镁合金表面高温氧化膜CO_(2)矿化处理研究

为改善镁合表面高温氧化膜性能,采用CO_(2)矿化技术对AZ80-0.38Nd(质量分数/%,下同)合金表面高温氧化膜进行了处理。对比考察了合金氧化膜CO_(2)矿化处理前后的微观形貌、结构及物相,并采用浸泡和电化学测试技术研究了膜层的腐蚀防护性能。结果表明,AZ80-0.38Nd合金表面高温氧化膜具有典型的裂纹与孔洞缺陷,CO_(2)矿化处理很好地修复了合金表面高温氧化膜缺陷,提高了氧化膜层的致密度,并在合金表面构筑由棒状MgCO_(3)·3H_(2)O和层片状4MgCO_(3)·Mg(OH)2·4H 2O组成的矿化膜。相比于氧化膜,矿化膜可将合金自腐蚀电位(E corr)由-1.41 V SCE提高至-1.33 V SCE,将合金自腐蚀电流密度(i corr)由1.62×10^(-4)A/cm^(2)减小至2.47×10^(-5)A/cm^(2)。此外,矿化膜还能将合金局部腐蚀转变为均匀腐蚀,呈现优异的腐蚀防护性能。

Al-Mg-Si合金在均匀化退火过程中的组织演变

通过光学显微镜、扫描电镜和差示扫描量热仪等技术手段研究了Al-0.7Mg-0.9Si合金在550℃均匀化退火过程中的显微组织演变。结果表明,合金的铸态组织存在严重偏析,晶界析出长条状Al(Fe, Mn)Si相和短棒状Mg_(2)Si相,晶内析出球状Q-AlCuMgSi相;随着均匀化退火时间的延长,枝晶偏析消失,Q-AlCuMgSi相和Mg_(2)Si相逐步回溶于基体,Al(Fe, Mn)Si相发生断续化转变。合金导电率呈先降低后缓慢升高的趋势。结合均匀化动力学计算,确定Al-Mg-Si合金合理的均匀化退火制度为550℃8 h。

Zn对挤压态Mg-3Sn-1Ca合金耐蚀性的影响

目的 提高挤压态Mg-3Sn-1Ca合金的耐腐蚀性能。方法 通过合金熔炼制备了Mg-3Sn-Ca(TX31)和Mg-3Sn-Ca-Zn(TXZ311)两种挤压态合金,利用XRD、金相、SEM、EDS、EBSD、析氢、电化学极化曲线和阻抗谱,分析了TX31和TXZ311两种合金的微观组织及耐腐蚀性能。结果 XRD和EDS结果表明,挤压态TX31和TXZ311两种合金中第二相均为CaMgSn相,TXZ311合金中由于Zn的添加,CaMgSn相增加且分布更加均匀。金相和EBSD结果表明,Zn的添加可以提高TX31合金的动态再结晶程度和{0002}基面织构强度,改善TX31合金中组织的不均匀性。从极化曲线上可得,腐蚀电位和腐蚀电流分别为-1.57V和6.95×10^(-5)A。添加Zn后,腐蚀电位升高(-1.49 V),腐蚀电流减小(1.02×10^(-5)A),表明合金耐蚀性提高。对比两种合金阻抗谱可发现,TXZ311合金具有比TX31合金更大的容抗弧,表明其表面的电荷转移电阻和表面膜的电阻最高,动态腐蚀过程中氧化产物膜具有较好的稳定性,有效阻碍了α-Mg基体的腐蚀。TX31合金析氢量和时间成正比,腐蚀速率为3.7mm/a。而TXZ311合金腐蚀速率仅为1.6mm/a,析氢量在腐蚀12 h后明显降低,表明合金表面形成了可以阻碍腐蚀进行的氧化膜。结论 Zn元素可以极大提高TX31合金的耐蚀性。这是由于添加Zn元素后,TXZ311合金腐蚀膜层间的黏附力增加,动态再结晶程度增高,晶粒组织更加均匀,{0001}基面织构强度增加。因此,TXZ311合金的耐蚀性远高于TX31合金。

