Mg-6Gd-(2-4)Y-1Zn变形镁合金的组织与性能

制备了3种不同成分的Mg-Gd-Y-Zn四元合金,并对其显微组织和力学性能进行了系统的研究.结果显示,Mg-6Gd-2Y-1Zn和Mg-6Gd-3Y-1Zn合金的铸态组织主要由α-Mg,(Mg,Zn)3Gd和18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成.而Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的铸态组织则主要由α-Mg,Mg24(YGdZn)5和Mg12Y1Zn1相组成.合金退火后,3种合金的退火组织均由α-Mg,Mg12Y1Zn1和14H-LPSO相组成.热挤压过程中Mg12Y1Zn1相被拉长,呈长条状沿挤压方向排列,而14H-LPSO相则分布于条状分布的Mg12Y1Zn1之间.挤压态合金经固溶和225℃时效(T6)处理后,显微组织中呈现14H-LPSO结构和β’沉淀相共存.对挤压后的合金直接进行时效处理(T5)过程中也发生了β’沉淀相,但14H-LPSO相体积分数少于T6态.3种合金中Mg-6Gd-4Y-1Zn合金在T6态的性能最好.     

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.     

铸态Mg-5.0Y-3.0Nd-0.5Zr合金组织和力学性能研究

对Mg-5.OY-3.ONd-0.5Zr镬合金进行熔铸和不同温度的均匀化退火.测试该合金的室温拉伸力学性能.并采用金相显微镜、扫描电镜等方法观察铸态和均匀化退火态组织.结果表明,添加稀土元素能使镁合金的铸态组织得到细化,Nd和Y分别以Mg41 Nd5和Mg24 Y化合物形式存在,均匀化退火后,试验合金抗拉强度和伸长率得到提高.其中450℃的均匀化退火效果最好,合金的抗拉强度比铸态时的提高了18.6%,塑性提高了3.5%.     

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。     

Mg-(6～8)A1-0.7Si合金的组织和力学性能分析

通过金相观察、扫描电镜、X衍射分析和拉伸实验等方法,研究了Mg-(6~8)A1-0.7Si合金的铸态组织和力学性能.研究结果表明:添加了少量Sb和RE的Mg-(6~8)%A1-0.7%Si的铸态组织主要由α-Mg基体、Mg17A l12相、Mg2Si相、Mg3Sb2相和少量针状A l4Si2Mn2Y相组成,并且随着A l含量的增加,试验合金组织中的Mg17A l12相增多,共晶析出物变得更加连续.同时,力学性能的测试结果表明:A l含量变化对于试验合金抗拉强度、屈服强度和延伸率的影响呈现出不同的变化规律.     

Mg-(1-4)Ce合金的组织和性能

为分析稀土元素Ce对镁的组织和性能的影响,在纯镁中分别加入1%~4%的Ce制备了Mg-(1-4)Ce系列合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机对铸态合金的显微组织、相组成、拉伸性能和抗蠕变性能进行了研究.实验结果表明:Mg-(1-4)Ce合金的铸态组织由α-Mg基体和沿晶界分布的共晶(α-Mg+Mg12Ce)组成,随着Ce含量的增加,晶界处的共晶组织数量逐渐增加,分布也由离散点状转变为网状;随Ce含量的增加,铸态Mg-(1-4)Ce合金的抗拉强度和屈服强度都逐渐增大,而塑性逐渐降低;合金的强度随温度的增加而下降,但下降的幅度不大,表现出较好的高温稳定性,而延伸率则随温度增加明显上升;铸态Mg-(1-4)Ce合金表现出良好的抗蠕变性能,Mg-4Ce铸态合金的稳态蠕变速率为1.55×10-9s-1.     

二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr显微组织及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X线衍射、维氏硬度计和万能拉伸试验机研究二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr合金板材显微组织、时效行为及力学性能的影响.研究结果表明:加入合金元素Zn后,合金中形成了块状和针状的LPSO组织,块状LPSO组织能够细化挤压态合金的晶粒,改善合金的二次成形能力,针状LPSO组织能够减小时效强化相β',使其分布更加弥散,从而提高时效合金的拉伸力学性能;二次变形显著地改变了合金组织,使合金的晶粒沿变形方向拉长,并对时效过程产生了较大的影响,经过二次变形的合金强化相析出加快,时效峰提前,β'相尺寸更小,分布更加弥散,从而使合金获得了较高的力学性能.在LPSO组织和二次变形的共同作用下,T10态的合金C获得了最高的屈服强度和抗拉强度,分别为375 MPa和420MPa.     

