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。     

Mn和Si对Al-Mg-Si-Cu合金组织和性能的影响

通过拉伸实验以及扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和透射电镜(TEM)分析,研究了Mn和Si含量变化对新型Al-Mg-Si-Cu合金显微组织和力学性能的影响.研究结果表明,随Mn含量的增加,合金的时效硬化性降低.当添加质量分数0.35%Mn时,合金的Rm变化不大但ReL和Ae明显提高;继续增至质量分数为0.7%Mn时,强度和延伸率均下降,这是由于添加Mn同时增加了粗大夹杂相和细小弥散相的体积分数所致.随Si含量的增加,合金的时效硬化性提高,合金的Rm提高但ReL和Ae降低,时效强化相β″的析出密度增加.     

激光铸造Ni75Al25-xSix多相金属间化合物

利用激光铸造技术成功制备以原子百分比配置的Ni75Al25-xSix(x=0,20)多相金属间化合物合金.使用X射线衍射(XRD)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对合金进行物相鉴定及显微组织分析.使用显微硬度计对其进行显微硬度测试.结果表明,未添加Si元素的合金主要由Ni3Al、γ-Ni和少量的NiAl相组成.显微组织呈细小、均匀的树枝晶,在枝晶间分布有层片状组织.添加原子分数20%的Si元素的合金,除了Ni3Al和-γNi外,还包括Al3Ni2和较多的NiAl相;显微组织呈均匀、致密的网状树枝晶生长;平均显微硬度742 HV,约为未添加Si元素合金的1.9倍.     

稀土与铝合金中常见元素的耐腐蚀机理研究

采用模拟自然环境加速腐蚀的重量分析法和电化学测定法,对应测定不同含量元素时铝合金的腐蚀速率,考察了铝合金中的常见元素Mg,Mn,Si及RE和杂质元素Fe含量对合金耐腐蚀性能的影响。结果表明:铁和硅危害合金材料的抗腐蚀性能。要保证铝合金有好的耐腐蚀性能,4.5%(质量),锰含量控制在0.55%-0.65%(质量)之间为好,稀土含量则应控制在0.3%±.通过电镜对腐蚀表面及腐蚀形貌的扫描,综合分析了元素含量与合金的耐腐蚀性之间的关系和合金腐蚀的机理。     

Mn元素对过流冷却过共晶Al-22Si-2Fe-xMn合金显微组织及耐磨性的影响

采用常规铸造和分段式倾斜板过流冷却铸造工艺制备Al-22Si-2Fe-xMn合金,研究表明:过流冷却制备工艺能够改善初生Si形貌及尺寸,但对针状富Fe相作用有限.利用扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等手段分析过流冷却条件下Mn元素添加对富Fe相晶体结构的影响,通过摩擦磨损实验研究不同Mn/Fe质量比的过共晶Al-Si合金的硬度及耐磨损性能.结果表明:随着过流冷却铸造过共晶Al-Si合金中Mn/Fe质量比增加,合金中四方结构的长针状富Fe相逐渐减少直至基本消失,当Mn/Fe质量比为0.7时,富Fe相主要为六方结构的块状或鱼骨状α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,此时,合金耐磨性较未添加Mn元素时有所提升,磨损机制以磨料磨损方式为主.     

快速凝固AlMnSi薄膜的热稳定性与微观结构表征

用快速凝固技术制备AlMn、AlMnSi薄膜,分别用示差扫描量热法、透射电子显微镜、X射线衍射仪等检测技术对薄膜的相变温度、显微结构和相组成进行表征。研究结果表明:添加Si可以提高AlMn薄膜的热稳定性,本试验范围内薄膜的热稳定性从270℃提高至600℃以上。添加Si可以改变薄膜的相组成,AlMn薄膜的相组成主要为Al+Al6Mn;添加Si的质量分数分别为3%、5%的AlMnSi薄膜的相组成主要为Al+Al4.01MnSi0.74相,Si质量分数的增加对薄膜的相组成没有明显影响。添加Si可以改变薄膜的显微组织,使未加Si时出现的棒状、块状、花瓣状等多种形态的化合物转变为单一的球状化合物,并且合适的Si、Mn配比使晶粒得到细化。     