6061铝合金半连铸圆坯组织瞬态数值模拟研究

本文建立了6061铝合金半连铸过程传热模型和元胞自动机-有限元(CAFE)耦合模型,采用边界跟踪法模拟了瞬态条件下不同铸造工艺对凝固组织演变的影响。经试验验证,该模型可模拟6061铝合金半连铸的凝固组织。用其预测不同铸造温度、速度和传热系数下的凝固组织。结果表明:铸造温度升高,等轴区宽度从219.1 mm降至187.4 mm,柱状晶和等轴晶均粗化;铸造速度增加,液穴深度增大,等轴晶区的宽度由222.1 mm降至202.4 mm,柱状晶尺寸增大,等轴晶细化;传热系数增大,铸坯边部温度梯度增大,柱状晶粗化,但中心熔体冷却速度增大,对等轴晶有一定细化效果。用半连铸方法生产6061铝合金铸锭,适当降低铸造温度,增大铸造速度和冷却水量有利于形成细小的凝固组织。

镁合金氧化机理研究进展

镁及镁合金是最轻的结构工程金属,符合当今减重、节能、环保等要求。镁合金还具有高阻尼能力、良好的铸造性和焊接性、较高的导热性和导电性以及可回收特性。对比目前应用广泛的铝合金,镁合金的使用在满足力学性能要求的同时可以达到减重的效果,并减小对环境的压力。镁合金应用前景广阔,但其对氧的高亲和力导致其在加工或使用过程中极易被氧化,且生成的氧化膜疏松多孔,不具有保护性,导致镁合金的加工与应用受到极大限制。因此,镁合金高温抗氧化性能研究是一个重要的研究方向。目前,国内外镁合金高温氧化研究主要集中在以下几个方面:(1)不同温度下镁合金的氧化行为研究;(2)合金化对镁合金高温氧化性能的影响;(3)不同状态(液态/固态)镁合金的氧化行为。虽然镁合金氧化性研究已经较为深入,但至今仍缺乏综述性的总结。因此,本文旨在综述并分析国内外镁合金高温氧化的研究现状,主要关注不同温度下镁合金的氧化行为、合金化对镁合金高温氧化性能的影响及其机理、镁合金氧化机理及保护性氧化膜失效的原因。

Zn和Cu对纯镁的微观组织与导电性能的影响研究

本文研究了Zn和Cu元素的添加对纯Mg微观组织和导电性能的影响。结果表明,Zn和Cu能明显细化纯Mg的铸态组织,且元素添加量越多,晶粒尺寸越细小。铸态Mg-Zn和Mg-Cu合金的导电率均随着元素添加量的增加而不断降低。Mg-Zn合金中,固溶在基体中的溶质原子是影响导电率的主要因素;Mg-Cu合金中,第二相是影响导电率的主要因素。当元素添加量相同时,Zn对导电率的降低作用比Cu要更加显著。分别选取Mg-2.5%Zn合金和Mg-4%Cu合金在不同挤压温度下(200℃、300℃、400℃)进行挤压变形。Mg-2.5%Zn合金随着挤压温度提高,晶粒尺寸增大,第二相数量减少,导电率先降低再升高,但均低于其铸态合金的导电率。Mg-4%Cu合金随着挤压温度提高,晶粒尺寸增大,第二相数量无明显变化,导电率不断升高,均高于其铸态合金的导电率。

均匀化温度对6451铝合金显微组织及性能的影响

通过DSC、OM、SEM等设备研究不同均匀化温度下6451铝合金显微组织的演变过程。结果表明:随着均匀化温度的升高,6451铝合金铸态组织中的枝晶组织消失,Q-AlCuMgSi相回溶,Mg_(2)Si相先析出后回溶,Al(Fe,Mn)Si相由长条状发生断续化转变,形成长度更短、形状更圆润、尺寸更小的球状相。晶粒尺寸先增大后趋于稳定,530℃均匀化时晶粒尺寸由铸态时的164μm增大到213μm,温度继续升高,晶粒尺寸无明显变化。电导率呈现先升高后降低,趋于稳定后略微升高的现象。

