果可知Ca在晶界处的吸附致使显微组织细化,进而影响了板材的机械性能.     

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。     

添加Zr和Mn对Mg–2.5wt%Cu–Xwt%Zn (X = 2.5、5和6.5)合金组织和性能的影响

本工作研究了添加量小于1wt%的Zr和Mn对含2.5wt% Cu和2.5wt%–6.5wt% Zn的Mg–Zn–Cu合金的显微组织、力学性能、铸造性能和耐腐蚀性能的影响。通过对硬度和电导率的测量研究,找出具有最佳力学性能的最佳热处理方案。研究表明,由于Zr具有较强的晶粒细化效应,使得合金的屈服强度显著提高。然而,Mn和Zr的存在对合金的断裂伸长率有不利影响。研究结果表明,合金结构中Mg₂Cu阴极相的析出对腐蚀行为产生了负面影响。然而,添加Mn降低了所研究合金的腐蚀速率。当铜含量为2.5wt%,锌含量为5wt%时,合金的力学性能、铸造性能和腐蚀性能得到了最佳的组合。而Mn或Zr的添加可以改善合金的性能;例如,添加Mn或Zr会增加合金的流动性。     

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。     

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。     

Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和高温蠕变性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和高温蠕变试验机等实验手段研究了碱土元素Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:在AM80合金中复合添加0.2%Sr和0.5%~2.5%Ca,Ca、Sr元素可逐步细化合金的铸态组织,Ca原子与Al原子优先结合在晶界处生成了高熔点相Al2Ca,抑制了低熔点相-βMg17Al12的形成.AM80合金在高温蠕变过程中,-βMg17Al12相在晶界处存在连续析出和非连续析出2种形式.-βMg17Al12相非连续析出并且垂直于晶界,造成合金蠕变性能较差.当在合金中复合添加Ca,Sr后,高熔点相Al2Ca是主要的晶界强化相,替代低熔点的-βMg17Al12相,从而减少-βMg17Al12相的非连续析出,抑制了晶界滑动,改善了合金的高温蠕变性能.当Ca质量分数增加到2.5%时,合金的高温蠕变性能最优.     

热处理对Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr组织和性能的影响

采用铸造-均化-轧制工艺制备了Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金,研究了不同热处理工艺对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:合金板材硬度值与抗拉强度都是随时效时间的延长先上升后下降,在12h时达到最大值,分别为71.2HV和320MPa;延伸率时效8h时最大,达19.2%,随时效时间的延长,逐渐下降.合金板材时效后力学性能的提高是由于在晶粒内部析出了大量的Mg6Ca2Zn3和MgZn强化相所致.     

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。     

Mn对Al-Mg-Si-Cu铝合金车身板组织和性能的影响

通过拉伸和埃里克森实验以及扫描电镜/能谱、透射电镜和金相分析,研究Mn的质量分数对Al Mg Si Cu铝合金汽车板显微组织、力学性能和成形性的影响·研究表明,随Mn质量分数增加,Al Mg Si Cu汽车板铝合金不可溶结晶相及弥散相粒子数量均增加,不可溶结晶相使合金组织纤维化对板材冲压成形性不利,弥散相粒子阻碍再结晶晶粒长大;提高Mn的质量分数,Al Mg Si Cu汽车板铝合金的强度增加,但延伸率和冲压成形性降低·     

Mg，Ca元素对可降解Zn合金组织性能影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学显微镜、室温拉伸和浸泡失重法研究了挤压态纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa(x=0,0.06,0.15,0.3)(质量分数)合金微观组织、力学性能和体外降解速率.结果表明:200℃挤压后,纯Zn晶粒尺寸达到100μm;Zn-0.2Mg-xCa合金中晶粒尺寸均维持在15~20μm之间,并存在第二相Mg₂Zn₁₁和CaZn₁₃.随着Ca含量增加,CaZn₁₃含量逐渐增加,且当Ca质量分数达到0.15%以上时CaZn₁₃尺寸达到15~50μm.纯Zn的屈服强度和延伸率分别为64MPa和14%,Zn-0.2Mg-xCa合金随着Ca含量增加屈服强度由180MPa提高到约200MPa,延伸率则逐渐由18%降低到6%.纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa合金在SBF溶液中降解速率维持在0.05~0.15mm·a^-1,而且随Ca的添加降解速率略有降低.     

