Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金的动态再结晶生长动力学

利用铸造法制备了Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金,并进行了525℃均匀化处理8 h,随后在温度为350~500℃及应变速率为0.002~1 s^(-1)的条件下进行热压缩试验,绘制并分析合金热压缩后的真应力-真应变曲线,构建其动态再结晶生长动力学双参数模型,并分析了合金生长动力学曲线特点及显微组织特征。结果表明:两种合金在热压缩时均发生了动态再结晶,通过双参数模型绘制动态再结晶动力学曲线,发现在高温低应变速率热压缩时,在真应变约0.2时,合金的动态再结晶的体积分数迅速增加至90%以上。对比分析Sm元素添加后的动态再结晶动力学曲线,发现Sm元素促进动态再结晶的进行,尤其在高温低应变速率热压缩时,在变形初期Sm的促进作用更明显。

Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金的热变形行为及热加工图

通过熔炼铸造制备了Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金,经均匀化处理(525℃×6 h)后,随后在变形温度为360~480℃、应变速率为0.01~1 s^(-1)条件下对其进行了热压缩实验,确定了合金发生动态再结晶时峰值应变和临界应变的关系,计算了合金的热变形激活能,构建并分析了合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在热变形过程中合金有明显动态再结晶行为,其发生动态再结晶的峰值应变几乎都是临界应变的2.21倍,且合金的流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而升高;采用热变形本构方程计算的合金热变形激活能Q为240.039 kJ/mol;合金的最佳加工区间为变形温度为420~480℃、应变速率为0.01~0.049 s^(-1),该区间内的能量耗散率η>30%且不发生失稳。

热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM,XRD和力学拉伸实验,研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相和Mg41Sm5相的粗大枝晶组成,经过固溶和时效处理后,时效析出了Mg24Y5相,Mg5Gd相演变为Mg3Gd相,固溶时效态合金纳米尺寸的长条状相的脱溶析出可有效强化合金。合金在不同状态下的室温抗拉强度为:铸态219.4 MPa、固溶态224.0 MPa和时效态299.8 MPa。

砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸,并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现,VW93合金的自由收缩系数为1.96%,受阻收缩系数随γ的增大而线性减小,此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。

Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩失效分析

利用铸造法制备了Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金,绘制了合金在350~500℃、应变速率为0.002~1 s^(-1)时热压缩后的真应力-真应变曲线,构建了热加工图,研究了热压缩工艺对合金组织的影响,分析了其热压缩失效的原因。结果表明:Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金在热压缩变形时发生了动态再结晶,适宜的热压缩温度为400~500℃,应变速率为0.004~0.05 s^(-1)。Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩失效的原因主要有3种:第一,热压缩温度偏低,应变速率高,造成变形不协调引起裂纹产生;第二,热压缩温度低、应变速率低,或者热压缩温度较高、应变速率也高造成晶界处细小动态再结晶晶粒呈链状分布引起变形不均匀造成失稳;第三,原始组织中粗大的化合物分布于晶界处,造成应力集中引起变形失稳。

不同挤压温度下Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金的组织与力学性能

对锻态Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金进行了不同温度的热挤压试验,通过金相显微镜、拉伸试验、断口形貌观察等手段研究了不同挤压温度(320~380℃)对该合金组织与力学性能的影响。结果表明:Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金经过不同温度挤压后,晶粒得到一定程度的细化。随着挤压温度的升高,合金晶粒尺寸先减小后增大,350℃下挤压的合金的晶粒平均尺寸最小,组织均匀性最佳。随着挤压温度的升高,合金的抗拉强度和伸长率均先升高后降低。350℃挤压的Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为276.3 MPa和17.6%。

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。

热处理对铸造Mg-5Y-2Nd-3Sm-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、X射线衍射仪、维氏硬度测试仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效热处理对铸造Mg-5Y-2Nd-3Sm-0.5Zr合金组织与力学性能的影响。结果表明：铸态合金组织主要由α-Mg基体,Mg24Y5、Mg41Nd5和Mg41Sm5相组成;经固溶处理,铸态合金中粗大的第二相固溶于α-Mg基体中,时效处理后有新的纳米级第二相析出;铸造Mg-5Y-2Nd-3Sm-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃下保温10 h,然后225℃下时效处理12 h,热处理后合金具有最优良的力学性能,硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为124.8 HV,296.9 MPa,255.4 MPa和5.78%。

