AZ91合金的热裂行为研究

介绍了一种新的研究合金热裂行为的方法．通过精确记录合金凝固过程中的应力和温度信息，并结合金相手段，对ＡＺ９１合金的热裂行为进行了研究．实验结果表明。在实验条件下ＡＺ９１合金最可能产生热裂的温度为实际凝固结束温度４２４．２℃，凝固后期共晶组织的出现是ＡＺ９１合金产生热裂的直接诱因．

镁基准晶对AZ91合金组织与性能的影响

通过采用扫描电子显微镜、能量散射光谱和透射电镜等分析手段,研究了两种不同成分和形态的准晶中间合金对AZ91合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在AZ91合金中加入镁基准晶中间合金后,在其铸态合金的显微组织中除α-Mg基体相、β-Mg17Al12相外还出现了弥散分布在α-Mg内部和晶界附近的高热稳定的准晶相;由于加入的准晶中间合金中准晶相的形貌不同,遗传效应不同,所以其细化效果也存在差异。经准晶强化的AZ91合金常高温拉伸强度明显提高,但用MZYM中间合金对力学性能的提高要远远大于用MZY合金。这为镁基合金的强化提供一条新途经。

Nd改性AZ91合金的显微组织和力学性能

稀土Nd加入AZ91合金中可生成Al-Nd相并细化合金晶粒。Nd含量影响合金中Al-Nd相的种类、形貌、大小和分布,从而改变合金的室温拉伸力学性能。当Nd含量为1.0%时,合金中析出的Al-Nd相主要为针状的Al11Nd3相;当Nd含量为到2.0%时,针状的Al11Nd3相已经比较少,块状的Al2Nd相为主要的Al-Nd相;当Nd含量为到2.5%时,析出的Al-Nd相几乎全部为块状的Al2Nd相。Nd含量由1.0%增加到2.0%时,合金的伸长率、抗拉强度和屈服强度分别增加33%、14%和4%;Nd含量由1.0%增加到2.5%时,上述三者分别增加44%、18%和6%。

Ce、Sn对AZ91合金微观组织的影响

研究了Ce、Sn对AZ91合金微观组织的影响。试验发现,加入Ce后基体晶粒得到明显细化,同时基体中出现棒状的Al-Ce化合物。当合金中Ce加入量超过0.6%时,基体中Al-Ce相逐渐偏聚长大,晶粒细化效果下降。向AZ91-0.6Ce合金中添加不同含量的Sn时发现,合金中长棒状的Al-Ce相变细小且弥散分布于基体中。T4热处理后发现,Ce、Sn复合添加的合金比单独添加Ce元素的合金晶粒更加细小。添加0.6%的Ce+0.3%～0.5%的Sn后AZ91合金的晶粒由150～200μm细化到60～80μm。

AZ91合金的压缩行为

Z91合金的压缩行为研究表明 ,在室温和 350℃下 ,选取应变速率在 5 .6× 1 0 - 3～ 1 .8× 1 0 - 2 s- 1 之间变化时 ,真应力 -真应变曲线变化规律呈现一致性 ,真应力值差距不明显 ,压缩屈服强度σ0 .2 比较接近 ;在 2 50℃下 ,真应力值因应变速率的不同差距比较明显 ,随着应变的增加 ,真应力趋向稳定值。压缩后的试样形貌从室温到 350℃之间的变化规律为 :剪切破碎 -部分饼状 -完全饼状。观察变形组织发现 ,变形后的AZ91合金中出现了大量的动态再结晶晶粒。

Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化

制备出两种用于AZ91合金晶粒细化的Al C和Al Ti C中间合金。结果表明 :这两种中间合金对AZ91合金均有良好的晶粒细化作用。向AZ91合金中加入 1%的Al C中间合金可使晶粒由原来的约130 μm减小至 6 5 μm左右 ;向AZ91合金中加入 1%的Al TI C中间合金可使晶粒由原来的约 130 μm减小至4 5 μm左右。然而 ,两种中间合金添加量分别大于 1%时 ,晶粒尺寸没有进一步的变化。分析认为 :Al C和Al Ti

汽车发动机用AZ91合金表面喷涂与性能研究

采用等离子喷涂和激光重熔法在汽车发动机用AZ91合金表面制备了不同涂层,对比研究了涂层表面和横截面形貌、物相组成、显微硬度和电化学性能。结果表明,等离子喷涂层物相为:γ-Ni、FeNi_3、Ni_3B、WC、W_2C和Cr_7B_3,激光重熔层物相为γ-Ni、CrB、Ni_4B_3、WC、Cr_(23_B6和Cr_2B_3;显微硬度由高到低依次为:激光重熔层>等离子喷涂层>Ni/Al过渡层>AZ91合金基材;等离子喷涂层和激光重熔层的耐腐蚀性能均高于AZ91合金基材,且激光重熔层的耐腐蚀性高于等离子喷涂层。

