过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂对Mg17Al12合金结构的影响

【目的】提高镁铝(Mg-Al)合金材料的储氢性能。【方法】基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂Mg_(17)Al_(12)合金体系的生成焓、电子结构、态密度、电荷密度等进行理论计算研究。【结果】过渡金属元素X替代合金中Mg元素的能量较低,其中Ni的掺杂性能较好;Ni的加入改善了Mg_(17)Al_(12)的储氢性能。且随着Ni浓度的升高,Mg_(17)Al_(12)合金的体积逐渐减小,总态密度峰值依次增大。【结论】过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)的掺杂可使镁铝合金的稳定性得到提升,与实验结果相符。

Zn含量对热挤压Mg-8Al合金组织和力学性能的影响

制备Φ30 mm的Mg-8Al-xZn(x=0、2、4)合金铸锭,并在250~350℃将其挤压成Φ10 mm的棒材,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析合金组织,并测试合金拉伸性能。结果表明:铸态合金主要由α-Mg和β-Mg17Al12相组成,随着Zn含量增加,β相面积分数略有提升,层片状共晶β相形貌保持不变,而离异共晶β相由断续网状转变块状。250和300℃挤压时,组织因非连续动态再结晶而细化,随着Zn含量增加,组织中β相破碎程度增大,合金再结晶程度增加,未再结晶区域和孪晶减少,组织均匀性提高。然而,因硬脆β相增加,综合力学性能略有降低。350℃挤压时,组织发生完全动态再结晶,随着Zn含量增加,晶粒略微粗化,合金强度降低,延伸率显著提高。

固溶温度对AZ80镁合金析出相β-Mg_(17)Al_(12)及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了铸态AZ80镁合金经不同固溶温度保温处理后析出相β-Mg17Al12及性能变化。研究表明,随固溶温度的升高,AZ80镁合金晶界及枝晶间的粗大网状β-Mg17Al12相由于溶解而逐步减少,有呈不连续、细小颗粒状均匀分布在α-Mg基体内的一次析出相β-Mg17Al12出现;由于析出相β-Mg17Al12的数量减少、细小颗粒化,降低了析出相强化的作用,使材料的整体硬度HB明显下降,抗拉强度和伸长率显著提高,屈服强度只有少量下降。

球磨Mg_(17)Al_(12)纳米晶/非晶合金的微结构和储氢性能

采用镁粉和铝粉为原料,通过高能球磨方法制备了Mg17Al12纳米晶/非晶储氢合金,系统研究了球磨时间对合金微结构和储氢性能的影响.结果表明:球磨时间对Mg17Al12合金的微结构和储氢性能有显著影响,随着球磨时间t从10 h延长到100 h,合金发生从晶态(t≤50 h)到纳米晶态(t=70 h)再到非晶态(t=100 h)的结构转变;样品的平均颗粒尺寸随着球磨时间的增加先减小后增大;球磨时间为30、70和100 h后的Mg17Al12合金在350℃时的最大储氢量(氢的质量分数)分别为4.03%、4.27%和4.18%,而相同条件下铸态Mg17Al12合金的最大储氢量只有2.85%;球磨时间为70 h的Mg17Al12纳米晶合金在200、280和320℃的储氢量分别为1.07%、3.02%和4.07%;球磨时间为100 h的Mg17Al12非晶合金在200℃时30 min内的吸氢量(氢的质量分数)可达到2.84%,分别为相同条件下纳米晶合金和铸态合金的2.7倍和5.1倍.

Mg-Al系镁合金的耐蚀性能研究进展

镁合金作为绿色轻质结构材料被广泛应用于工业生产,但耐蚀性较差制约着其发展。与其他系列镁合金相比,Mg-Al系镁合金具有更优异的耐蚀性。着重介绍了Mg-Al二元合金的腐蚀特点、机理。分析了第三项合金元素对α相自腐蚀电位,第二相析出相的种类、数量、分布,杂质元素(Fe/Cu/Ni)容许极限的影响。热处理和热变形工艺(如:热轧、热挤压)对微观组织结构的影响,并讨论了相应的腐蚀特性变化。概述了Mg-Al系合金常用表面处理技术及防护效果。

