变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响

采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为143.2 HV,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s^(-1)条件下合金抗压强度可高达682 MPa;在100℃及应变速率为1500 s^(-1)条件下抗压强度为635 MPa;在400℃及应变速率为3000 s^(-1)条件下抗压强度为583 MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。

均匀化处理对铸态Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金组织和力学性能的影响

均匀化热处理能够消除合金铸造缺陷,改善成分偏析提升变形能力。利用光学显微镜(OM)、差分扫描量热计(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和万能拉伸实验机等手段,研究了不同均匀化时间(2、5、10、15、20 h)和温度(480、500、520℃)对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金主要包括沿晶界呈网状分布的块状Mg5(Gd,Y,Zn)相及片层状长周期堆垛有序结构相(LPSO),粗大的第二相容易引起局部应力集中而引发裂纹萌生,造成了铸态合金较低的力学性能;经均匀化处理后,大量第二相溶入基体,合金的力学性能得到了显著提升,断裂机制也由铸态的脆性断裂转变为塑性断裂,表明材料塑性得到显著提升;合金的最佳均匀化处理工艺为520℃/15 h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别由铸态的166.2 MPa、130.2 MPa和3.3%提高到213.5 MPa、154.5 MPa和7.6%。

预热处理对镁合金热变形组织和性能的影响研究进展

本文主要综述了预热处理对镁合金后续热变形微观组织和机械性能的影响。镁合金主要由基体和第二相(包括时效析出相、长周期堆垛有序(LPSO)相和镁基合金中的增强体等)组成。第二相在镁合金变形过程中发挥着至关重要的作用。结合相关文献最新研究进展,阐述了镁合金经过预热处理后不同大小、分布及类型第二相对变形均匀性、晶粒细化以及强化机理等的影响,为进一步开发高强韧镁合金构件提供了参考。

挤压后Mg-3Sn-2Al-1Zn-0.6Sb镁合金时效的组织性能研究

以Mg-3Sn-2Al-1Zn-0.6Sb镁合金经过正挤压与复合挤压后的材料为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度测试等方法,研究了不同温度和时间下挤压后镁合金的组织和性能。结果表明:随着时效温度的升高,析出相Mg_(2)Sn和Mg_(17)Al_(12)的数量显著增加,材料硬度提升幅度也更大;随着时效时间的增加,时效硬度呈现先增加后下降的趋势;正挤压与复合挤压样品均在时效4 h后达到峰时效,正挤压试样的最大显微硬度值为98.9 HV,而复合挤压试样的最大显微硬度值为81.2 HV,表明时效对正挤压材料的强化效果明显优于复合挤压材料。

均匀化退火对Mg-4Zn-4Y合金显微组织和力学性能的影响

对铸态Mg-4Zn-4Y合金进行了不同温度(440,460,480℃)和不同保温时间(4~24 h)下的均匀化退火,研究了均匀化退火对合金组织及性能的影响。结果表明:铸态合金中存在α-Mg相、W相Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)、LPSO相Mg_(12)ZnY和富钇相;随着退火温度的升高,大部分LPSO相逐渐溶入基体;随着退火保温时间的延长及退火温度的升高,富钇相含量减少,枝晶偏析得到改善;与铸态合金相比,440,460℃均匀化退火后合金的抗拉强度略微降低,断后伸长率变化较小,480℃均匀化退火后抗拉强度和断后伸长率较高,但出现烧损现象。该合金的最佳均匀化退火制度为440℃×12 h。

基于改进集中热容法的Mg-Gd-Y-Zr-Ag变形镁合金表面换热系数求解方法

表面换热系数作为淬火数值模拟过程的重要边界条件,其求解精度直接影响温度场、热应力场的演变规律。实验通过设计矩形淬火探头并进行单面水浴淬火,根据热电偶记录的温降数据,采用改进的集中热容法对Mg-Gd-Y-Zr-Ag变形镁合金进行表面换热系数的求解。研究结果表明:表面换热系数呈现先增大后减小的趋势且水浴淬火过程存在蒸汽膜沸腾阶段、二次形核阶段以及对流换热阶段3个阶段,在第27秒时表面换热系数达到峰值2496.31 W/(m^(2)·℃),此时淬火面温度为211℃。用此方法计算得到的随温度变化的换热系数以列表的形式代入Abaqus有限元模型的相互作用模块,同一深度处仿真温度与实测温度最大相对误差为15%,平均相对误差仅为6%;采用K-S双样本分布检验对仿真与实验的温度曲线进行分布检验,在合适的显著性水平下4个样本的统计量均不在拒绝域内,验证了改进的集中热容法用来求解水浴淬火过程中表面换热系数的正确性。