锌电积过程中锰元素对铝阴极的电化学行为影响

传统湿法炼锌工艺采用纯铝板作为阴极,但随着锌精矿品位的降低,电解液中杂质离子含量增大,造成阴极腐蚀消耗增加.本文以铝锰合金为研究对象,研究锰作为添加元素,与铝形成良好铝锰合金阴极材料的电化学行为,进一步提高铝阴极的耐蚀性和电催化活性.采用交流阻抗、阴极极化曲线、恒电流极化曲线、塔菲尔曲线等分析方法,探讨不同Mn元素含量对铝锰合金在40℃恒温条件,Zn2+65g·L-1和H2SO4150g·L-1溶液中电化学行为的影响.研究结果表明:相比纯铝电极,添加Mn元素的铝锰合金电极的耐蚀性普遍提高,腐蚀电流均减小;随着Mn含量的增加,腐蚀电流逐步降低,腐蚀电位与Mn含量增加无明显变化规律;当Mn质量分数为1.5％时腐蚀电流达最低(1.11mA·cm-2),腐蚀电位最小(-1.0954V);零电势下,表观电流密度i0受Mn元素的添加影响显著,i0随Mn含量增加呈现出先增大后减小的趋势,在Mn质量分数1.5％时达到最大值3.7462×10-16mA·cm-2,远大于纯铝电极4.8027×10-33mA·cm-2,整体变化幅度明显,电极的电催化活性得到提高;不同电流密度下的析氢过电位和纯铝电极的整体接近,电化学过程均为电化学传质步骤控制.综合考虑电极材料的耐蚀性和电催化活性,含Mn质量分数1.5％的铝锰合金可作为理想的电积锌阴极使用.     

Y含量对汽车变速箱AK30镁合金显微组织及 力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度和拉伸-压缩试验机等手段,评价Y含量对AK30镁合金微观组织和力学性能的影响。研究结果发现,Y含量能够显著影响AK30镁合金凝固组织和力学性能。当合金中没有添加Y元素时,AK30镁合金的晶粒粗大,晶界处有大量的Mg_3Zn相分布,力学性能最差。当合金中添加1%的Y元素时,AK30镁合金的晶粒尺寸没有发生变化,依然较大;但晶界处的Mg_3Zn相却在减少,而合金的晶内却出现了少量的Mg_3Y相,合金的力学性能增加。当合金中的Y含量增加到2%时,晶粒细化,晶体内析出了大量的Mg_3Zn相与α-Mg相组成的共晶组织,力学性能达到最大值。当合金的Y含量增加到4%时,晶粒粗化,且大量的Mg_3Zn脆性相在晶界处析出,合金的力学性能下降。为了提高AK30镁合金的力学性能,应该向AK30镁合金中添加2%的Y元素。     

Si-Cu合金精炼与造渣精炼去除冶金级硅中金属杂质

采用Si-Cu合金精炼与CaO-SiO_2-CaCl_2造渣精炼相结合的方法对冶金级硅进行精炼,通过多种分析方法考察了合金造渣过程、渣剂添加剂和合金成分对金属杂质Fe、Al和Ca去除效果的影响.结果表明,提高Si-Cu合金中Cu的质量分数可以有效增加Cu_3Si相在Si中的含量,造渣精炼过程会影响Si-Cu合金的相转变,造渣后金属杂质Fe和Ca聚集在Si-Cu合金的Cu_3Si相中.在渣剂中添加CaCl_2助溶剂可降低渣剂黏度以促进传质过程,从而有效提高金属杂质Fe、Al和Ca的去除率.此外,随着Si-Cu合金中Cu质量分数的增加,造渣后合金相中Cu的析出现象明显,Fe的去除率上升,Ca的去除率下降,而Al的去除率不变.当Si-30%Cu合金与CaO-SiO_2-CaCl_2(质量比9∶9∶2)渣剂进行精炼后,Fe、Al和Ca的去除率分别为68%,94%和86%.     

Y对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响

针对耐热镁合金的应用需求,以Mg-5Si基础合金为研究对象,采用金属型铸造方法制备Mg-5Si-Y合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)和ICP光谱仪对合金组织及成分进行分析,利用拉伸试验机和布洛维硬度计对合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率及硬度进行测试,探讨了Y含量对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:不同Y含量下,初生Mg_2Si相由树枝状变为多边形状,共晶Mg_2Si相由汉字状变为层片状。Y质量分数为0.4%或0.8%时,α-Mg枝晶得到细化。Y质量分数为0.8%时,力学性能最佳。抗拉强度为107 MPa,屈服强度为91 MPa,伸长率为5%,硬度为138HV30.同时,在Y质量分数为1.2%的合金中发现了白色块状的Mg-Y-Si化合物。     

Mg-3Al-1Zn-(0~0.5)Sr镁合金铸态组织中的第二相研究

为系统研究微量Sr对铸态AZ31镁合金组织中第二相的影响,且为含Sr的Mg-Al-Zn系合金设计提供理论基础,通过X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,对Sr含量为0~0.5(质量分数,%,下同)AZ31镁合金铸态组织中的第二相的类型及形成原因进行了分析。结果表明：铸态AZ31合金中除了Mg17Al12相以外,还存在少量的小块状Mg21(Zn,Al)17相。添加Sr含量为0.1的AZ31合金中存在Mg17Al12、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Al4Sr相,添加Sr含量为0.3的合金组织中能观察到Al4Sr、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Mg17Al12相,而在添加Sr含量为0.5的合金中仅能观察到Al4Sr和Mg21(Zn,Al)17相,Mg17Al12相的形成受到抑制。此外,层片状共晶Al4Sr相的数量在质量分数为0.3~0.5的区间随着Sr含量的增加显著增多。     

铝含量对无铅硅黄铜组织及性能的影响

利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）及电化学腐蚀试验、拉伸试验和切削试验等,观察并研究了Al的质量分数分别为0%,0.2%,0.4%和0.6%的65CuZn3Si无铅硅黄铜的微观组织、腐蚀性能、力学性能和切削性能.结果表明：当加入Al元素后,合金中开始出现富含P,Al,Mg的纳米级黑色小颗粒状质点,并且随着Al含量的增加,黑色质点的数量也随之增多,合金切削性能明显提高.合金的抗拉强度随Al含量的增加而增大,相应地伸长率有所下降,但仍能保持在12%左右.当Al的质量分数为0.6%时,65CuZn3Si合金的切削性能和力学性能达到最佳.     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2,取代了针状的δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2.     

