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.     

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.     

固溶处理对ZC61镁合金显微组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、显微硬度仪、材料万能试验机研究了固溶处理对ZC61铸造镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,经440℃×24 h固溶处理后,铸态ZC61镁合金中沿晶界呈粗大、近似连续网状分布的非平衡共晶组织发生大量溶解,以细小、不连续颗粒状分布在基体上.合金的室温拉伸性能得到了明显的改善,固溶态合金的最大抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为229.5 MPa、132.8 MPa和13.6％,较铸态合金分别提高了19.9％、16.3％和51.1％.     

钇对Mg-12Gd-1Zn-0.6Zr镁合金组织和性能的影响

为加强Mg-Gd-Y基高强镁合金的开发,拓展镁合金的应用,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、差热分析和拉伸试验等手段,研究了Y对Mg-12Gd-1Zn-0.6Zr镁合金组织和性能的影响.结果表明:在Mg-12Gd-1Zn-0.6Zr镁合金中,Y添加的质量分数为2％时对合金铸态组织的影响不大;当添加3％和4％会导致合金铸态组织粗化,并使合金组织中的第二相由不连续分布的细小网状变成粗大的骨骼状;添加2％～4％还可使合金挤压后的晶粒细化,其中添加2％和3％较添加4％获得更好的细化效果.此外,添加2％～4％可明显提高合金挤压后的抗拉强度和屈服强度,其中添加2％可使合金挤压后的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到348.8 MPa、256.8 MPa和14.7％.     

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。     

动态加载条件下细晶镁合金的组织特征及形成机制

研究细晶镁合金在动态加载条件下的力学特性和组织关系,分析细晶镁合金在动态加载条件下的变形行为;探讨镁合金在动态加载条件下组织特征及演变机制.研究结果表明:细晶镁合金的动态抗压强度明显高于准静态抗压强度,具有明显的应变率强化效应.细晶镁合金在动态加载下压缩的变形组织中只有少量的孪晶,滑移是细晶镁合金在动态加载条件下塑性变形的主要机制.     

Microstructure and mechanical properties of cryorolled AZ31 magnesium alloy sheets with different initial textures

AZ31 magnesium alloy sheets with different strong textures were cryorolled at the liquid-nitrogen temperature to the strain of 4% and 8%. The microstructure and texture of the rolled sheets were investigated via scanning electron microscopy (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD), and X-ray diffraction (XRD). The mechanical properties of the sheets were tested through in-plane uniaxial tensile tests at ambient temperature. The tensile stress was exerted in the rolling direction (RD) and transverse directions (TD). The microstructural and textural evolutions of the alloy during cryorolling were investigated. Due to active twining during rolling, the initial texture significantly influenced the microstructural and textural evolutions of the rolled sheets. A {1012} extension twin was found as the dominated twin-type in the cryorolled samples. After cryogenic rolling, the ductility of the samples decreased while the strength increased. Twinning also played an important role in explaining the mechanical differences between the rolled samples with different initial textures. The samples were significantly strengthened by the high stored energy accumulated from cryorolling.     

Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能

通过调整Mg—Zn—Al系合金中Al和Zn的含量及比例,研究了其组织和力学性能变化规律．Mg—Zn—Al系合金组织由α-Mg基体和β相(Mg17Al12)、MgZn相、T相(Mg32(Al,Zn)49)组成．AZ51合金具有最高的常温抗拉强度,但屈服强度较低：AZ95和AZ55合金同时具有较好的常温抗拉强度和屈服强度．合金元素较少的合金高温强度低,合金元素多的合金强度高,AZ95合金具有良好的高温抗拉强度和屈服强度．常温和高温下,Mg—Al—Zn合金的塑性均随合金元素的增加而降低．     

热挤压AZ91D镁合金的组织与力学性能

对直径φ50mm铸态AZ91D合金棒材在603K下进行单次热挤压，获得了直径φ14mm的棒材。用OM、SEM和TEM分析热挤压前后组织的变化，研究热挤压对其组织与性能的影响规律。结果表明，热挤压变形可以细化其微观组织，显著提高AZ91D合金的抗拉强度（σb、σ0.2）、伸长率（δ）及硬度（HB）。在此过程中合金α-Mg相有足够的独立滑移系可以启动，棱面滑移和基面滑移共同作用发生局部大变形，α-Mg沿挤压方向呈细条带状，β—Mg12，Al12相分布于α-Mg条带间。然而，经单次挤压不可能得到均匀的变形组织，从边缘到中心，组织渐变，边缘组织细小，心部组织粗大。     

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。     

MB26镁合金显微组织及其对力学性能的影响

本文报道了对MB26镁合金显微组织的研究结果及其对力学性能的影响。研究结果表明,在Mg-Zn-Zr合金中添加钇混合稀土可使铸态镁合金晶界变窄,并细化晶内析出物。随着钇稀土含量的增加,合金金相组织从等轴晶粒向亚共晶组织转变。钇稀土含量的增加,不会导致钇稀土元素向晶界大量富集,使晶界宽化。在含Z相的MB26合金中经挤压后,大致发生以下反应:Mg_6Y(Re)Zn_6(?)Mg_3Y(Re)_2Zn_3+MgZn_2,MgZn_2是镁合金的强化相。在挤压后的MB26镁合金中,沿压缩的原始晶界,有颗粒的Y(Re)-Zn相生成,这对合金力学性能有不良影响,在晶内有弥散细小的Mg-Y(Re)相生成,这是合金的强化相。在挤压状态下,钇稀土含量较小的MB26合金则产生亚晶界,并伴有细小析出相沿亚晶分布而强化合金;在钇稀土含量较大(2.65％wt)则没有亚晶形成,但晶内析出大量细小弥散强化质点,使合金得到强化。含钇稀土在(0.79～2.65％wt)范围内均能得到约370MPa的抗拉强度,比不添加钇稀土的Mg-Zn-Zr合金高出30MPa左右。     

