稀土镁合金表面激光熔覆AlSi12/TiN复合涂层的组织及性能研究

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备了AlSi12/TiN复合涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、摩擦磨损实验以及电化学分析测试等方法,研究不同含量陶瓷强化相Ti N涂层的显微结构、熔覆层结合强度、摩擦磨损性能以及耐腐蚀能力。结果表明,复合涂层主要由α-Mg、Mg_(2)Si枝晶、Al_(12)Mg_(17)、Al_(3)Mg_(2)金属间化合物以及Ti N强化相组成。由于存在强化的第二相和细化的晶粒,AlSi12/TiN复合涂层的摩擦系数、维氏硬度及结合强度分别达到0.45、210 HV0.1和40 MPa。此外,与镁合金基体相比,腐蚀电位提高683 m V,自腐蚀电流密度降低了2个数量级。利用激光熔覆技术可在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备结合强度高的Al Si12/TiN复合涂层,有合适含量强化相存在的涂层显著提高了基体表面的耐磨损与耐腐蚀性能。

T6热处理对多向锻态VWZ113K稀土镁合金微观组织及力学性能的影响

以多向锻造Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr稀土镁合金为研究对象,利用扫描电镜、能谱分析、电子背散射衍射技术及室温拉伸实验分析了T5和T6热处理工艺对多向锻态稀土镁合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,T5热处理后合金为混晶组织,晶界分布有大尺寸长周期堆垛有序(LPSO)结构强化相,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为241 MPa、357 MPa及13.0%;在T6热处理中,随着固溶温度的升高,静态再结晶逐渐形核并长大,促进了组织均匀性提升;但晶粒长大会消耗位错并降低位错强化效应;同时,升温加速了LPSO结构强化相回溶,晶界LPSO结构强化相变得更加细小弥散,促进了弥散强化作用;此外,固溶温度升高还会导致晶粒择优长大,促进织构强化;430℃、8 h+225℃、16 h是最佳热处理工艺,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达302 MPa、398 MPa及11.5%;多种强化机制均衡作用促使合金强塑性协同提升。

从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土工艺初探

以MgO为沉淀剂沉淀MgSO_(4)稀土浸出母液时,得到的稀土镁盐富集物REO总量较低,需要进一步除去杂质以沉淀富集稀土。以离子型稀土镁盐富集物为原料,进行碳化—酸溶—中和除杂—沉淀等工艺初步探索研究。结果表明:REO在碳化过程中的损失很少甚至可以忽略不计,有24.33%~30.9%MgO由稀土镁盐富集物转化进入碳化后液,在中和除杂过程中Fe去除率约99.5%,Al去除率约98.6%。以碳化后液为沉淀剂沉淀中和除杂后液得到碳酸稀土,经过灼烧,获得了符合《GB/T 20169—2015离子型稀土矿混合稀土氧化物》标准质量要求的稀土氧化物,该工艺总渣率为19.81%~23.22%,REO总收率平均89.43%。为了从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土的工艺形成成套工艺技术,获取最优的工艺技术参数,有待于后续深入研究和优化。

硫酸稀土镁皂废水的循环利用

针对硫酸稀土镁皂废水浓缩结晶法处理工艺运行成本高、能耗大的问题,采用石灰中和法处理硫酸镁废水,研究了石灰用量、反应时间、反应温度对废水中钙镁离子和硫酸根浓度的影响。结果表明,在反应温度20℃、石灰加入量70~80 g、反应时间2 h的条件下,可将硫酸镁废水中的SO_(4)^(2-)浓度由33.24 g/L降至10 g/L以下,MgO浓度由24.6 g/L降至15 g/L以下,两者去除率分别达81.68%、47.20%,CaO浓度保持在2.6 g/L以下。中和滤液回用于焙烧矿浸出工艺,在浸出温度20~30℃,液固比8的条件下,稀土浸出率达到93.76%。反应中和渣的主要成分为CaSO 4·2H 2 O和Mg(OH)2,可用于制备硫酸钙晶须。

Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金室温包套压缩变形行为及变形机制

在室温条件下对固溶处理的热挤压态Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金分别进行单轴压缩与包套压缩实验,采用光学显微(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微(TEM)等研究了该合金在变形后的微观组织。合金在单轴压缩条件下的最大变形量为18%,而在包套压缩条件下的最大变形量高达32%。结果表明:该合金在两种变形条件下的微观组织演化规律类似,即均会因协调塑性变形的需要而产生{1012}拉伸孪晶和{1121}拉伸孪晶,且前者的数量多于后者。同时,在变形过程中晶粒c轴向压缩方向的聚集程度逐渐增大。在18%变形量条件下,包套压缩试样的位错密度(0.2728 nm^(−2))明显高于单轴压缩试样的位错密度(0.1796 nm^(−2));在18%变形量条件下的单轴压缩试样中,主要激活的位错类型为〈a〉位错,而〈c+a〉位错数量较少;而在包套压缩试样中,〈c+a〉位错被大量激活来承载塑性应变,进而导致Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金的室温塑性显著提升。