Ho对时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金组织及力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子拉伸实验机等研究了时效态Mg-5Y-3Sm-xHo-0.5Zr(x=0、2、4、6,mass%)合金的显微组织和力学性能。结果表明:时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的组织由α-Mg基体和第二相Mg_(24)Y_(5)、Mg_(41)Sm_(5)组成,添加稀土元素Ho后有新相Mg_(24)Ho_(5)生成;适量Ho的添加能够细化时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的晶粒,提高其室温及高温力学性能;在室温(20℃)~250℃温度范围内,合金的抗拉强度均随Ho含量的增加呈现先增大后减小的趋势,除200℃略有不同外,合金的抗拉强度均在Ho含量为4%时达到峰值。含4%Ho的合金在不超过150℃时,强度非常稳定,对温度变化不敏感;合金拉伸断裂方式主要表现为脆性断裂,当拉伸温度升高时,呈现向微孔聚集断裂转变的趋势。

Mg-10Gd-3Sm-1Zn-0.5Zr合金热压缩变形行为及加工图

采用熔炼铸造法制备了Mg-10Gd-3Sm-1Zn-0.5Zr合金,对合金均匀化处理后进行热压缩实验,研究了合金在温度623~773 K、应变速率0.002~1 s^(-1)、最大变形量70%条件下的热变形行为,计算了合金的热变形激活能,建立了合金的热压缩变形本构方程和热加工图并进行了分析。结果表明:当温度从623 K提高到723 K,应变速率为0.01 s^(-1)时,峰值应力从194.89 MPa降为71.59 MPa。当温度为723 K,应变速率从1 s^(-1)降低到0.01 s^(-1)时,峰值应力从127.49 MPa下降到71.56 MPa;经计算,合金的热变形激活能为290.45 kJ·mol^(-1);合金最优加工工艺为:温度623~773 K,应变速率0.002~0.007 s^(-1),合金存在一个热加工失稳区:温度658~758 K,应变速率0.08~1 s^(-1),热加工时应避开此区域。

Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金组织与力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪对Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的物相组成及显微组织进行了研究,并采用电子拉伸实验机和布氏硬度计研究了合金的力学性能。结果表明:Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和断续分布于晶界的Mg24Y5、Mg24Ho5和Mg41Sm5组成,固溶处理后,大部分稀土元素被固溶进基体中形成过饱和固溶体,经时效处理后,有弥散分布的第二相析出;Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃固溶12 h,然后225℃时效14 h,此时合金具有最好的综合力学性能,硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为106 HBW、246 MPa、242 MPa和3.33%。

铸态Mg-xHo-3Sm-0.5Zr合金的显微组织与力学性能

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪和拉伸性能测试等研究了铸态Mg-xHo-3Sm-0.5Zr(x=6,8,10,12,质量分数,%)合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Mg-xHo-3Sm-0.5Zr合金组织主要由α-Mg、Mg_(41) Sm_(5)以及Mg_(24)Ho_(5)相组成。随着Ho含量的增加,合金的晶粒逐渐细化,第二相含量略有增加,当Ho含量达到8%时,合金组织最均匀,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为174 MPa、113 MPa和8.37%。

Zn对Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩行为的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0%-2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,对其固溶处理后进行热压缩试验,研究合金在温度350-500℃,应变速率0.002-1s^(-1),最大变形量70%条件下的热变形行为,计算了其热变形激活能,建立了合金的热压缩变形本构方程和热加工图并进行了分析。结果表明:加入Zn元素后,合金的峰值应力先升高后减小,加入1%Zn元素的峰值应力最高;未添加Zn的合金的热激活能为256.87 kJ/mol,加入1%Zn后合金的热激活能为290.45 kJ/mol;添加Zn元素后,合金的热加工图失稳区减小,可加工面积增大,高温时热压缩的组织更加细小均匀。