镁合金腐蚀的影响因素

介绍镁合金的表面膜、合金元素、合金组织、环境因素以及铸造工艺等在腐蚀过程中的作用。铸造工艺中的β相增多有利于改善耐蚀性,也是提高镁合金耐蚀性能的方法。

低频电磁铸造AZ41镁合金的热压缩流变与组织

采用Gleeble-1500D热模拟试验机、差热分析仪和光学显微镜等对低频电磁铸造AZ41镁合金铸锭热压缩流变特征及微观组织进行研究。结果表明：AZ41镁合金铸锭热压缩变形存在明显的动态回复和动态再结晶特征；当温度为453-523K时，以动态回复为主；当温度为593-723K时，以动态再结晶为主要机制；当温度为593K，应变速率为1．0s^-1时，形变激活能最低，流变过程最稳定，中心和边缘部位的晶粒得到明显细化。在变形期间，Mg17Al12相的破碎和溶解促进动态再结晶显著发生。

AZ31B宽幅镁合金铸轧板材热轧边裂原因分析

宽度150mm的AZ31B镁合金铸轧板材在轧制温度为350℃,轧制速度为0.5m/s,压下率分别为10%,20%,30%的不同工艺条件下进行了数值模拟和热轧实验研究。结果表明:同一温度条件下,随着轧制压下量的增大,镁板内部金属流动具有各向异性,其内部层片状结构的结合力随应变量的增大而减弱;在显微组织中,所产生的机械孪晶会随着轧制压下而压弯,甚至产生较小的次生孪晶,大小不一的孪晶组织会产生局部应力集中,从而产生微裂纹失稳扩展,边部的损伤因子随之增大。因此,减少长条形孪晶和第二相β-(Mg17Al12)的产生是控制边部裂纹的关键因素之一。

AZ91 Mg-Al合金中β-(Mg_(17)Al_(12))析出相的形态及其晶体学特征

应用透射电镜研究了时效ＡＺ９１ Ｍｇ－Ａｌ合金连续析出相的显微组织形态及晶体学特征。发现四种不同形态和晶体学特征的β－（Ｍｇ１７Ａｌ１２）析出相，其中占绝大多数的是板条状析出相沿基面（０００１）α析出的板条析出相与基体保持Ｂｕｒｇｅｒｓ位向关系，生长方向为［７， ２，９，０］；其晶体学特征与由不变线应变原理预测的完全一致。第二类析出相是以其轴线与基面垂直的六棱柱体，六个棱柱面都是｛１１００｝α／／｛１１０｝β，与基体保持对称性好的Ｃｒａｗｌｅｙ位向关系。另有少量短棒状析出相与基体保持Ｐｏｒｔｅｒ位向关系。实验中还观察到一种未见报道过的位向关系。讨论了形成不同形态和晶体学特征的机制。

触变成型镁合金AZ91D在兰州城市大气中的腐蚀行为研究

研究了兰州大气中触变成型镁合金AZ91D的腐蚀行为.结果表明:发生的腐蚀是与降水有关的电偶腐蚀,湿度是影响腐蚀过程的主要因素之一;腐蚀发生在原固相区的α相和液相区的共晶α相,β相作为腐蚀的阴极区;α相表面形成的表面膜和龟裂是α相腐蚀加剧的主要控制因素.腐蚀产物与大气中的腐蚀性气体CO2,SO2有关.