含Sn稀土镁合金成分的正交设计研究

目的为进一步扩大镁合金的应用范围,以ZM2为基础合金成分,引入Sn元素,设计一种性能优异且经济成本相对低廉的含Sn稀土镁合金。方法采用正交试验设计方法,选取正交表L9,对Mg-Zn-Ce-Zr-Sn合金成分配比进行研究,综合考虑抗拉强度、延伸率、硬度3项指标,得出最优成分配比;对Sn元素的含量进行调控,对比分析合金组织及力学性能,验证当Sn元素的质量分数为0.2%~0.4%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-xSn合金的组织与性能是否最佳。结果Mg-Ce-Zn-Zr-Sn合金的优选成分如下:Zn的质量分数为4.0%~4.5%、Ce的质量分数为1.2%~1.5%、Sn的质量分数为0.2%~0.4%。优选合金成分为Mg-(4.0~4.5)Zn-(1.2~1.5)Ce-0.6Zr-(0.2~0.4)Sn。极差分析及影响因素主次分析结果表明,新引入的Sn元素对合金的综合力学性能有着重要的影响。组织及力学性能分析结果表明,当Sn的质量分数为0.2%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-xSn合金具有最为优良的组织及力学性能,抗拉强度、延伸率、布氏硬度分别为212 MPa、4.5%、69.8HBW5/250。结论优选方案的试验数据表明,利用正交试验设计得到的新型合金综合性能较好,满足ZM2合金的国家标准。

道次压下率对稀土镁合金板材性能及组织的影响

为了制备高强度的稀土镁合金薄板,研究了在交叉轧制过程中道次压下率对稀土镁合金组织演变及力学性能的影响。结果表明:合适的轧制道次压下率不仅有助于改善稀土镁合金的成形性能,同时也可以提高板材的力学性能。轧制后,板材中的晶粒尺寸变细,LPSO相增多,KAM值增大,同时产生细晶强化、固溶强化以及位错强化效果,使稀土镁合金板强度提升;当道次压下率为20%时,板材的基面织构弱化效果显著,可以激活更多种类的滑移系统,使轧制后的板材伸长率增加。

超高强韧稀土镁合金直筒段锻造成形工艺

基于航天型号对超高强韧稀土镁合金构件产品的迫切需求,本文以航天器中的直筒段产品为研究对象,采用近等温锻造挤压成形工艺技术,开展VW84M高强韧稀土镁合金材料的锻造工艺性能研究,分析了直筒段的工艺结构特点,制定了直筒段的锻造成形工艺,通过三维建模、数值模拟技术和成形工艺试验,研究了直筒段的成形过程,分析了坯料的金属流动、温度变化特点,并通过成形工艺试验试制出锻件产品。结果表明,VW84M稀土镁合金在440℃的锻造温度时,在合适的挤压速度下具备良好的塑性成形性能,该材料具备实际工程应用能力;数值模拟得到的挤压载荷为64.72 MN,实际挤压载荷为60 MN,相差7.8%,数值模拟结果与工程试验有较高的结合度;工艺试验得到的直筒锻产品,切、轴向力学性能指标优于预期,抗拉强度不小于340 MPa、屈服强度不小于210 MPa、延伸率不小于6%的指标值。直筒段产品金属流线分布较为均匀,切向力学性能优于轴向。

稀土镁合金的超塑性研究进展

镁合金因塑性变形能力较差,限制了其广泛应用和大规模工业生产,且添加稀土元素也并未明显改善其塑性变形能力。而超塑性成形为这一问题的解决提供了可能,且稀土镁合金第二相热稳定性好,提高了超塑性成形能力,因此研究稀土镁合金的超塑性变形理论及其变形协调机制,以及影响稀土镁合金超塑性的因素,具有非常重要的意义。

高性能稀土镁合金的研究进展

随着近年来汽车等工业节能减排对更高性能轻质镁合金的迫切需求,镁合金在工业应用中展现出了很大的发展前途。稀土镁合金系由于具有高温强度高、优良抗蠕变性能及耐热性能以及良好的塑性和耐腐蚀性等高性能,已经成为越来越受到重视的镁合金系之一,并在航空航天、电子、汽车、通讯等领域得到了广泛应用。目前,国内外已开发了Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Gd-Y、Mg-Y-Gd等一系列稀土镁合金。综述了高性能稀土镁合金的研究进展和应用现状,主要介绍了Mg-Y和Mg-Gd二元和多元合金系的研究开发及应用的新进展,以及含长周期堆垛有序结构(Long Period Stacking Ordered Structure,简称LPSO结构)的Mg-Y-Zn、Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Y-Zn、Mg-Y-Gd-Zn合金系的研究现状。最后,展望了高性能稀土镁合金的发展趋势。

高性能稀土镁合金研究进展

概述了稀土镁合金的特点及其发展应用状况,分析了几种重要稀土在镁合金中的作用机理,表明了用稀土制备高性能稀土镁合金(优良的室温、高温力学性能和高耐蚀性能)的基础作用,展示了我国发展高性能稀土镁合金的优势和意义,最后指出了稀土镁合金的发展趋势和方向。

Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE 1500热模拟机对Mg Nd Zn Zr稀土镁合金在温度为250～450℃、应变速率为0.002～0.100s-1、最大变形程度为60%的条件下,进行高温压缩模拟实验研究。分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了变形激活能和应力指数,并研究了在热压缩过程中组织的变化,为确定该稀土镁合金的挤压温度提供了实验依据。结果表明:合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而降低;合金的变形激活能在300～400℃内变化不大,而在400～450℃时增加很大;根据实验分析认为该稀土镁合金挤压温度定在350～400℃左右为宜;在350℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能:σb=275.5MPa,δ=13.5%。

稀土镁合金的研究现状及应用

镁合金具有质轻、高比强度、高比刚度等优异性能。但其强度不高,高温性能较差,为了改善其性能,在熔炼过程中加入稀土制成具有高强、耐热、耐蚀等性能的稀土镁合金,大大增加了材料的抗拉强度、延展性及抗蠕变性能,从而使镁合金在航空航天、汽车工业及电子通讯行业得到了广泛应用。总结了稀土对镁合金的净化和阻燃作用,分析了稀土元素对合金组织和性能的影响,综述了稀土耐热镁合金、稀土高强镁合金、稀土阻燃镁合金的研究现状,并简述了稀土镁合金的应用及发展前景。

稀土镁合金的热力学性质研究

运用Ｍｉｅｄｅｍａ理论系统地研究了镁与稀土镧系元素构成的二元合金的热力学性质，计算了其液态混合焓和固态金属间化合物的形成焓，计算的结果同已有的实验结果和理论预言的结果符合得比较好。

偶氮氯膦Ⅲ光度法测定稀土镁合金中稀土总量

试样经硝酸、氢氟酸溶解 ,高氯酸冒烟蒸干。用硫酸 -硝酸混合酸溶解盐类并控制酸度 ,草酸掩蔽干扰金属离子 ,在0 44～ 0 87mol/L的酸性介质中 ,偶氮氯磷Ⅲ与稀土定量形成蓝色络合物 ,在分光光度计 672nm波长处测量吸光度 ,表观摩尔吸光系数ε =1 76× 10 4 ,在 5 0mL溶液中 ,稀土质量在 0～ 10 0 μg范围内符合比尔定律。

稀土镁合金沉淀析出行为研究进展

概述了稀土镁合金(Mg-RE)沉淀析出行为的研究进展。根据析出序列的不同将稀土镁合金分为Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Nd及Mg-MM四种类型,对不同类型Mg-RE的沉淀析出序列及析出相的形貌、晶体学特征参数、转变动力学机制和沉淀强化行为做了较为详尽的综述。此外还指出了Mg-RE沉淀析出行为研究中存在的不足,并展望了其发展前景及今后的研究方向。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定稀土镁铸铁中常量及痕量元素

建立了利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)同时测定稀土镁铸铁中常量及痕量共12种元素(Si,Mn,P,Cu,Mo,V,Ti,Sn,Sb,Mg,La,Ce)的分析方法。研究了稀土镁铸铁试样的前处理方法、优选了适宜的仪器测定参数和分析谱线,采用基体匹配法进行基体效应的校正。实验结果表明,各元素分析谱线线性相关系数大于0.999 0,方法检出限在0.000 12%～0.001 4%之间。方法用于稀土镁铸铁标准物质分析,测定值与认定值相符,测定结果的相对标准偏差在0.59%(Si)～6.9%(La)范围。

二元稀土镁合金Mg-La和Mg-Nd的组织和性能

系统研究了二元稀土镁合金Mg-2%La(L2)和Mg-2%Nd(N 2)的铸态显微组织、拉伸性能和抗蠕变性能。通过研究发现,L2铸态组织中有大量网状的Mg-Mg17La2的共晶相析出;而N2则以Mg12Nd离异共晶析出,析出物的数量少得多。N2合金在室温或者175℃条件下,强度和塑性都优于L2合金。N2合金的抗蠕变性能在175℃、70MPa条件下比L2低近3个数量级。通过计算两种合金的应力指数和蠕变激活能,L2合金的蠕变机制是受晶界滑动控制的,而N2合金为位错攀移机制控制。

压铸稀土镁合金的研究现状及发展趋势

对压铸稀土镁合金的基本特性、力学性能及其研究现状进行了综述,分析了稀土及其它合金元素对压铸稀土镁合金力学性能及耐热性能的影响,并对压铸稀土镁合金材料的发展趋势作了简要的论述。

EDTA络合滴定法测定稀土镁中间合金中镁

研究了分别采用草酸和氢氧化铵沉淀分离稀土镁中间合金中的稀土,EDTA络合滴定法快速测定电解稀土镁中间合金中镁的两种方法。分析对比了两种方法的适用范围,结果表明,草酸分离稀土方法简便快速,但草酸用量需控制在理论用量的1.2～1.7倍,且合金中铁含量要求小于0.5%;氢氧化铵分离稀土方法分析流程比前者长,但可将主要干扰杂质铁分离完全,终点敏锐。两种方法均已应用于实际产品检测中,测定结果的相对标准偏差为0.69%～1.23%,回收率在97.2%～102.5%之间。