均匀化退火对AZ31B镁合金组织与性能的影响

AZ31B镁合金铸态组织晶界处存在粗大的"骨骼"状Mg17Al12相以及凝固过程中产生的成分偏析,严重影响了铸锭的成形性能.为改善其成形性能,对铸态试样进行了均匀化退火试验,其保温温度为380,400,420 ℃以及保温时间为6,15,24 h.均匀化退火后Mg17Al12相呈细小的颗粒状分布在α-Mg基体上,枝晶偏析大部分得到消除,镁合金的塑性得到改善.根据均匀化退火后的组织与性能变化确定了最佳的退火工艺为400 ℃×15 h.     

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。     

AZ31镁合金氩弧焊接接头组织与力学性能研究

钨极氩弧焊(TIG)为镁合金焊接中最常用的一种焊接方法。本文采用直流钨极氩弧焊对6.0 mm厚AZ31镁合金挤压板材进行了双面焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机考察分析了焊接接头显微组织与力学性能。显微组织分析表明,AZ31镁合金直流TIG焊接头由母材、热影响区、焊缝区组成,焊缝组织呈现焊丝熔化后凝固组织;在母材热影响区与焊缝区之间坡口处形成过渡区,晶粒细小,为母材与焊丝的熔合区。采用AZ31焊丝焊接接头平均抗拉强度为241.0 MPa,延伸率为13.8%,分别达到了母材的86.0%和63.6%。焊接接头的断裂均位于热影响区,断口呈现韧脆混合断裂特征。     

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。     

Sc与Zr对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织及力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-9.0Zn-2.8Mg-2.5Cu合金,在该合金的基础上,分别添加不同剂量的Sc,Zr和Sc+Zr得到了一系列合金,利用光学显微镜、万能试验机等设备观察分析其金相组织与力学性能.结果表明:分别添加Sc与Zr时,随着Sc与Zr添加量的升高,所得合金的抗拉强度逐渐升高,延伸率逐渐下降,当Sc与Zr的分别添加量增加到0.15%与0.25%时,合金抗拉强度分别为775 MPa与785 MPa,延伸率分别为9.95%与7.1%;复合添加Sc与Zr时,若Sc含量小于Zr时,随着Sc与Zr添加量的增加,所得合金的抗拉强度先上升后下降,延伸率逐渐下降,当添加量为0.04%Sc和0.1...     

时效时间对变形铝硅合金组织与性能的影响

研究不同固溶态Al-12.7Si-0.7Mg变形合金在180℃进行不同时间的人工时效处理,分析了时效时间对合金组织和力学性能的影响.结果表明:不同固溶态合金的时效强化的曲线表现出不同的单、双峰时效强化特征.变形铝硅合金经520℃固溶30 min随后180℃时效强化曲线存在明显的时效强化双峰,并且第二个时效强化峰高于第一个时效强化峰.时效强化的单、双峰现象与合金的时效析出相的类型、尺寸以及析出序列密切相关.合金亚稳相的转变有明显的时间间隔,使合金时效强化曲线出现了双峰现象.     

Ca,Si和RE对AZ91合金的组织和性能的影响

Ca,Si和RE合金化和复合合金化AZ91的研究结果表明：Ca单独加入合金中和Ca,Si或Ca,RE同时加入合金中都能明显改善AZ91合金的铸态组织，Si和RE在合金中以Mg2Si和Al11RE3颗粒相形式存在，而Ca则主要溶解于β-Mg17Al12中，未形成新相，DTA分析表明，Ca溶入Mg17Al12后提高了它的熔点，亦即提高了它的热稳定性，这一点对合金的高温性能十分有益，使合金的蠕变性能得到大幅提高，性能最好的是含0.3%（指质量分数，下同）的Ca和2％的RE的合金，它在200℃/50MPa下的蠕变速率相对于基体合金AZ91降低了一个数量级，单独加入Ca对铸态AZ91合金有脆化作用，但Ca,Si或Ca,RE复合加入则能大幅提高AZ91合金的室温和高温强度，同时保持了与AZ91基体合金相同的或更好的塑性。     

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.     

Effects of P addition on the microstructure and mechanical properties of Mg–5%Sn–1.25%Si alloy

The effects of Al-P addition on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg–5%Sn–1.25%Si magnesium alloy were investigated. The results show that the phases of the as-cast alloy are composed of α-Mg, Mg2 Sn, Mg2 Si, little P, and AlP. The Chinese character shape Mg2 Si phase changes into a granular morphology by P addition because AlP can act as a heterogeneous nucleation core for the Mg2 Si phase. When 0.225wt% of Al–3.5%P alloy is added, the mechanical properties of the Mg–5%Sn–1.25%Si alloy are greatly improved, and the tensile strength increases from 156 to 191 MPa, an increase of 22.4% compared to the alloy without P addition. When the amount of Al–3.5%P reaches 0.300wt%, a segregation phenomenon occurs in the granular Mg2 Si phase, and the tensile strength and hardness decrease though the elongation increases.