Sb、Bi合金化提高Mg-Al系合金抗蠕变性能的机理

采用基于密度泛函理论的Dmol 4.1程序,从合金形成热、结合能、热力学性能和态密度等方面,研究Sb、Bi合金化提高Mg-Al系合金抗蠕变性能的影响机理。结果表明:Sb、Bi分别置换Mg-Al系合金Mg17Al12相中Mg(Ⅰ),Mg(Ⅱ),Mg(Ⅲ)和Al原子时,仅Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ),Mg(Ⅱ)原子,Bi置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子能形成稳定的Mg17Al12固溶体结构,这表明Sb、Bi在Mg17Al12中固溶量有限。进一步比较合金化形成稳定的固溶体结构,发现Sb、Bi合金化后,固溶体结构的稳定性比未合金化时增强,其中,Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅱ)原子时,其结构稳定性最高,其次Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子,再次Bi置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子;而析出金属间化合物Mg3Bi2和Mg3Sb2,比相应合金化Mg17Al12固溶体的结构更稳定。不同温度下热力学性能的计算发现,合金体系中形成了结构稳定性高的Sb、Bi合金化Mg17Al12固溶体以及金属间化合物Mg3Sb2和Mg3Bi2,这些相高的结构稳定性并不因温度的升高而消失,其结构稳定性仍比Mg17Al12相高,因此Sb、Bi合金化提高了Mg-Al系合金的抗蠕变性能。电子态密度的分析结果进一步表明,Mg-Al系合金中相结构稳定性提高的主要原因在于:Sb、Bi合金化后,体系费米能级以下低能级区成键电子数的增多,其来源主要是Mg(s)、Mg(p)、Al(p)、Bi(d)和Sb(d)的价电子。

Mg_(17)Al_(12)相在AZ61镁合金半连续铸锭中的分布特性

通过图像分析技术定量分析Mg17Al12相的大小和面积密度,并采用光学显微镜和扫描电镜观察Mg17Al12相在AZ61镁合金半连续铸锭的边部与心部形貌及分布上的差异。结果表明:枝晶形态可以控制Mg17Al12相的大小和分布,枝晶越发达Mg17Al12相形态越细小分布越弥散。铸锭心部的Mg17Al12比边部的细小弥散并且主要分布于枝晶间而边部的Mg17Al12相主要群聚分布在晶界处,这与普通的永久模铸的结果相反。随着冷却速率增加,Mg17Al12相在共晶中所占比例增加,铸锭边部Mg17Al12相的面积密度比心部的高。另外固相反扩散对心部的Mg17Al12相的面积密度也有影响。

挤压和热处理过程中AZ91镁合金的组织变化(英文)

对AZ91镁合金在均质化热处理、热挤压和时效处理中的组织演化规律进行研究。研究结果表明,在铸态组织中存在离异共晶和固态析出两种β-Mg17Al12相。在最佳的均质化处理(380℃,15h)过程中,β-Mg17Al12相大部分溶解到α-Mg基体中,并且晶粒细小。在热挤压过程中发生动态再结晶以及由此产生的晶粒细化。而时效处理之后则出现平行于挤压方向的带状β-Mg17Al12相析出,这应该是由于在挤压过程中把原始铸造偏析挤扁拉长而造成的。另外,根据实验结果,详细地讨论了均质化和时效处理的温度、保温时间以及挤压工艺参数对AZ91镁合金的组织变化产生的影响。

添加少量钙的AZ91D镁合金熔体的黏度

采用坩埚扭摆振动法测量了添加少量钙的AZ91D镁合金熔体的黏度,获得了600-870℃温度区间内升温和降温过程中的黏度—温度关系曲线υ（t）和黏度—钙添加量关系曲线υ（w）。结果表明：AZ91D镁合金熔体的曲线υ（t）发生了不可逆转变;曲线υ（t）发生转折的温度对钙元素的添加量具有强烈依赖性,钙添加量（质量分数）为0.4%时,升温和降温过程的曲线υ（t）出现多温度点的黏度值相符合现象;曲线υ（w）具有显著的区间性特征,钙添加量为0.7%~0.8%时,开始出现较多的新相。

AZ80+xSr合金的组织和Sr的存在状态

本文通过OM、XRD、SEM、EDS、DSC和拉伸试验,研究了AZ80＋xSr合金的显微组织和拉伸性能,分析了Sr元素的存在状态及其在合金中的分布,探讨了Sr元素在合金中的作用。结果表明,AZ80＋xSr合金的显微组织主要由基体α-Mg和化合物β-Mg17Al12相组成,含Sr量少的合金没有形成Mg-Sr相,而含Sr较高时可形成高温稳定相Mg17Sr2相;微量Sr元素分布在晶界上,Sr在合金中可能以两种形式存在：以固溶形式固溶在β-Mg17Al12相中,或在含量高时和Mg结合生成化合物Mg17Sr2相。Sr的加入使合金晶粒明显的细化,随Sr含量的增加沿晶分布的化合物相增多增厚;Sr含量进一步增加,化合物呈断续网状结构;加Sr后合金的抗拉强度提高20-25MPa,伸长率提高40%-100%。

