热处理对大型变形高强耐热镁合金组织与性能的影响

通过拉伸试验和微观组织观察,研究了固溶处理及时效处理对合金成分为Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr的大型变形高强耐热镁合金微观组织和性能的影响。结果表明,合金的最佳热处理工艺为430℃×8h+225℃×16h。当固溶温度为430℃时,会发生动态再结晶,晶粒得到细化,提高了抗拉强度。经过时效,灰色LPSO相数量增多,提高了合金的力学性能。合金轴向抗拉强度为332 MPa,延伸率为11.5%;环向抗拉强度为375 MPa,延伸率为12.3%。

大型高强耐热镁合金构件的热处理工艺研究

经过拉伸试验和微观组织观察,对合金成分为Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr的大型高强耐热镁合金构件进行了性能与组织分析。结果显示,热处理工艺对改善其性能和微观组织有着显著的影响,在多种热处理工艺中确定了最佳的工艺参数组合:430℃×8h+225℃×16h。在此工艺条件下,合金内部发生了动态再结晶,晶粒明显细化,极大提高了其抗拉强度。随着时效增加,灰色LPSO相的数量逐渐增加,进一步增强了合金的力学性能;合金轴向抗拉强度为332MPa,延伸率为11.5%;环向抗拉强度为375MPa,延伸率为12.3,这些结果充分展示了镁合金在高温环境下的卓越力学性能和良好的耐热性。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金研究现状及发展趋势

由于镁合金室温下塑性差,高温下强度较低,限制了它在诸多领域的应用发展。近年来国内外学者陆续开发出了含长周期堆垛有序结构相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金,并对该合金系制备加工时组织性能的变化及机理进行深入研究。文章综述了近年来Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金的研究现状及进展,分析了合金成分、常规塑性加工技术及热处理等对合金组织性能的影响,并展望该合金的研究方向。

复杂薄壁高强耐热镁合金铸件铸造工艺研究

随着航天器制造技术轻量化的发展,镁合金的应用范围不断扩大,高强耐热镁合金作为高性能镁合金的代表,可以满足航天器轻量化的需求。本文通过对某型号复杂薄壁高强耐热镁合金铸件进行铸造工艺设计,对生产过程中铸件产生的缺陷进行分析并优化铸造工艺,优化后的铸件经荧光及X光检测合格。研究表明,铸件内外部冷速差是导致铸件产生裂纹的主要原因。铸件合格后对铸件本体进行T6热处理,结果表明本体的高低温力学性能优异,可以满足减重、高强耐热的需求。

Mg-Gd-Y-Zr高强耐热镁合金的研究进展

Mg-Gd-Y-Zr合金由于具有优异的室温、高温力学性能及抗蠕变性能而成为镁合金研究的热点。本文作者总结国内外Mg-Gd-Y-Zr合金的研究进展,分析熔体纯净化技术开发现状、热变形行为、强化机制以及断裂机制,讨论Mg-Gd-Y-Zr合金蠕变机理、腐蚀机理及表面处理技术的研究情况,并对Mg-Gd-Y-Zr合金固态回收技术进行介绍,最后,对该合金未来的发展方向进行展望。

铸造高强耐热Mg-Y-Nd(-Gd)-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系镁合金组织性能和铸造缺陷对比

以Mg-Y-Nd(-Gd)-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系高强耐热镁合金为分析对象,从铸造成形方法和铸造缺陷两个方面进行了比较。结果表明,这些合金可以采用砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、低压熔模铸造和半固态触变成形等方法铸造;铸造缺陷(如热裂和疏松等)形成机理及其对力学性能的影响与其他合金相比没有明显区别;建立了疏松缺陷与力学性能的关系。

