ZK60镁合金铸态显微组织分析

作为高强度变形镁合金研究的基础工作,较系统研究了ZK60镁合金的铸态组织.光学显微分析表明,铸态组织中存在很明显的枝晶;有相当数量的共晶组织沿晶界或枝晶边界断续分布.差热分析(DSC)表明,在加热和冷却速度分别为15 K/min和10 K/min时共晶组织的熔化温度为345℃,凝固析出温度为328.7℃.x-衍射分析初步确定,在铸态ZK60镁合金中主要有α-Mg,MgZn,MgZn23种合金相.透射电子显微分析发现,共晶组织类型、组成和分布具有多样性,选区电子衍射花样标定共晶组织主要由α-Mg和MgZn两相构成.     

高强度变形镁合金ZK60的研究现状

镁合金因其具有很高的比强度、良好的铸造成型性、优越的阻尼吸震降噪性能、电阻屏蔽性能等诸多优点而受到广大材料工作者的强烈重视,而ZK60镁合金则是高强度变形镁合金中性能最为优越的合金之一.文章综述了ZK60合金发展历史、组织研究现状、力学性能研究现状、表面处理研究现状、应用现状以及合金元素和微量元素对ZK60合金组织和性能的影响.在此基础上,提出了改善ZK60镁合金组织性能的方向和途径,并对其表面处理和应用现状做了分析和展望.     

Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响

用金相显微分析、扫描电镜分析及能谱分析等方法研究了Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响. 结果表明:添加少量的Sr对ZK60镁合金有很好的组织细化效果,但其细化效率受Sr加入量和熔体保温时间的影响较大. 在给定熔体保温时间的条件下,随着Sr质量分数从0.01%增加到0.1%,晶粒细化效率逐渐提高. 在给定Sr加入量的条件下,当熔体保温时间为20～80min时,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而提高;当熔体保温时间超过80min后,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而降低.     

稀土元素Y对变形镁合金ZK60的组织和性能的影响

通过对Mg-6.0Zn-1.2Y、Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y变形镁合金挤压态及经过各种热处理的试样的显微纽织分析及力学性能研究,探讨了微量稀土元素Y在ZK60合金中的存在形式和作用机理对该合金组织与力学性能的影响.结果表明,稀土元素Y能使变形镁合金ZK60晶粒明显得到细化,晶界也变细;当添加的稀土Y含量为1.0%wt时,大量的Y和Zn在晶界富集,Y-Zn相颗粒变大,导致其强度下降,而延伸率增加.     

氩气保护条件下碳对AM60镁合金组织性能的影响

在氩气保护精炼条件下研究了煤粉、石墨粉、碳纤维等形态的碳元素对AM60镁合金组织与性能的影响,探讨了C元素对其合金组织的细化机理。研究结果表明,在AM60镁合金中加入少量不同形态的碳元素能有效地改善其显微组织,使AM60镁合金的铸态室温力学性能有了不同程度的提高;当碳以纤维状态加入时,合金室温铸态力学性能的提高幅度最大,其抗拉强度和延伸率分别达到了242.4 MPa和13.2%,分别在原合金的基础上提高了23%和2.5倍。     

交流磁场对Al-Fe合金凝固组织的影响

研究了交流磁场对Al-Fe合金中含铁相形态及分布的影响.近共晶Al-1.99%Fe(质量分数,下同)和亚共晶Al-0.90%Fe两种铝合金在3℃/min的冷却速率凝固过程中,施加强度为0.3 T,频率为20 Hz的交流磁场,并与未施加磁场的试样进行对比.实验结果表明,在这两种合金中,无论是先析出Al3Fe相还是先析出-αAl,施加交流磁场后,Al3Fe相均向试样的中心处富集.这是由于Al3Fe相的磁化率大于熔融铝基体的磁化率,使得Al3Fe相和铝基体相比受到指向样品轴线的更大的电磁力,从而导致其向试样中心处聚集.     

Dy和Y对ZK60镁合金铸态组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X线衍射分析及力学性能测试等手段,研究稀土元素Dy和Y对ZK60镁合金铸态显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:在ZK60镁合金中单独添加质量分数为1%Dy和1%Y均能细化晶粒,Y的细化效果优于Dy的细化效果;当同时添加Dy和Y时,细化效果最佳,合金的平均晶粒尺寸由原来的105μm减小至35μm,因此,合金的塑性都有不同程度的提高;单独添加Dy后,合金的抗拉强度下降,而单独添加Y后,合金的抗拉强度略有提高,同时添加Dy和Y后,由于Dy和Y原子之间相互交换作用,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高至210.2 MPa,115.6 MPa和8.6%,较未加稀土元素的ZK60镁合金分别提高5.3%,17.1%和177.4%;加入稀土Dy和Y后合金力学性能的变化主要与Dy和Y在合金中形成的I相和W相的比例有关。     

ZK60镁合金的CO2激光焊接工艺研究

采用CO2激光焊接ZK60高强镁合金薄板,并使用金相显微镜、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜等分析测试手段,研究CO2激光焊接接头各区域的显微组织、接头的力学性能、断口形貌特征等,分析主要焊接参数(包括激光功率、焊接速度)对焊接质量的影响,探讨高强镁合金的激光焊接工艺特点.研究结果表明:在本实验条件下,采用CO2激光焊接工艺能够实现镁合金ZK60的连接;通过适当地选择工艺参数可以获得比较理想的焊缝,接头抗拉强度可达母材强度的80.4%.     