物理变质处理对消失模铸造AZ91合金组织及力学性能的影响

在消失模铸造条件下,分别采用机械振动及熔体混合处理对AZ91合金的组织形貌和力学性能进行了研究,并分析了凝固过程中细化晶粒的机制。试验结果表明:采用机械振动及熔体混合处理都能显著地细化消失模铸造AZ91合金的组织,并显著提高力学性能。当机械振动激振力为1.5kN时,AZ91合金综合力学性能最优,其主要通过增大过冷度、枝晶臂熔断等作用细化组织。熔体混合处理其效果强于传统的熔体高温处理,熔体混合处理通过在混合液体中产生更多的核胚以增加形核位置,来细化枝晶组织。

体育器械用AZ91合金的耐磨性能试验研究

以等离子喷涂技术,基于体育器械用AZ91合金表面进行了Al+Al_(2)O_(3)复合涂层制备,并进行了耐磨性能试验。结果表明,AZ91合金基材表层比较粗糙,存在明显犁沟与剥落的凹坑,且存在白色磨损屑;而不同配比Al+Al_(2)O_(3)复合涂层表层都相对整洁平滑,尽管局部位置存在磨损痕迹,但是并未发现明显裂痕或剥落的凹坑;AZ91合金基材均磨损体积相对于Al+Al_(2)O_(3)复合涂层均磨损体积明显较大,而磨损失重明显更多,说明Al+Al_(2)O_(3)复合涂层的耐磨性更优;不同氧化时间下Al+Al_(2)O_(3)复合涂层磨损率均出现了一定程度下降,可见其耐磨性实现了有效提高,而氧化时间为6min时涂层耐磨性能最佳。

AZ91合金的喷涂防护与性能研究

在AZ91合金基体上制备了纯Al_2O_3涂层和Al_2O_3-13wt.%TiO_2(简称AT13)复合涂层,研究了两种涂层的显微形貌、涂层厚度、物相组成、显微硬度和结合强度,并分析了等离子喷涂的作用机理。结果表明,Al_2O_3涂层和AT13涂层中的陶瓷涂层、中间Ni/Al粘结层和AZ91合金基材之间实现了机械冶金结合;Al_2O_3涂层主要由亚稳态的γ-Al_2O_3和少量的稳态α-Al_2O_3组成;AT13涂层的主要物相为Al_2O_3、TiO_2和Al_2TiO_5;无论是Al_2O_3+Ni/Al喷涂涂层还是AT13+Ni/Al喷涂涂层,其工作涂层和粘结层的显微硬度都要明显高于汽车发动机用AZ91合金基材;Al_2O_3+Ni/Al涂层的结合强度为15.49 MPa,而AT13+Ni/Al涂层的结合强度为20.46 MPa,且前者的断口特征为粘结层破断,而后者的断口特征为涂层层间破断。

体育器械用AZ91合金的表面改性处理研究

对体育器械用AZ91镁合金进行了微弧氧化表面改性处理,研究了电流密度和电源频率对微弧氧化膜层组织形貌、物相组成和耐腐蚀性能的影响。结果表明,膜层的点蚀电位随着电流密度和电源频率的增加而减小,导致膜层的整体耐腐蚀性能下降。采用较低的电源频率有助于提高膜层的耐腐蚀性能。

Al-TiC中间合金的制备及对AZ91合金铸态组织的细化效果

采用铸造接触反应法制备Al-TiC中间合金,EPMA和XRD分析显示,反应温度和保温时间是TiC颗粒原位合成的重要工艺参数,基于热力学计算和动力学分析探讨了原位TiC颗粒的形成机制。在AZ91镁合金熔体中加入0.3%的Al-10%TiC中间合金可明显细化晶粒尺寸,由基体合金的107μm降至57μm,降低幅度约为47%。晶粒细化机制可归结为TiC颗粒作为初生α-Mg的异质晶核。

AZ91合金表面激光冲击强化与性能研究

通过对汽车发动机用AZ91合金进行表面激光冲击强化处理,对比分析了不同激光冲击能量下的表面改性层的显微组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明,经过表面激光冲击强化后,AZ91合金表层均形成了一定厚度的强化层,且冲击能量为6J时的表面强化层更厚;随着距离表面距离的增加,冲击能量为4J和6J的冲击强化层的显微硬度呈现逐渐降低的趋势,且在距离表面1.8mm内均高于AZ91合金基材;表面激光冲击强化层的耐腐蚀性能均高于预固溶态,且冲击激光能为6J的强化层耐腐蚀性能最佳。