Mg-5Gd-3Sm-0.5Zr耐热镁合金热压缩变形行为

采用铸造的方法制备了Mg-5Gd-3Sm-0.5Zr耐热镁合金,对实验材料进行固溶时效处理,在应变速率0.002~0.1 s^(-1)、变形温度350~500℃、最大变形量70%条件下,利用Gleeble-1500热模拟试验机进行热压缩变形实验,分析材料在不同变形条件下的真应力真应变曲线及组织变化。结果表明:在恒应变速率下热变形,真应力水平随温度升高而降低;在相同温度下进行压缩变形,实验合金的真应力随应变速率的增加而提高;实验合金适合热加工的温度在400℃以上;对数据进行处理,得到了实验材料的热变形激活能Q=222.433 k J/mol,本构方程为ε=1.70×1014[sinh(0.015σ)]3.77exp[-222433/(8.314T)]。

耐热变形镁合金的塑性变形研究

在阐述变形镁合金的特性及应用现状的基础上,探讨了耐热变形镁合金的发展现状,论述了变形镁合金的塑性变形机制和塑性加工方法,并对耐热变形镁合金的应用前景进行了展望。

211Z.X耐热高强韧铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对211Z.X耐热高强韧铝合金进行了等温热压缩实验,实验的应变温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s^(-1)。研究了不同变形条件下的流变特征,并分析该合金高温变形时流变应力的规律,构建了材料流变应力本构模型;同时基于动态材料模型建立了加工图,确立了该合金在实验条件的最佳工艺参数。结果显示:功率耗散图与失稳图随应变量的增加而变化,功率耗散峰区由3个逐渐减为1个,失稳区域随应变而移动并逐渐增大;在加工图中,随着应变的增大,安全加工区域逐渐减小。综合加工图与微观组织的分析结果,211Z.X铝合金最佳的加工工艺区间为:变形温度485~500℃、应变速率0.03~10s^(-1)。

高强耐热镁合金舱体铸造技术

针对航天飞行器结构件轻量化、高比强度、耐高温以及高效成形等要求,开展了典型结构件的铸造技术研究。数值模拟结果和工艺试验表明,差压铸造结合缝隙式浇注系统可满足铸件的充型平稳和补缩要求,但容易在退让性差的部位产生裂纹。通过修改浇注系统、提高铸型退让性,实现了舱体的铸造成形,通过无损检测,舱体达到了I类铸件的要求。

高强耐热稀土镁合金研究进展

梳理了高强耐热镁合金的研究历程及现状。Mg-Gd(Y)-Ag和Mg-Gd(Y)-Zn系合金是目前强度最高的镁合金体系,铸造Mg-9.8Gd-2.7Y-2.0Ag-0.4Zr合金最优常温力学性能如下:抗拉强度(UTS),410 MPa;屈服强度(YS),300 MPa;延伸率(EL),2.3%。高强耐热稀土镁合金的大尺寸构件铸造工艺性亟需重点研究。总结了"固溶强化增塑"的合金设计、"高、低稀土镁合金"强韧性的设计与开发、"低稀土总量、多元合金"耦合强化设计、集成计算材料工程(ICME)等理念,对新型高强耐热铸造镁稀土合金的开发具有指导意义。

高强耐热镁合金的合金化设计

为节省高性能镁合金的合金化设计所需的时间和精力,通过对大量的合金化元素的固溶强化、析出强化及耐热性分析,总结出合金化元素的强化和耐热规律,并提出了高强耐热镁合金的合金化设计原则。稀土元素是高强耐热镁合金的合金化设计的最佳添加元素,Mg-Y-Nd系合金是目前商业化最成功的合金,但是性能比Mg-Y-Nd系优越的还有Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Nd、Mg-Gd-Sm、Mg-Gd-Dy系,这些合金都具有良好的发展前景,其中Mg-Gd-Y系合金目前具有最高的力学性能。在高强耐热镁合金的设计中,Y、Gd、Sc、Lu可作为高强耐热镁合金的合金化设计的首选添加元素;Sc、Nd、Sm、Ag、Zn可作为辅助添加元素,Zr、Mn、Sc、Ca可作为微量的添加元素。

Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr耐热镁合金热变形行为

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为623~773 K、应变速率为0.002~1 s^-1、最大变形程度为50%条件下,研究Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr耐热镁合金的热压缩变形行为。分析合金在不同变形条件下流变应力的变化规律,并观察合金变形过程中显微组织的变化,建立具有双曲正弦关系的流变应力本构方程。结果表明：该合金的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;而且合金在773 K热压缩变形时发生完全动态再结晶,整个组织呈现为均匀细小的等轴晶,有细小颗粒状第二相在动态再结晶的晶界分布;计算出了合金的热变形激活能为235.958 k J/mol;合金适合的热加工温度为723~773 K。

耐热镁合金的研究现状与发展方向

介绍了耐热镁合金的研究现状。Cu,Ca,Sc,Sr和稀土元素合金化可以改善镁合金的耐热性能。合金化、挤压和半固态加工等热塑性变形技术能促使镁晶胞中的棱柱面(1010)和棱锥面(1011)参与滑移,提高该类镁合金的力学性能。超塑成型技术是制备高性能耐热镁合金部件的有效途径。

Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金热变形行为

通过差热分析、X射线衍射、金相显微镜等手段分析了Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金的微观组织,结合差热分析结果以及金相显微组织,得出在550℃均匀化热处理6h以上能够使大部分合金元素固溶。采用GLEEBLE-1500热模拟实验机对Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金在温度为250-450℃、应变速率为0.002-1s-1、最大变形程度为50%的条件下,进行了热压缩实验研究。结果表明：材料流变应力行为和显微组织受到变形温度和变形速率的严重影响,可以用Zener-Hollomon参数的幂指数形式进行描述,计算出变形激活能为223.69kJ.mol-1。合金的峰值流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;变形激活能随应变速率的增大而增大。

含Si耐热镁合金中Mg_2Si相的研究进展

Si作为耐热镁合金中添加的重要元素之一,目前已引起国内外的广泛关注和深入研究。通过介绍含Si耐热镁合金中Si的添加方式和Mg_2Si相的形貌;合金元素(Sb、Ca、P、RE)变质Mg_2Si相的研究进展和变形处理(往复挤压、等通道转角挤压)对Mg_2Si相的细化及破碎机制;由此得出含Si耐热镁合金目前还存在的问题和今后发展的方向。

含Si耐热镁合金中Mg_2Si相的研究进展

介绍了含Si耐热镁合金中Si的添加方式和Mg2Si相的形貌。综述了合金元素Sb、Ca、P和RE变质Mg2Si相的研究进展和变形处理(往复挤压、等通道转角挤压)对Mg2Si相的细化及破碎机制。最后指出含Si耐热镁合金目前存在的问题和今后发展的方向。

刘楚明教授团队研发成功三种耐热镁合金

中南大学刘楚明教授团队一直专注于研发高性能变形镁合金及其大构件制造关键技术,历时10余年技术攻关,终于自2016年以来陆续推出三种新型耐热镁合金：中强耐热镁合金AQ80M、高强耐热镁合金VW64M和超高强耐高温镁合金,并突破了镁合金锭制坯及压力加工过程中的技术难关,丰富和完善了镁合金压力加工理论。他们研制的镁合金材料已在中国航空航天器制造中获得成功应用。

高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究

针对现有铝合金薄板加筋条铆接或轧制厚板铣削的制造方式已经难以满足新型运载火箭舱段壁板在轻量化、高性能和低成本快速制造等方面的发展需求,从挤压成形所具有的高效率、高成形精度和良好的稳定性等特点出发,围绕高强韧高成形性可焊铝合金设计、高纯均质熔铸工艺、挤压流变整体成形以及复杂断面构件热处理调控的研究,提出采用带筋筒形件挤压开坯、精近成形后剖展的方法,制造宽幅薄壁高筋壁板,在降低宽幅薄壁高筋壁板对工装高要求的同时提高成形稳定性,并兼具高效、低成本、高性能等特点,能够支撑轻质高强薄壁大型舱段的高性能、低成本、高效制造。

刘楚明教授研发成功三种耐热镁合金

中南大学刘楚明教授团队一直专注于研发高性能变形镁合金及其大构件制造关键技术,历时10余年技术攻关,终于自2016年以来陆续推出三种新型耐热镁合金:中强耐热钱合金AQ80M、高强耐热钱合金VW64M和超高强耐高温镁合金.