铸造镁合金AZ91D金相腐蚀方法研究

对砂型和金属型铸造AZ91D试样进行了铸态下与固溶处理后金相腐蚀研究,对压铸AZ91D试样进行铸态金相腐蚀和EBSD试验研究。结果表明,铸态砂型和金属型试样树枝晶形状显示六重对称性特征,一次枝晶间夹角为60°,固溶处理后晶粒尺寸变大。压铸试样冷却速度快,枝晶不能充分生长,难以显示六重对称性特征,EBSD试验能够准确测量压铸试样的晶粒尺寸和晶粒取向。

显微特征与缺陷对铸造镁合金AZ91D力学性能的影响

对具有不同显微特征与缺陷的重力铸造AZ910的力学性能进行了研究。研究表明规模较大的缩松群对AZ910的性能危害最大，残留第二相次之；当合金中没有中等及以上规模缩松或残留第二相时，合金的性能取决于晶粒度大小。常规铸造AZ91DT6态力学性能根据其组织的显微特征与缺陷的不同可以分为三个层次：（1）合金中含有较大规模的缩松或有大量残留第二相时，其抗拉强度〈230MPa；（2）合金中有小规模缩松或少量残留第二相时，其抗拉强度在230—250MPa之间；（3）合金中没有缩松和残留第二相时，其抗拉强度由晶粒度决定，当合金晶粒大小小于200μm时，抗拉强度〉270MPa。

注射成形增强半固态AZ91D镁合金的组织及性能

为了研究半固态注射成形技术对AZ91D镁合金显微组织、力学性能以及腐蚀行为的影响,通过对半固态注射成形镁合金进行热处理及电化学腐蚀分析,研究了镁合金成形件在注射成形中与热处理后的组织及性能变化。结果表明,相对于压铸镁合金,半固态注射成形镁合金的组织均匀、力学性能优良、晶粒细小且平均晶粒尺寸为20~30μm,能获得质量良好的显微组织。镁合金的热处理对晶界第二相的数量和分布有较大影响,能作用于材料性能。经时效处理后,镁合金硬度从63.47 HV提高到74.05 HV,抗拉强度从125.56 MPa提高到150.91 MPa,抗拉强度提高了20.2%。在质量分数为3.5%的NaCl溶液的电化学腐蚀中,合金的自腐蚀电位为-959.56 mV,经固溶+时效处理后,自腐蚀电位先升高到-927.55 mV后下降至-988.94 mV,耐腐蚀性能先增高后降低。

退火态增材制造AZ91D镁合金在极端条件下的力学行为

本研究使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金(SLM-AZ91D),并对其进行去应力退火处理,采用微观组织表征与力学特性测试研究了退火态SLM-AZ91D镁合金在不同温度与应变速率等极端条件下的力学行为。结果表明:退火态SLM-AZ91D试样中主要包含α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)等相,不同区域的蜂窝结构存在明显差异,平均晶粒尺寸非常细小,仅为1.82μm,无明显织构;相较于打印态试样,退火态试样的平均显微硬度值提升了约26.7%;退火态试样的压缩流变应力在173~293 K时对温度不敏感,而在373~573 K时则表现出显著的温度软化效应;随着温度的升高,流变应力呈现下降趋势。尽管应变速率强化效应较弱,但退火态试样的流变应力仍随着应变速率的增大而逐渐增大。基于实验结果拟合了修正Johnson-Cook本构模型,该模型的计算结果与实验结果吻合较好。

硝酸铈添加剂对AZ91D镁合金微弧氧化膜组织与性能的影响

为了进一步提高AZ91D镁合金表面的耐蚀性与耐磨性,在硅酸盐电解液体系中加入不同浓度的硝酸铈添加剂,利用微弧氧化(MAO)技术在其表面原位生长出陶瓷膜层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对陶瓷膜层物相组成和表面微观形貌进行了表征,并通过电化学测试与摩擦磨损试验,评估了陶瓷膜层的耐蚀与耐磨性能。结果表明:硝酸铈添加剂的添加对膜层相组成影响较小,随着硝酸铈浓度的增加,膜层表面先出现较大孔径的孔洞,之后孔洞数量逐渐减少,且孔径也缩小。与无添加剂的膜层相比,硝酸铈的添加量为0.4 g/L时,其被磨穿时长从1 min增加到8 min,耐磨性有所改善;腐蚀电位从-1.69 V增加到-1.26 V,腐蚀电流密度从8.56×10^(-6)A·cm^(-2)降到2.49×10^(-7) A·cm^(-2),耐蚀性显著提高。