AZ91合金消失模铸造充型过程研究

利用电触点法研究了工艺参数对消失模铸造AZ91合金的流动形态和流动速度的影响.结果表明,AZ91合金熔液以凸弧形平稳地向前逐层置换泡沫,这是由于裂解产物在流动前沿尤其模样边缘处的大量堆积造成的.充型时间随浇注温度、真空度的提高而变短.充型过程中充型速度呈现交替变化.以熔融金属作为振子,熔体和泡沫模之间的气层作为弹簧建立弹簧-振子模型,可以诠释充型速度的交替变化.

钇对AZ91合金组织和性能的影响

研究微量稀土钇对AZ91合金微观组织、力学性能、腐蚀性能的影响,考察钇在合金中所形成的稀土相组成和形貌。结果表明,钇在AZ91合金中生成Al4MgY相,可起非均质形核作用,减少二次枝晶间距,细化枝晶组织。加入钇后,合金腐蚀性能得到明显改善,由严重的全面腐蚀向只有表面部分位置有轻微点蚀的均匀腐蚀转变。当钇加入量为1.25%时,合金的室温和高温力学性能最好,分别为264.8MPa和164.8MPa。

Ce、Ca、Sr合金化对AZ91合金力学性能的影响

研究了Ce、Ca、Sr复合合金化对AZ91镁合金的力学性能的影响。研究结果表明:Ce、Ca、Sr复合加入显著提高合金的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和硬度明显高于基体合金。力学性能的提高可归结为复合合金化产生的细晶强化以及时效强化。

Ce、Ca、Sr合金化对AZ91合金腐蚀性能的影响

利用静态失重法研究了Ce、Ca、Sr复合合金化对AZ91镁合金在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀性能。结果表明,Ce、Ca、Sr复合加入显著降低合金的腐蚀速率,其耐蚀性明显高于基体合金,也优于单独添加Ce的合金。腐蚀性能提高的原因主要归结为:复合合金化导致α-Mg晶粒明显细化,Al元素的偏析减轻,块状的β-Mg17Al12相变为非连续网状分布。

La含量对AZ91合金力学性能影响的研究

制备了5组不同La含量的AZ91合金试样,经时效处理后,通过硬度测试和拉伸实验测量不同La含量AZ91合金的力学性能。结果表明,随着La含量的增加,AZ91合金的综合力学性能有先增强后减弱的趋势;构建了BP神经网络模型来研究La含量对AZ91合金的力学性能的影响,采用BP神经网络预测的结果精度高,误差均小于2%,这说明采用BP神经网络的方式可为改善AZ91合金的力学性能提供帮助。

等离子喷涂对AZ91合金耐蚀性能的影响

采用等离子喷涂法在AZ91合金表面制备了不同配比的Al_2O_3+Zr O_2复合涂层(分别记为:AZ30,AZ60和AZ80),对比分析了不同配比的Al_2O_3+Zr O_2复合涂层的表面形貌、截面形貌和耐腐蚀性能。结果表明,AZ30涂层中出现了少量微裂纹和气孔;AZ60涂层中存在明显的未熔粒子和微裂纹,且数量高于AZ30涂层;AZ80涂层较为疏松,涂层致密性较差。经过等离子喷涂改性后的陶瓷层的耐腐蚀性能均优于基材,且耐腐蚀性能顺序为:AZ30涂层>AZ60涂层>AZ80涂层>AZ91基材。

压铸AZ91合金拉伸过程模拟与试验验证

结合常温拉伸力学性能、金相组织和三维显微形貌重构结果对AZ91合金的拉伸过程进行了模拟,并与压铸AZ91合金试棒的拉伸力学性能进行了对比研究。结果表明,压铸AZ91合金拉伸断口横截面可见尺寸不等的显微气孔缺陷,且表面的缺陷数量较少,而心部的缺陷数量更多、尺寸更大;拉伸试棒中气孔的存在会在拉伸过程中产生应力集中,进而产生显微裂纹,并最终造成裂纹扩展和断裂;在相同尺寸和间距的缺陷参数下,平行于拉伸载荷方向的气孔相对垂直于拉伸载荷方向的气孔对AZ91合金力学性能的影响小,且在两侧尺寸较小的气孔位置不变前提下,中间气孔尺寸增大会使AZ91合金抗拉强度降低;有限元模拟的力学性能计算值与压铸AZ91合金实测值的误差小于5%,可以对含有内部缺陷的合金拉伸力学性能进行有效预测。