Mg-6Gd-Y-0.6Zr的析出行为和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X线衍射、透射电镜等手段研究添加1％Y(质量分数,下同)对Mg-6Gd-0.6Zr 合金析出行为和力学性能的影响.研究结果表明:添加合金元素Y能大大促进Mg-6Gd合金的时效析出;具有高过饱和度的Mg-6Gd-Y-0.6Zr合金在200℃表现出显著的时效硬化现象;随着时效温度的升高,晶界周围析出相极度粗化并且β'相体积分数降低、分布不均;尤其在250℃峰时效的组织中观察到Mg-6Gd合金所不具备的β'相.200℃时效72 h后,合金获得优异的力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为354MPa,292MPa和9.5％,250℃时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为307MPa,220MPa和13.6％.     

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.     

冷却方式对Mg-3Nd合金显微组织和物相构成的影响

制备了急冷和铸造的Mg-3mass%Nd合金,采用显微组织分析、X-射线物相分析、电子探针微区成分分析、硬度和强度等检测分析,研究了合金的显微组织、物相构成和力学性能.探讨了压缩变形对铸态合金组织和性能的影响.结果表明,急冷可以大幅度减小晶粒尺度及改变合金的物相构成.急冷合金的物相构成为过饱和α-Mg固溶体相;铸态样品的物相构成为α-Mg固溶体和Mg41Nd5.实验还表明,铸态样品压缩变形后产生大量的形变孪晶,提高了合金的强度.     

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。     

Mg-4Sn-1Ce合金的组织及热压缩行为

本文采用光学金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及热压缩实验对Mg-4Sn-1Ce合金的微观组织和热压缩行为进行了研究。结果表明,铸态合金主要由"岛"状的α-Mg、Mg_2Sn、Ce_4Sn_5和MgSnCe相组成。合金在250～450℃和0.001～1s~(-1)应变速率下进行热压缩,热变形激活能Q为162.03 kJ/mol,本构方程为■=1.3×10~(12)·[sinh (0.019σ)]~(5.6)exp[-162030/(RT)]。热压缩温度由250℃升高到450℃,合金显微组织由(扁平状晶粒+挤压流线)组织演变为再结晶等轴晶粒组织。     

时效处理对Mg-4Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、静态浸泡及电化学测试手段研究了时效处理对高应变速率轧制Mg-4Zn合金板材微观组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:轧制态Mg-4Zn合金组织由细小均匀的动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为3μm,合金内部析出相分布不均匀,局部区域存在位错;预时效(70℃/10 h)处理后合金内部析出大量GPI区(长度3～10 nm,宽约2～3个原子间距)和球状GPII区(直径4～10 nm);70℃/10 h+160℃/2 h时效处理后合金内部位错密度显著降低且析出相分布更为均匀;Mg-4Zn合金在Hank's溶液中的腐蚀形式为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合;随着时效时间的延长,其耐腐蚀性能呈现先升高后降低的趋势.时效2 h时合金的耐蚀性达到最佳(平均腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,腐蚀膜厚约6.3μm,腐蚀电位为-1.41 V,腐蚀电流密度为11.8μA/cm2),可归因于时效后位错密度降低、析出相分布更为细小均匀.     

低温球磨制备Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料及其性能

采用低温球磨技术制备了Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料,主要研究低温球磨时间对材料形貌结构以及储氢性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析材料的形貌和相组成,采用压力-组成-温度(P-C-T)设备研究材料的储氢性能.结果表明:分别经过2、4和7 h球磨后,材料的相组成没有发生明显改变,只有极少量的Mg2Ni合金相生成.随着球磨时间的延长,材料的平均粒度逐渐下降,作为催化剂的Ni、NiO相逐渐揉进基体内部.伴随着上述变化,材料的活化性能、吸氢性能逐渐提高,球磨到7 h后材料仅需活化1次即可达到最大吸放氢速率,初始吸氢温度降为60℃,在4.0 MPa初始氢压和200℃下吸氢量为6.4%(质量分数),60s即可完成饱和吸氢量的80%,10min内完成饱和吸氢量的90%;材料的放氢性能则在球磨4 h后已经基本保持不变,0.1MPa下初始放氢温度为310℃,在350℃、0.1MPa下材料可在500s内释放饱和储氢量的80%.     

Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制

研究了不同Zr含量对Mg-9Gd-4Y合金晶粒大小的影响及Zr的晶粒细化机制.结果表明,Zr可以明显细化合金的晶粒,且随Zr含量增加,晶粒变得更细小.微观组织分析表明,在Zr含量较高的合金中,几乎每个晶粒内都含有至少一个富Zr的核;而在Zr含量较低的合金中没有发现这种核.在高Zr含量和低Zr含量的合金中,晶粒细化的机制不同:在低Zr含量合金中,Zr以抑制晶粒长大为主;在高Zr含量合金中,Zr以促进异质形核为主.     

退火工艺对Mg-4Zn-1.5RE合金显微组织的影响

介绍了Mg-4Zn-1.5RE合金。实验利用小型轧机对挤压态Mg-4Zn-1.5RE合金进行多道次轧制,研究了轧制后合金板材经不同的退火工艺处理后其显微组织随退火温度和退火时间的变化情况,观察了合金中的第二相的TEM形貌并进行能谱分析。结果表明,该镁合金在常温下可进行多道次轧制,但每两道次之间进行300℃×30 min的退火处理,总变形量可达到60%;轧制后的板材经再次退火后发生再结晶,合金中第二相为含有稀土元素的W相。     

高强耐热Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的性能

对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的组织、力学性能、焊接性能和腐蚀性能进行研究.结果表明：该合金是一种高强、耐热、易焊接和耐腐蚀的新型镁稀土合金,在不同温度下其力学性能都明显优于HM31,HK31和WE54的力学性能,在-196,25,250,300和350℃时的抗拉强度分别达到521,370,348,262和150 MPa,其耐热温度可达到350℃,焊接强度系数为0.74;在3.5%NaCl溶液中该合金挤压T5态的室温腐蚀电流仅为AZ91-T5态的1/10和ZK60-T5态的1/23.     

挤压态Mg-13Li-1Al-1Ca-4Y合金的微观组织及力学性能

制备并研究了Mg-13Li-1Al-1Ca-4Y合金铸造态及热挤压态的组织和挤压态合金的力学性能.光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜及EDS能谱对合金相组成进行分析,结果表明,铸造态Mg-13Li-1Al-1Ca-4Y合金由β-Li基体以及聚集在晶粒内部及境界上的块状和针状Al2Y3化合物组成,基体平均晶粒尺寸约为60～70μm,Ca元素偏聚在晶界上,以Mg2Ca化合物形式存在.在300℃真空环境下对铸造态试样保温10 h后,在250℃对试样进行热挤压成型.挤压态显微组织显示,大量破碎化合物沿挤压方向呈带状分布.热挤压后合金室温延伸率可达46%.     

Ca对医用Mg-4Zn合金轧制板材组织与性能的影响

采用金相分析、扫描电镜分析和拉伸测试等手段研究了Ca含量(质量分数0.3%,0.6%和0.9%)对高应变速率轧制Mg-4Zn基合金板材显微组织、力学性能和耐生体腐蚀性能的影响.结果表明:加入Ca可以细化Mg-4Zn合金的动态再结晶晶粒,导致合金中残余第2相的含量增加和尺寸增大,并提高其抗拉强度和屈服强度.其中,Mg-4Zn-0.9Ca合金的抗拉强度和屈服强度分别为300 MPa和278 MPa,比基体合金分别提高了12.4%和68.5%.然而,合金的耐腐蚀性能和剩余抗拉强度随着Ca含量的增加而下降,可归因于合金中残余第2相含量的增加以及尺寸增大.Mg-4Zn合金板材中第2相比较细小、分布均匀,倾向于均匀腐蚀,在0.9%NaCl溶液中浸泡7d的平均腐蚀速率为0.80mg/(cm~2·d),浸泡7d,15d后的剩余抗拉强度分别为217 MPa和205 MPa.