AZ91D镁合金筒形件拉深工艺研究

基于H1F60小松伺服压力机,采用电磁感应模内加热系统,对1 mm厚的AZ91D镁合金薄板在不同工艺参数条件下的拉深成形性能进行了研究。研究结果表明:在室温下,板料不能成形圆筒件,温度升高到100℃后,板料被成功拉深成圆筒件,板料的极限拉深比随温度先快速上升,后缓慢上升,最后下降,400℃时,极限拉深比达到最大值1.91,此温度下板料的拉深性能最好;而当压边力、冲压速度增大后,板料的拉深性能却随之降低。

高锰酸钾对AZ91D镁合金微弧氧化膜质量的影响

采用微弧氧化(MAO)的方法在硅酸盐体系碱性电解质液在AZ91D镁合金基体表面上获得了颜色均匀、致密性好的微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电子显微镜(SEM)观察陶瓷膜微观形貌,用X射线衍射仪(XRD)分析了物相,用盐水浸泡试验考察了陶瓷膜防腐蚀性能。讨论了高锰酸钾浓度对陶瓷膜的表面形貌和性能的影响。结果表明,微弧氧化膜主要由MgAl_(2)O_(4)和MgO相组成。当高锰酸钾添加量为0.5 g/L,柠檬酸为1.5 g/L时所得膜层更加致密,膜层的综合性能最好。

挤压态AZ91D镁合金拉伸塑性性能研究

文章通过高温拉伸测试,分别对比未处理与固溶和时效处理的挤压态AZ91D镁合金在等应变速率与等温度条件下的延伸率,并测定不同拉伸状态下的微观形貌验证拉伸测试结果。研究了固溶和时效处理的挤压态AZ91D镁合金在250~350℃、应变速率在10-5~10-3的超塑性流变行为。结果显示:在280℃、0.0005s-1的条件下获得的最高延伸率达185.3%。在AZ91D镁合金超塑性成形过程中,初始应变速率的影响比变形温度更显著。得出结论:固溶处理和时效处理可减小AZ91D的晶粒尺寸;根据AZ91D镁合金超塑性变形后的晶粒组织验证固溶和时效处理能提高合金的超塑性。

固溶时间对铸态AZ91D镁合金组织与力学性能影响研究

镁合金在冶金过程中,其组织与力学性能受热处理的影响很大,通过控制铸态镁合金的固溶时间获得固溶态AZ91D合金,并对制得的镁合金试样进行微观组织和力学性能测试。研究结果表明:铸态基体内存在许多枝晶结构,含有许多大尺寸αMg相,晶界处形成了大量的网型β相;增加固溶时间后,形成了尺寸更大的晶粒,从而降低了材料力学强度;经过固溶处理后AZ91D合金硬度降低,随着固溶时间的增加,硬度进一步降低;固溶处理后AZ91D合金拉伸强度和压缩强度增大,经过6 h固溶处理获得的AZ91D合金力学强度增大了20%以上。该研究为后续的镁合金强化奠定了一定的理论基础。

AZ91镁合金中变形孪晶与析出相交互作用结构的电子显微学研究

本文综合利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)及高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscope,HRTEM)电子显微表征技术,对冲击变形时效AZ91镁合金中变形孪晶与β⁃Mg17Al12析出相交互作用引发的变形结构进行了观察和表征。结果表明:(1)β析出相阻碍{1012}孪晶生长使其界面形成台阶结构导致孪晶板条呈现粗细不均的形貌,更严重的交互作用可导致孪晶界发生大角度弯折,同时诱发基体中扭折带的形成以协调孪晶变形;(2){1011}孪晶与β析出相的交互作用会产生局域应力集中,导致连锁诱发{1012}孪晶形核,表明孪晶与析出相的交互作用可以促进孪晶形核。