Cr元素对Al-Ni合金凝固组织及显微硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和硬度测试等手段研究Cr元素对Al-Ni合金的相组成、凝固组织及显微硬度的影响。结果表明,AlNi2.5Crx合金凝固组织主要为α(Al)相和共晶组织Al-Al_3Ni;Cr的添加细化了合金凝固组织,当Cr的原子分数为0.2%时,α(Al)细化效果最佳,当Cr的原子分数为0.3%时,Al_3Ni细化效果最佳;随着Cr含量的增加,合金硬度得到提高,当Cr的原子分数为0.5%时,合金硬度达到最大值51.2HV,这是固溶强化、细晶强化和晶格畸变共同作用的结果。     

添加合金元素Cu和Mn对锆合金中第二相的影响

以Zr-4为母合金,分别添加电解纯铜或电解金属锰,用非自耗真空电弧炉熔炼了成分不同的6种锆合金.用透射电子显微镜观察了合金中第二相的形貌,用EDS分析了第二相的成分,用SAD确定了第二相的晶体结构.添加Cu元素的合金中有3种第二相：Zr(Fe,Cr)₂粒子、Zr(Fe,Cr,Cu)₂粒子和含少量Fe或不含Fe的Zr-2Cu粒子;添加Mn元素的合金中只有1种Zr(Fe,Cr,Mn)₂第二相,且随着合金中Mn的质量分数从0.07%增加到0.35％,Zr(Fe,Cr,Mn)₂粒子中Mn元素的质量分数也升高.     

含稀土高硅铝合金的组织特征

为深入研究含稀土(RE)高硅铝合金的组织特征,将质量分数为0.08%P和质量分数为0.6%RE复合变质Al-20%Si-2%Cu-1%Ni-xMg(x=0.4%,0.8%)高硅铝合金浇入金属模具中成形.通过光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等测试方法,分析了该合金的相组成.结果表明:合金中生成Mg2Si相、Al-Si-Cu-Ni-RE相、AlCuNi相、AlFeMnSi相等金属间化合物;合金中加入质量分数为0.6%RE能较好地变质共晶Si,但过剩的RE易生成针状的Al-Si-Cu-Ni-RE相,该富RE五元化合物的形态在T6热处理前后变化不明显;T6热处理后合金中粗大的AlCuNi相粒状化,且分布较均匀.     

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。     

La对AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn和ZnAl12Cu1(Mg)铸造合金力学性能的影响

利用Al-La中间合金制备了AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La和Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金,考察了不同的La含量对合金组织和抗拉强度、伸长率、冲击强度等性能的影响.研究结果表明:微量稀土La可以细化合金的晶粒,改变Si相晶粒大小和形状.与未添加La的合金相比,含有微量稀土La的AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La合金和Zn Al12Cu1(Mg)-x La合金具有更优良的力学性能.当AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn铸造合金中La添加量为0.15%(质量分数)时,铸造合金的伸长率增加2.7倍.含有0.1%(质量分数)La的Zn Al12Cu1(M g)-x La合金抗拉强度和伸长率相比于未添加稀土La的合金,分别增强1.3倍和3.2倍.含有0.3%(质量分数)La时Zn Al12Cu1(Mg)-x La的硬度增强1.8倍,但冲击强度是含有0.15%(质量分数)La时最高.综合考虑Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金的机械性能,稀土La的最优添加量为0.1%~0.2%(质量分数).     

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.     

Mg-8Zn-4Al-(0～1)Sr镁合金铸态组织中的第二相研究

通过扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)以及差热分析(DSC)等实验手段,系统地研究了添加微量Sr元素(质量分数0～1%)对铸态Mg-8Zn-4Al(ZA84)镁合金组织中的第二相种类的影响,并阐明了第二相形成与演变的内在机理。实验结果表明:未添加Sr元素的铸态Mg-8Zn-4Al合金组织由Q准晶相和少量Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相组成。添加Sr元素后,合金铸态组织中均存在Al_4Sr和Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相;其中Al_4Sr相随Sr含量增加而增加,Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相随Sr含量增加而减少。在Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相中Sr元素以未固溶和固溶两种形式存在,其中未固溶Sr元素的Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相具有相对较高的Zn原子浓度和较低的Al原子浓度。相关结果将为第二相析出强化型Mg-8Zn-4Al合金的高强化与耐热化设计提供必要的理论支撑。