热处理方式对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射及拉伸试验机等研究固溶处理和时效处理对铸态和轧制态Mg-10.6Gd-1.69Y-0.42Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:经峰时效处理后合金强度均显著提高,但伸长率有所降低;与200℃峰时效态合金相比,220℃峰时效态合金的屈服强度相差不大,但伸长率明显提高。合金在峰时效阶段的主要强化相为柱面β’相,该相能够有效阻碍位错的基面滑移,提高合金强度。轧制后直接时效的合金能够保留轧制产生的位错,而位错能够促进析出相形核,此时,合金具有最高的析出强化效果,屈服强度和抗拉强度分别为380.0 MPa和416.0 MPa。

孪晶界第二相析出对AZ80镁合金板材弯曲变形行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)研究了室温预置拉伸孪晶后时效处理对AZ80镁合金第二相的析出和弯曲变形行为的影响。结果表明,在180℃时效0.5 h可明显促进第二相粒子在晶界处的析出,增加孪晶界亦可促进第二相的析出。预置孪晶后进行反向拉伸,AZ80镁合金组织发生去孪生行为,组织中孪晶数量减少。由于去孪生行为的产生,拉伸屈服强度降低。将预置孪晶的试样在100℃弯曲变形后,弯曲试样外侧发生拉伸去孪生行为,内侧组织因为压缩载荷的作用孪晶数量增加,中部呈孪晶数量由多变少的过渡现象。第二相粒子增多会抑制去孪生行为的产生。

固溶处理对激光粉末床熔融AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响

采用激光粉末床熔融的增材制造技术成形了AZ91D镁合金,并研究四种固溶处理制度((420℃,4h)、(420℃,6h)、(450℃,4h)、(450℃,6h))对打印态合金的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:激光体能量密度在160~210 J/mm^(3)之间时,成形的试样致密度大于99%,由α-Mg基体和β-Mg17Al12析出相组成;经(420℃,4h)固溶后,晶粒内部的纤维状β相几乎全部固溶到基体中,晶界处块状β相部分溶解;随着固溶温度的升高和时间的延长,晶界处更多的β相溶解,晶粒尺寸也逐渐增大,这为促进位错滑移提供了条件;相对于打印态合金,(450℃,6 h)态合金在不损失抗拉强度的同时,断裂伸长率由3.56%±0.47%提升到9.25%±1.05%,提高约160%,但屈服强度由(191±7)MPa降低到(141±7)MPa,这主要由于β相中Al原子的固溶强化、β脆性相的减少和晶粒尺寸的增大等。

镁处理船板钢热循环过程中组织的细化机制研究

为了研究镁处理船板钢在热循环过程中组织细化的机制以及第二相粒子析出的规律,采用高温激光共聚焦显微镜(CLSM)对镁处理船板钢的热循环过程中显微组织的变化进行动态原位观察,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和金相显微镜(OM)研究不同冷却速率下诱发IAF的夹杂物演变规律。并从错配度的角度,分析IAF在夹杂物上的形核机制。结果表明:试验条件下,镁处理试验钢中的钉扎粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的粗化,并且在降温阶段,钢中夹杂物能够诱发出IAF,有效细化组织。对于试验钢而言,降温速率为5℃/s时,夹杂物对IAF的诱发效果最佳。能够诱发IAF的夹杂物的核心是在钢液脱氧合金化过程中形成,夹杂物表面的MnS是在焊接热循环过程中二次析出附着于复合夹杂物表面,这也从理论上验证了夹杂物的扫描电镜分析结果。

退火温度对激光选区熔化成形TC4合金显微组织和力学性能的影响

研究了退火温度对激光选区熔化成形TC4合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,激光选区熔化成形TC4合金由β柱状晶和晶内析出的弥散分布的针状马氏体α'相组成,在700℃以上退火处理,马氏体α'相先分解成α+β相。随着退火温度的升高,钛合金构件显微硬度和抗拉强度逐渐降低,伸长率逐渐升高。经过800℃退火处理之后,材料的伸长率为9.79%,抗拉强度为1146 MPa,完全满足航空标准需求。

稀土元素Y和Nd对Mg-Zn-Zr系合金组织和性能的影响

对添加稀土元素Y和Nd的MgZnZr系ZK60变形镁合金进行了热轧及热处理,测试了ZK60合金及ZK60RE合金室温拉伸性能,采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析方法观察了合金不同状态下的显微组织。初步探讨了微量稀土元素Y和Nd在ZK60合金中的存在形式和作用机理及其不同成分对该合金组织与力学性能的影响。结果表明,稀土元素Y和Nd均能够细化ZK60合金的铸态组织,使其室温断裂强度大幅度提高。其中主要化学成分(质量分数,%,下同)为Mg5.5Zn0.7Zr0.5Y0.5Nd和Mg5.5Zn0.7Zr0.6Y0.6Nd的合金强化效果显著,比未添加稀土元素的ZK60合金室温断裂强度分别提高了14.94%和20.2%。

镁合金深冷处理研究

在液氮温度(-196℃)对工业用镁合金AZ31,AM60进行深冷处理,处理时间分别为2 h,4 h,8 h,24 h,48 h,72 h,并进行了力学性能测试、金相组织观察、XRD衍射测试和SEM断口扫描测试.结果发现:深冷处理可以明显提高镁合金的力学性能,改善其显微组织,同时深冷处理可以引起镁合金的晶粒转动现象.研究结果为提高镁合金性能提供了一种简单有效的方法.

