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.     

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.     

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％.     

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.     

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。     

混合稀土对Mg-9Y-0.6Zr镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、描扫电镜(SEM)、微分扫描量热仪(DSC)和力学性能测试等手段,研究了加入质量分数为0%、1%、3%和5%混合稀土对Mg-9Y-0.6Zr(WK90)镁合金组织及性能的影响.结果表明:铸态WK90合金组织由α-Mg基体及少量的共晶组织构成,添加混合稀土后,晶界处的共晶组织明显增多,并由单一共晶形式转变为层状共晶和离异共晶并存;随着混合稀土添加量的增大,共晶组织的种类及数量增多,合金DSC曲线的低熔点吸热峰总面积增大并最终发生分离;混合稀土为3%铸态合金及含混合稀土为1%的挤压态合金分别具有最高的断裂强度,影响合金强度的因素除了晶粒尺寸外,离异共晶组织的分布状态和形貌也是重要的因素.     

Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金高温热变形行为研究

通过热模拟,微观组织观察等试验研究了Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金在高温下的热变形行为。结果发现：在变形过程中,晶界上的块状14H型LPSO结构相会垂直于压缩方向分布;随着变形温度的降低、变形速率的减小和变形量的增加,晶粒内部的针状14H型LPSO结构相不断增多;合金的热变形激活能为290.39 kJ/mol;在变形过程中,晶界上的块状14H型LPSO结构相可以起到诱导动态再结晶的作用。     

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。     

时效态Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的拉伸断裂行为

研究了时效显微组织对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金断裂行为的影响.结果表明:473K低温时效时,析出相小而密,由晶界析出相(GBP)引发的微裂纹在晶界处产生并沿晶内的择优取向扩展;温度达到523K时,GBP长大,应力集中仅在某些大尺寸GBP处出现,并引发GBP与基体分离,而产生微孔,微孔的聚集与长大导致了合金的断裂.微裂纹沿着孪晶与基体的界面扩展,在断口形成平滑刻面,而GBP的存在会加剧这一趋势.时效温度升高后,孪晶与GBP数量减少,滑移变形加剧,导致平滑刻面数量减少.     

热处理对Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、室温力学测试、硬度测试等方法,研究了不同热处理工艺对Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,均匀化退火能有效消除枝晶偏析、改善材料的组织和力学性能,δ提高30%;挤压可以明显改善合金的强度和塑性,相比铸态,σb提高,48%,σs提高36%,δ达到6.3%;时效可使挤压态合金的强度得到进一步提高,峰时效时,σb、σs分别达到385.6MPa、310.8MPa,但塑性有所降低,δ降低至4.1%.     

Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr合金显微组织和力学性能

制备了Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr两种合金,并系统研究了它们在各种状态下的组织和性能.研究结果表明:铸态的二元Mg-4Nd合金由α-Mg基体和中间相Mg12Nd组成,少量Zr(0.7%质量百分数)的加入使合金铸态组织得到明显细化,且使Mg12Nd相呈网状连续分布于晶界.合金经热挤压加工后,强度和塑性均得到大幅度改善.由于在合金挤压及热处理过程中,Zr明显提高了再结晶温度并抑制了再结晶后晶粒的长大,因此Zr的加入使Mg-4Nd合金在挤压和时效处理后强度都有不同程度的提高.直接时效(T5)处理工艺能产生形变强化和时效硬化双重作用,使合金呈现良好的综合力学性能.在对合金时效组织的TEM观察中发现了β'和β两种沉淀颗粒,其尺度均在10~100nm之间,它们都对合金产生了沉淀硬化作用.     

Mg-Al-RE系镁合金组织与性能

通过铸造和挤压变形工艺,研究了AE(Mg-Al-RE)系合金的显微组织及稀土和铝含量的变化对AE系合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:AE系合金的铸态显微组织由α-Mg基体相和沿晶界分布的Al.4RE,Mg17Al12相组成.随着稀土含量的增加,Mg17Al12相逐渐消失,Al4RE相的体积分数增加,并逐渐沿晶界处形成连续网状结构.挤压实验结果显示:AE系合金具有良好的形交加工性能,挤压后合金的强度和塑性均比铸态合金大幅度提高.稀土元素的加入对合金形变过程中的动态再结晶有一定的抑制作用.在AE系稀土镁合金中增加Al含量,可以使合金的综合力学性能上升到一个较高的水平.     

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在293～723 K时的变形行为及微观组织演变

研究Mg-9Gd-4Y-0.6Mn 合金在应变速率为0.01 s-1、变形温度为293～723 K时的压缩塑性变形行为, 并在光学显微镜下观察合金在不同变形温度下的表面滑移线及孪生变形形貌与内部微观组织. 研究结果表明： 合金流变应力应变曲线在不同温度呈现出不同的形状, 加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同的温度各自起到了重要的作用;在523 K以上时非基面滑移已被激活, 形变孪生在296～723 K范围都存在, 在673 K以上出现动态再结晶;动态再结晶晶粒优先在原始晶界和粗大第二相粒子处形核, 同时在723 K还观察到晶界弓出形核和＂孪生＂动态再结晶现象.     

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.     

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.     

Corrosion and electrochemical behavior of as-cast Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr magnesium alloys in 5% NaCl aqueous solution

The corrosion mechanism of the as-cast Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr magnesium alloy immersed in 5%NaCl aqueous solution was investigated by electrochemical test and SEM.The electrochemical results indicate that the corrosion resistance of Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr alloy in 5%NaCl aqueous solution gradually deteriorates with immersion time increasing from 2 h,24 h,60 h,to 108 h,which is consistent with the SEM observation of corrosion morphologies.The Cl~- anion leads to the initiation and development of the corrosion p...     

Corrosion and electrochemical behavior of as-cast Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr magnesium alloys in 5% NaCl aqueous solution

The corrosion mechanism of the as-cast Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr magnesium alloy immersed in 5% NaCl aqueous solution was investigated by electrochemical test and SEM. The electrochemical results indicate that the corrosion resistance of Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr alloy in 5% NaCl aqueous solution gradually deteriorates with immersion time increasing from 2 h, 24 h, 60 h, to 108 h, which is consistent with th e SEM observation of corrosion morphologies. The Cl^-anion leads to the initiation and development of the corrosion pits, and Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr alloy exhibits filiform type of attack under significant anodic control of magnesium solution reaction. The corrosion potential becomes noble with increasing immersion time.