AZ91D镁合金近液相线铸造半固态坯料的部分重熔

对近液相线铸造AZ91D镁合金半固态坯料进行部分重熔,通过改变部分重熔时的加热温度和保温时间来研究其微观组织的演化规律.结果表明,适当控制加热温度和时间,坯料部分重熔时可获良好的触变结构,且坯料铸造时的高冷却速率因促进了坯料组织细化和蔷薇化而在部分重熔时加快固相颗粒球化进程并使球化效果改善;坯料在近液相线温度静置30 min用水冷铁模浇注时,在 575-580℃,保温15-30min可获得较理想的重熔结构;而用石墨模浇注时,则为580℃保温15-30 min.研究还表明,重熔组织演化过程分球化预备、固相颗粒细化和球化及固相颗粒长大3个阶段.该进程是溶质和空位扩散以及相界面张力共同作用的结果.其中,前者在初期、后者在中后期起支配作用.

AZ91D镁合金近液相线铸造研究

采用近液相线铸造的方法浇铸了镁合金 ＡＺ９１Ｄ，并与液相铸造的组织进行了对比。通过不同铸模浇铸考察厂冷却速率对组织的影响，研究了近液相线铸造时的静置时间对铸造组织的影响。实验结果表明，液相（６００℃）铸造组织与常规铸造组织接近，高冷却速率促进了枝晶化：近液相线铸造方法有利于组织的细化和球化，但下如铝合金旋著：增加冷却速率有利于组织的细化，也促进了球化的趋势，并对近液相线组织的演变机理进行了初步探讨。

金属合金溶液热力学模型研究进展

对二元合金热力学数据的拟合和预测模型,由二元系热力学性质预测三元系热力学性质模型,以及多元溶液组元的活度 相互作用参数表达式等金属合金溶液热力学模型的研究历史和目前进展进行了全面阐述,并对各模型的特征进行了评述.

Mg-Li合金研究最新进展及其应用

在简要回顾Mg-Li合金的历史的基础上对该合金的最新进展情况予以全面总结,包括新合全体系的开发、半固态成形技术、决速凝固技术、复合材料的开发以及超塑成形技术等。介绍了该系合金的应用情况,指出了目前存在的问题,指明了下一步工作的方向,并展望了Mg-Li合金的发展前景。

镁合金半固态制浆新工艺

研究了AZ91D镁合金在不同浇铸温度下组织的对比 ,以及稍低于液相线的近液相线铸造时静置时间和不同冷却能力铸模对铸态组织形貌的影响·结果表明 ,浇铸温度高于液相线时 ,降低浇铸温度有利于减轻镁合金的组织疏松 ,但组织粗大 ,此趋势持续到液相线上沿 ;而在稍低于液相线浇铸时 ,组织明显细化 ,有蔷薇化趋势 ,不再有高于液相线铸造时的显微气孔·在稍低于液相线温度时 ,适当静置有利于组织细化 ,一定程度上的枝晶熔断促进了蔷薇化 ,但不显著 ,静置时间过长 ,晶粒又有长大趋势 。

镁合金及其成形工艺与应用状况

综述了镁合金的种类、特点及性能,全面介绍了包括塑性成形、半固态成形、RSP等在内的镁合金成形方法,并对镁合金在航空航天、汽车、3C等工业的应用历史及现状进行了概述,分析了镁合金目前存在的问题,指出了下一步研究的重点,并展望了镁合金的发展前景。