热处理过程中Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金的组织演变及性能

采用透射电镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射及力学性能等测试手段,研究热处理工艺对水冷铸造的Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr(质量分数)合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。合金铸态显微组织由α-Mg、Mg(Gd,Y)相、富Zr小颗粒相和β-Mg_(24)Y_5网状共晶组成。在520℃固溶24 h后,合金中共晶相固溶进基体,固溶演变过程为α-Mg+β-Mg_(24)Y_5相+Mg(Gd,Y)→过饱和α-Mg固溶体+Mg(Gd,Y)相。225℃时效,合金的析出序列为Mg(S.S.S.S)→β″(DO19)→β′(CBCO)→β_1(FCC)→β(FCC),时效24 h达到峰时效态,合金的室温抗拉强度达到231MPa,伸长率为3.4%。时效处理能提高合金耐腐蚀性能,225℃时效72 h时合金析出稳定β(FCC)相,平均析氢速率最小,为0.22 mL/(cm^2·h),合金的耐腐蚀性能最强。

热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用XRD、OM、SEM、EDS、TEM和拉伸性能测试,研究了不同热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Z合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由基体相α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5相组成;经固溶处理后,铸态组织中粗大的析出相基本都溶入α-Mg基体;再经时效处理后,有纳米级别的颗粒状或片状相重新析出。室温条件下,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的抗拉强度在T6态达到最大值206.6 MPa。铸态和T6态合金的抗拉强度均随温度的升高,呈现出降低趋势,且下降速度较快;而T4态合金的强度在250℃以前基本保持不变。

Cu-0.2Zr合金和Cu-3Ag-0.5Zr合金的高温蠕变行为

研究了Cu-0.2Zr(质量分数/%,下同)合金和Cu-3Ag-0.5Zr合金在700,800,900K下的拉伸蠕变行为,并分析了两种合金的蠕变机理。结果表明:铜-锆合金的抗蠕变性能优于铜-银-锆合金的;在700K的蠕变区,位错粘滞滑移是两种合金蠕变过程的控制机制,在800K的蠕变区,两种合金的蠕变过程主要由晶界扩散机制所控制;高温蠕变断裂时两种合金均表现为韧性沿晶断裂,并存在二次裂纹,铜-锆合金断口的孔洞较多,两种合金的蠕变断裂数据符合Monkman-Grant关系。

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金中镁稀土相形成机理

通过SF6+CO2气体保护,在大气环境下制备了Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr镁合金,并基于电负性理论分析以及应用Miedema生成热模型对合金镁稀土相的形成进行了分析研究。结果表明,铸态合金内除存在α-Mg基体相外,还有Mg5Gd、Mg24Y5和Mg3Sm相;Mg与稀土元素Gd、Y、Sm具有较好的亲和力,镁稀土相的形成有其必然性。

Cu-3Ag-0.5Zr合金的高温低周疲劳性能研究

研究了Cu-3%Ag-0.5%Zr合金在800K条件下的高温低周疲劳性能。对循环应力响应行为及循环应力-应变行为进行了分析,给出了Cu Ag Zr合金的疲劳参数,并根据试验数据拟合出了疲劳寿命曲线和方程。结果表明,Cu Ag Zr合金的位错密度较低,循环应力响应行为表现出循环软化特征,合金低周疲劳曲线方程为Δεt/2=0.003(2Nf)-0.1104+0.14(2Nf)-0.7792,合金具有较低的弹性应变幅和较低的过渡疲劳寿命,塑性对疲劳寿命起决定性作用。疲劳裂纹起源于试样表面,且存在有多个裂纹源,有大量微小孔洞存在,孔洞连接萌生裂纹,合金高温断裂方式为穿晶韧性断裂。

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应。

Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的强化作用评估

通过组织分析、拉伸试验和理论计算,研究了强化作用对时效态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金屈服强度的贡献量。结果表明,该合金在细晶强化的基础上,以损失部分固溶强化为代价,产生了显著的析出强化,大幅提高了屈服强度。固溶强化对合金屈服强度的贡献量略低于细晶强化,析出强化的贡献量超过总屈服强度的50%。