Zn含量对AlMgSiCu合金组织和力学性能的影响

使用常规铸锭冶金方法制备了不同Zn含量的AlMgSiCu合金.利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸测试和纳米压痕方法研究了Zn含量对铝合金微观组织和力学性能的影响.研究发现Zn元素能够轻微细化AlMgSiCu合金铸态组织.随着合金中Zn含量的增加,铸态铝合金的晶界变宽,晶界析出相增多.Zn的添加未影响铸态合金的相组成和形貌.随Zn含量的增加,铝合金的强度和延伸率呈现先增后降的变化趋势,添加质量分数0.5%Zn可使合金具有最高的强度,而0.75%Zn使合金获得最高延伸率.对含Zn铝合金的纳米压痕测量表明:随着Zn含量的增加,铝合金的弹性模量呈现逐步降低的趋势.     

氧化石墨烯对镁基纳米复合材料腐蚀、力学和生物学性能的影响

本研究调查了氧化石墨烯 (GO) 对 Mg–Zn–Mn (MZM) 纳米复合材料的力学和腐蚀行为、抗菌性能和电池响应的影响。通过半粉末冶金方法制备了具有不同含量 GO（0.5wt%、1.0wt% 和 1.5wt%）的 MZM/GO 纳米复合材料。通过硬度、压缩、腐蚀、抗菌和细胞毒性测试分析了GO对MZM纳米复合材料的影响。实验结果表明，随着GO含量的增加（0.5wt%和1.5wt%），MZM纳米复合材料的硬度值、抗压强度和抗菌性能增加，而细胞活力和成骨水平降低。添加 1.5wt% GO。此外，电化学检测结果表明，在 0.5wt% GO 中封装后 MZM 合金的腐蚀行为显着增强。总之，GO增强的 MZM 纳米复合材料可用于植入物应用，因为它们具有抗菌性能和较好的力学性能。     

Mg-Ce-Zn-Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg—Ce—Zn—Zr合金的显微组织进行了观察研究，通过XRD分析、光学显微(OM)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析表明：Mg12Ce及Mg17Ce2相铸态时主要存在于晶界，存在于晶界的稀士相Mg12Ce能显著提高合金的再结晶温度，阻碍晶界迁移．因而能提高合金高温机械性能，该合金在热挤压后没有发现明显动态再结晶发生．     

Zr含量对医用Mg-5.5Zn-0.15Ca合金组织和性能的影响

在专用熔剂覆盖和氩气保护下制备Mg-5.5Zn-0.15Ca、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.5Zr、Mg-5.5ZnCa-0.6Zr、Mg5.5Zn-0.15Ca-0.7Zr、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.8Zr镁合金.采用光学显微镜、X射线衍射仪、室温力学测试设备对合金的显微组织与力学性能进行分析,研究Zr元素对热处理前后合金晶粒大小及铸态力学性能的影响.显微组织观察表明:Zr能显著地细化Mg-5.5Zn-0.15Ca合金的晶粒,随Zr元素含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均得到较大提高.     

Microstructure evolution and mechanical properties of a large-sized ingot of Mg–9Gd–3Y–1.5Zn–0.5Zr(wt%) alloy after a lower-temperature homogenization treatment

In this paper,a large-sized ingot of Mg–9Gd–3Y–1.5Zn–0.5Zr(wt%) alloy with a diameter of 600 mm was successfully prepared by the semi-continuous casting method.The alloy was subsequently annealed at a relatively low temperature of 430°C for 12 h as a homogenization treatment.The microstructure and room-temperature mechanical properties of the alloy were investigated systematically.The results show that the as-cast alloy contained a mass of discontinuous lamellar-shaped 18 R long-period stacking ordered(LPSO) phases with a composition of Mg10 Zn Y and an α-Mg matrix,along with net-shaped Mg5(Y,Gd) eutectic compounds at the grain boundaries.Most of the eutectic compounds dissolved after the homogenization treatment.Moreover,the amount and dimensions of the lamellar-shaped LPSO phase obviously increased after the homogenization treatment.The structure of the phase transformed into 14H-type LPSO with composition Mg12Zn(Y,Gd).The mechanical properties of the heat-treated large-sized alloy ingot are uniform.The ultimate tensile strength(UTS) and tensile yield strength(TYS) of the alloy reached 207.2 MPa and 134.8 MPa,respectively,and the elongation was 3.4%.The high performances of the large-sized alloy ingot after the homogenization treatment is attributed to the strengthening of the α-Mg solid solution and to the plentiful LPSO phase distributed over the α-Mg matrix.     