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。     

共晶合金凝固组织数值模拟的研究进展

论述了共晶合金凝固组织数值模拟的主要方法和研究进展。指出以合金的化学成分及冷却过程的工艺参数为条件，模拟其凝固组织的形成过程，将成为共晶合金凝固过程微观模拟的新的发展方向。     

时效ZK60镁合金中的合金相探索

对经时效热处理(T6)的ZK60镁合金进行了较为全面的研究,初步确定了时效ZK60镁合金中主要合金相的种类和形态.研究发现,固溶处理ZK60镁合金中有明显的花朵状偏析;从金相照片和透射电子显微照片中均发现了残存少量的未溶物相,选区电子衍射花样(SADP)标定为MgZn2相.在固溶处理和时效处理的ZK60镁合金均存在一类MgZn2相,它们无取向分布,形貌呈近似平行四边形,大小在200～500nm之间,对热处理条件不敏感.时效处理的ZK60镁合金中的另一类析出物是MgZn相,形态为长约500nm的杆状.时效处理的ZK60镁合金中除了已标定的MgZn相和MgZn2相外,还发现了4种形态和分布不同的物相,它们可能是完全不同的物相,也有可能是同种物相在不同截面所呈现的不同形态.     

不同初始态Mg-Zn-Gd加工过程中组织和性能的演变

主要研究了初始状态分别为轧态和退火态的Mg-2%Zn-1%Gd合金在360℃进行单道次66%大压下轧制和其后的退火加工过程中组织和性能的演变规律.通过金相观察、拉伸实验和杯突实验分析表明:不同初始状态Mg-Zn-Gd合金随着加工过程的进行其力学性能及演化规律也明显不同.这是由对应组织中的剪切带、孪生密度和晶粒尺寸共同决定的.初始退火态Mg-Zn-Gd合金经大压下轧制和热处理加工之后表现出了更优秀的机械性能和更小的各向异性,其最终伸长率可达289%.初始为退火态的Mg-Zn-Gd合金板材最终制得的薄板在室温下的成形性更好.     

强磁场对Al-Cu合金凝固组织及溶质分布的影响

对亚共晶Al-10.5%Cu(质量分数)合金进行了均恒强磁场和梯度强磁场下的凝固实验,考察了强磁场对凝固组织形貌及α-Al晶粒内溶质含量的影响.实验结果表明,施加均恒强磁场和梯度强磁场后,组织形貌变化不明显,而α-Al晶粒内溶质含量有所增加.分析认为,这是因为强磁场下的洛仑兹力抑制了凝固过程中固液界面处的Cu原子向液相内的迁移,从而提高了溶质元素在α-Al晶粒内的含量.改变梯度强磁场的方向,α-Al晶粒内溶质含量无明显变化.     

合金元素对铸造AlSi7Mg合金导电率的影响

研究了合金元素Ｓｉ、Ｍｇ及杂质元素Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ等对铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金导电率的影响。结果表明,Ｓｉ对合金的导电率有不利的影响,其含量应控制在下限;随着Ｍｇ含量的提高,合金的导电率降低,综合考虑强度和导电率,Ｍｇ含量应控制在０．２５％～０．４％;Ｆｅ是合金中的有害元素,但其对导电率影响不大,其含量应低于０．２％;Ｃｕ、Ｍｎ是合金中的杂质元素,对导电率有不利影响,应减小其含量。     

钇对铸态ZK60镁合金晶界析出相形态的影响

通过金相分析、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDX)分析等实验手段,对Mg-6.0Zn-0.45Zr,Mg-6.0Zn-1.2Y和Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y三种合金铸态晶界析出相的形态进行了研究.实验结果表明,铸态Mg-6.0Zn-0.45Zr合金的晶界主要析出相是Mg-Zn二元相. 铸态Mg-6.0Zn-1.2Y合金与Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y合金的晶界析出相相似,主要以两种形态出现,一是在三角晶界形核,呈"鱼骨状",由Mg-Zn二元相和Mg-Zn-Y三元相组成;另一是几乎包围整个晶粒,呈连续网状,由Mg-Zn-Y三元相组成.另外,在含Y的合金中还发现,晶界析出相的边缘均有大量弥散的颗粒状析出物,颗粒呈辐射状向晶粒内部延伸分布.Y能强烈改变铸态Mg-Zn-Zr系合金(ZK60)的晶界析出相的形态.     

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。     

不同磁场条件对双流铸造7075铝合金组织的影响

成功研制了双流低频电磁半连续铸造铝合金的设备,使用该设备实现7075铝合金连续稳定的铸造,为工业实现多流低频电磁半连续铸造提供实验基础.利用此铸造设备,对比研究双流铸造中不同磁场条件对7075铝合金组织的影响.研究发现:相邻线圈电流方向相反时铸锭宏观组织略微好于线圈电流方向相同时;随着电流强度的增大,晶粒逐渐得到细化,当电流强度大于160 A后,磁场作用基本达到最佳效果;励磁电流频率小于等于10 Hz或者大于等于30 Hz均无法改善合金组织,当励磁电流频率为20 Hz的时候,铸锭晶粒相对细小,分布均匀,且宏观偏析得到了显著抑制.