超声孕育处理对AS41镁合金凝固组织的影响

采用连续功率超声对AS41镁合金熔体进行孕育处理,研究超声处理功率(强度)、处理时间和处理温度等工艺条件对其凝固组织的影响规律。通过对凝固金相和低倍组织观察以及XRD和Mg2Si相的点阵常数计算,结果表明:连续功率超声孕育处理可以显著细化AS41镁合金的凝固组织,晶粒尺寸仅为无超声处理时的30%～50%;适当提高超声强度和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。优化的处理条件如下:超声强度为30～40W/cm2,处理时间为50～80s,处理温度为650～700℃。此外,超声处理也使Mg2Si相细化和球化,Mg2Si相的点阵常数也发生明显变化。

Mg-Li-Al合金近液相线制浆及部分重熔

采用近液相线铸造方法制备了Mg 5%Li 3%Al合金的半固态浆料。通过对该合金近液相线铸造与常规铸造组织进行比较,以及在不同静置时间、不同冷却速率下对其铸造组织的影响,较详细地分析了近液相线铸造组织的变化过程。试验结果表明,在Mg Li合金熔炼中,添加2%Ca可实现阻燃,但效果不如对一般镁合金;与常规铸造相比,近液相线铸造可获得均匀、细小枝晶的组织结构;适当静置或提高冷却速率有利于组织的细化和均匀化;在适当的部分重熔工艺条件下,坯料组织可获得较理想的触变组织。

镁合金熔体过滤净化工艺研究

采用在底流式镁合金熔炼炉中施加不锈钢丝网过滤的方法在半连续铸造工艺中实现镁合金熔体净化,以达到提高镁合金锭坯质量的目的。研究表明,该方法可以实现良好的净化效果。不仅过滤了绝大多数粗大夹杂物,而且对减少显微缩孔十分有效。采用低温铸造工艺,不仅减少了熔体氧化趋势,同时有利于增强过滤效果。采用此法过滤镁合金熔体在铸造开始和结束阶段效果较差。

铝合金凝固收缩行为研究

通过自行设计的实验装置研究合金在自由收缩和受阻收缩过程中的凝固特征,研究了5083,6061和7075三种典型铝合金的凝固收缩行为,预测其铸造过程中的热裂倾向性,引入衡量合金热裂倾向性大小的评价指标应力累积系数(k).结果表明,本实验装置能够准确记录铝合金凝固过程中温度、收缩位移和收缩应力的细微变化;结合热力学软件JMat Pro的计算结果,提出铝合金凝固过程中4个阶段的特征;实验预测得出3种实验合金的热裂倾向性大小为:k(5083)>k(7075)>k(6061),与实际铸造过程及CSC预测的结果相符合.研究结果表明该实验装置及数据分析方法具有可行性,利用k值可以准确预测铝合金的热裂倾向性.

Mg-Li合金的过去、现在与将来

论述了国外Mg－Li合金研究的历史和现状，着重介绍了Mg－Li三元合金（Mg－Li-Al系、Mg－Li-Zn系、Mg－Li-Ag系等其他三元系）、四元以上合金等几个重要体系，并提出了Mg－Li合金发展的方向。

稀土和银对 Mg-Li 合金显微组织及力学性能的影响

通过正交实验确定了具有较高强度和塑性的Ｍｇ－７Ｌｉ－１４Ｚｎ合金中Ａｇ、Ｎｄ、Ｌａ和Ｃｅ的最优添加量，比较了其不同强化效果，并指出正交最优合金力学性能。通过ＴＥＭ组织观察，确定了各合金元素的析出相分别为Ｍｇ３Ａｇ、Ｍｇ１７Ｌａ２、Ｍｇ１７Ｃｅ２和Ｍｇ３Ｃｅ，而Ｎｄ则固溶于α相中形成固溶强化。

Zr对Mg-Li合金力学性能的影响

研究了Zr对含Ag、La、Nd、Ce最优含量的Mg-7Li-14Zn合金(Mg-7Li-14Zn-0.57La-1.22Nd-1.0Ce-1.6Ag)力学性能的影响,结果表明,适量添加Zr可以使合金屈服强度和塑性大为提高。