Gd和Y偏析对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr和Mg-7Gd-4Y-0.6Zr合金组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析对Mg-9Gd-4Y-0．6Zr合金和Mg-7Gd-4Y-0．6Zr进行组织观察。结果表明:Gd和Y元素容易产生如枝晶偏析、晶界偏析和重力偏析等严重的局部组织缺陷:Gd元素偏析程度比Y的大,降低Gd的含量能减少合金的偏析;Mg-7Gd-4Y-0．6Zr的偏析程度比Mg-9Gd-4Y-0．6Zr的低; Mg-7Gd-4Y-0．6Zr合金经固溶处理后基本上消除偏析,并且该合金的强度损失较少,延伸率大幅度提高,这有利于提高合金的综合力学性能;Mg-9Gd-4Y-0．6Zr合金中稀土元素偏析形成的稀土粒子能塞积位错和阻碍晶界运动,是合金变形过程中形成裂纹的源头,能降低合金的塑性,并对合金的断裂产生较大影响。     

挤压变形对Mg-2.5Zn-0.5Ca合金组织与性能的影响

通过真空感应熔炼铸造法制备Mg-2.5Zn-0.5Ca合金,并对该合金铸态和挤压态试样分别进行显微组织、力学性能及断口形貌的对比分析.结果表明:经挤压变形后该合金发生动态再结晶,晶粒及Ca2Mg6Zn3沉淀相得到显著细化.挤压后屈服强度达222MPa,增大幅度高达204%,抗拉强度提高到291MPa.延伸率从铸态的11.5%上升至26%,经挤压变形后合金的断裂机制发生由脆性向韧性的转变,Ca2Mg6Zn3沉淀相为该合金的主要强化相.     

Sr对Mg-5Al-0．8Ca-0．2La镁合金显微组织及高温性能的影响

研究了Sr对Mg-5Al-0.8Ca-0.2La镁合金显微组织与室温和高温力学性能的影响.实验结果表明,Sr的加入显著细化了基体合金的显微组织,抑制了β-Mg17Al12相的析出;并且在晶界上析出了Mg-Al-Sr,Al2Ca和Al11La3耐热相,提高了晶界的高温稳定性.Sr的加入虽然导致合金的室温抗拉强度和延伸率下降,但提高了合金高温抗拉强度,也略提高了室温和高温屈服强度.     

Effects of Zn content on the microstructure and the mechanical and corrosion properties of as-cast low-alloyed Mg–Zn–Ca alloys

The effects of Zn content on the microstructure and the mechanical and corrosion properties of as-cast low-alloyed Mg–xZn–0.2Ca alloys (x=0.6wt%, 2.0wt%, 2.5wt%, hereafter denoted as 0.6Zn, 2.0Zn, and 2.5Zn alloys, respectively) are investigated. The results show that the Zn content not only influences grain refinement but also induces different phase precipitation behaviors. The as-cast microstructure of the 0.6Zn alloy is composed of α-Mg, Mg₂Ca, and Ca₂Mg₆Zn₃ phases, whereas 2.0Zn and 2.5Zn alloys only contain α-Mg and Ca₂Mg₆Zn₃ phases, as revealed by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) analyses. Moreover, with increasing Zn content, both the ultimate tensile strength (UTS) and the elongation to fracture first increase and then decrease. Among the three investigated alloys, the largest UTS (178 MPa) and the highest elongation to fracture (6.5%) are obtained for the 2.0Zn alloy. In addition, the corrosion rate increases with increasing Zn content. This paper provides an updated investigation of the alloy composition–microstructure–property relationships of different Zn-containing Mg–Zn–Ca alloys.