均匀化处理对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

为改善铸态AZ91镁合金的力学性能和成形加工性能,对铁模铸造试样进行了均匀化退火处理,退火温度范围为350—450℃,退火时间范围为5—24 h．均匀化退火后Mg_(17)Al_(12)相呈细小的颗粒状分布在α-Mg基体上,枝晶偏析大部分得到消除．力学性能实验结果表明,铸态AZ91镁合金的抗拉强度约为163 MPa,延伸率为3．2％；经过380℃,15 h均匀化退火,可获得最高延伸率达11．2％,抗拉强度243 MPa；经过420℃,5 h均匀化退火,可获得最高强度达246 MPa,延伸率达10％．

热处理对ZK60镁合金组织与力学性能的影响(英文)

研究固溶和时效热处理工艺对铸态 ZK60 镁合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,当固溶处理条件为400 °C下保温10h、时效处理温度为150 °C时,ZK60合金中析出相随时效时间的延长而增加,直至30h。当时效温度升至 200 °C时,析出相体积分数在时效时间为15～20h时达到最大值。室温拉伸实验表明,高密度第二相析出物有利于提高合金的强度和塑性。优化的热处理工艺条件为400 °C固溶10h随后于 150 °C时效 30h,得到的镁合金兼具有高的强度与塑性综合性能。

双向双通道变通径挤压AZ31镁合金的显微组织及变形行为

在不同温度下,采用双向双通道变通径挤压(DDE)对AZ31镁合金进行挤压,研究该工艺对其组织、力学性能、拉压不对称性和断裂行为的影响。结果表明:与均匀态AZ31镁合金相比,挤压后所得试样的晶粒显著细化,力学性能和拉压不对称性得到改善;与采用等通道角挤压工艺多道次挤压试样的力学性能相比,该工艺具有一定的优势。此外,随着挤压温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,显微硬度、抗拉强度和压缩率逐渐降低。从250℃到450℃,晶粒尺寸从6μm增大到26μm,硬度值(HV)从67降低到56,抗压强度从400MPa降低到343MPa,压缩率从14.8%降低到9.7%。均匀态AZ31和挤压态AZ31的压缩断口均为穿晶断裂,前者断裂机理为脆性解理断裂,后者为韧脆结合型准解理断裂。

等温热处理过程中铸态AZ91镁合金的微观组织演化

铸态AZ91镁合金加热至液固相温度区间内等温热处理后演变成半固态金属,对淬火组织形态分析的试验表明:在高固相体积分数条件下,网状分布的共晶组织首先熔化,二次枝晶臂消失或熔断脱落并重新沉淀在枝晶主干上,在Gibbs-Thomson效应下,发生Ostwald熟化,固相颗粒由枝晶逐渐演变成球形颗粒,并随着热处理时间的延长发生合并现象,而且热处理温度越高晶粒间合并现象越严重。同时在界面能降低的驱使下,晶粒内部包裹的液滴以两种方式形成:晶粒内富Al、Zn的质点经过熔化、扩散、合并、或者脱落的二次枝晶臂沉淀后搭桥生长形成。

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响

对ZA27合金进行了变质处理和热处理试验。XRD分析和金相研究表明,变质处理不改变合金的相结构,但Ti和Zr的存在影响初生α-Al相凝固前沿的溶质分布和成分过冷,阻碍了树枝晶生长和二次枝晶的形成,使粗大的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶。370℃×10 h固溶处理表明,变质处理有利于η相的均匀分布。320℃×3h和320℃×18 h退火表明,变质处理有明显的抑制共晶组织粗化的效果。

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响（英文）

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金在T6态(固溶后空冷然后时效)下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225°C和250°C时效下的最优T6热处理工艺分别为(525°C,12 h+225°C,14 h)和(525°C,12 h+250°C,12 h)。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg+γ+β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。

热处理对挤压铸造AZ81镁合金组织和性能的影响

采用X射线衍射、金相分析、拉伸试验、SEM分析等方法测试和分析了挤压铸造AZ81合金在铸态、固溶态和固溶+时效态下的显微组织及力学性能。结果表明,固溶处理可使挤压铸造AZ81镁合金中因非平衡凝固所产生的β-Mg17Al12共晶相溶解;合金的断口由众多深浅不一的韧窝组成,塑性断裂区明显增加,塑性大幅改善;合金抗拉强度和伸长率有大幅提升,分别达到253.81MPa和10.24%,硬度和屈服强度则有所下降。固溶+时效处理后,β-Mg17Al12相主要以连续析出方式在晶界及基体上析出,合金抗拉强度进一步提高至262.49MPa,硬度和屈服强度也显著提高,伸长率则有所下降;合金断口韧窝减少并出现大的解理平面,表现出脆性断裂的特征。