LaH_3稀土催化及球磨时间对Mg_(17)Al_(12)氢化物水解性能的影响

金属间化合物Mg17Al12具有易粉化、氢化等优势,其氢化产物可作为原料用于水解制氢,1g Mg17Al12氢化物(记为MHA)可以产生1510.8mL的氢气,但纯MHA水解性能较差,需对其进行改性。研究了MHA中添加LaH3,测试了该复合体系的水解性能,并研究了球磨时间对复合体系水解性能的影响。研究表明,随着球磨时间的延长,水解性能逐渐变差;当MHA与含LaH3的Mg-La氢化物摩尔比为2∶1时,球磨时间为0.5h的复合体系水解性能最好,加热到70℃反应1.5h后,产氢量达到了90.9%。

均匀化退火等温冷却对Mg-10Al-1Zn镁合金组织性能的影响

对Mg-10Al-1Zn镁合金进行均匀化退火等温冷却处理,探讨等温温度和时间对β-Mg17Al12相析出形貌和合金力学性能的影响。研究结果表明：在420℃保温24h再经200~300℃保温1~6h后,β-Mg17Al12相均以层片状形态均匀析出。β-Mg17Al12相析出量随时间延长而增加,平均层片间距随等温温度升高而增大。合金在420℃保温24h再经250℃保温2h后,布氏硬度达到最高值80.1HB。

单相Mg_(17)Al_(12)在NaCl溶液中的腐蚀行为研究

主要研究单相Mg17Al12在质量分数为3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。采用气体保护炉按原子比Mg∶Al=17∶12制备Mg17Al12单相合金,利用XRD检测铸态合金的成分。通过极化曲线测试得知单相Mg17Al12的自腐蚀电位为-1 028 mV。浸蚀实验结果表明,单相Mg17Al12具有较好的耐蚀性,氢致开裂对其在溶液中裂纹的形成起主导作用。

Ni添加对Mg_(17)Al_(12)合金吸放氢性能的影响

通过PCT测试及XRD分析研究了添加10%(质量分数,下同)Ni并球磨对Mg17Al12合金吸放氢性能及结构的影响。10%Ni的添加改善了Mg17Al12合金的吸放氢性能。合金在423K下即可快速吸氢,在523K下表现最优的吸放氢性能并具有优异的动力学性能,在15min内吸氢量可以达到2.93%(质量分数,下同),饱和吸氢量达到4.20%。合金在523K下放氢平台压达到0.3MPa,放氢量为3.45%。合金氢化物的生成焓和生成熵分别为–68.37kJ·mol-1H2、–121.42J·(mol-1·K-1)。在Mg17Al12合金添加10%Ni球磨1h后,主相仍然为Mg17Al12相并有少量的Al-Ni金属间化合物相,吸氢饱和后合金的相组成为MgH2、Al以及Al-Ni金属间化合物,放氢后主相为Mg17Al12相,表明Mg17Al12相在吸放氢过程中的相变是可逆的。

添加纳米TiO_2对Mg_(17)Al_(12)吸氢性能的影响

采用高能球磨在Mg17Al12合金中添加纳米级金红石型TiO2,并研究了材料的吸氢动力学性能、结构及微观形貌特征.研究结果表明,纳米TiO2的添加可显著地提高材料的吸氢动力学性能和吸氢量,降低吸氢温度.Mg17Al12合金在573 K及1 150 min的最大吸氢量(质量分数)仅为1.45%,而添加TiO2后,Mg17Al12合金在393 K下可快速吸氢,60 min时的吸氢量达到1.97%,在473 K下15 min内的吸氢量可达到1.68%,饱和时的吸氢量达到了3.94%.X射线衍射分析表明,添加TiO2后,Mg17Al12合金在球磨过程中没有新相生成,但放氢后会出现Al及Al3Ti等相,其中Al3Ti很可能是该反应的催化剂.