超声振动压缩AZ91镁合金的组织演变与变形机理研究

目的探究室温超声振动压缩(UVC)作用下镁合金的成形和应用潜力,研究AZ91固溶镁合金经UVC加工后的微观组织和力学性能演变规律,并探究其变形机理。方法在室温、频率20kHz和气压100kPa条件下对固溶态AZ91镁合金进行不同时间(0~1 s)的UVC加工,利用光学显微镜、XRD、SEM、TEM和显微硬度等手段研究UVC后合金的微观组织、力学性能和变形机理。结果在室温UVC加工过程中,AZ91合金的圆周伸长率和真应变逐渐增加。加载时间为1s时,合金的圆周伸长率和真应变分别达到80%和1.2,显著高于传统压缩。UVC过程中所需的最大应力仅为37.18MPa,温度最高达243℃。随着UVC时间的延长,合金中出现大量变形带,且变形带内析出亚微米级的Mg_(17)Al_(12)第二相。合金中的位错密度显著提升,逐步发生动态回复和动态再结晶细化晶粒。UVC后,合金的显微硬度由固溶合金的70.6HV显著提升至102.1HV。UVC作用下能够实现固溶镁合金高应变速率、大应变量变形的主要原因是合金中变形带和孪晶的快速增殖。此外,变形带内第二相的迅速析出、动态回复和再结晶也对合金的变形起到促进作用。结论固溶AZ91镁合金在超声振动压缩作用下展现了良好的变形能力和成形潜力,通过改进超声工艺有望在室温下实现镁合金的高应变速率大应变量超塑性成形。

聚天冬氨酸对AZ91D镁合金阳极氧化膜性能的影响

为提高AZ91D镁合金耐蚀性且满足绿色环保要求,在阳极氧化电解液中添加环保型添加剂聚天冬氨酸(PASP)制备阳极氧化膜,研究添加剂聚天冬氨酸对阳极氧化过程、氧化膜的形貌及组成和耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、带能谱的扫描电镜及X射线衍射仪,观察分析添加聚天冬氨酸前后阳极氧化膜的形貌及组成,利用动电位极化及浸泡腐蚀等方法,研究分析阳极氧化后AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。结果表明:聚天冬氨酸通过与镁合金表面的吸附作用,使膜层阻抗增大,阳极氧化成膜电压升高,膜厚增大,膜层致密、均匀、平整,微孔和裂纹减少,提高了氧化膜的耐腐蚀性能。

添加碳粉对AZ91镁合金微观组织与力学性能的影响

研究了不同含量的碳粉细化剂对AZ91镁合金的显微组织与力学性能的影响规律。对AZ91合金进行微观组织观察、SEM分析和力学性能测试。结果表明:随着细化剂含量的增加,AZ91合金的晶粒尺寸显著减小。当添加0.5wt%细化剂时,AZ91合金的晶粒尺寸减小到184μm,细化效率达到了67%。当添加0.3wt%细化剂时,AZ91合金的抗拉强度和伸长率达到最高的150MPa和2.1%,相比于未添加细化剂的,其分别提升了28%和50%。C元素与Al元素反应得到了Al_(4)C_(3)相,可以作为AZ91合金的异质形核位点,起到了晶粒细化的作用,并显著提升AZ91合金的力学性能。

ZrO_(2)纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,利用单极性脉冲电源制备具有不同ZrO_(2)纳米颗粒含量的微弧氧化膜层,研究纳米ZrO_(2)颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察复合膜层的表面及截面形貌;同时利用X射线衍射仪分析不同ZrO_(2)纳米颗粒含量的膜层中的相组成;测试样品的电化学腐蚀性能。结果表明:当电解液中加入1 g/L ZrO_(2)颗粒时,纳米ZrO_(2)颗粒能够渗入微弧氧化膜层之中,封闭膜中原有的微孔和微裂纹等缺陷,膜层表面质量较好;随着电解液中ZrO_(2)颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,膜层的裂纹明显增多,导致腐蚀介质容易进入膜层发生腐蚀,耐蚀性能下降;在电解液中添加纳米ZrO_(2)颗粒时,1~3 g/L范围内添加1 g/L ZrO_(2)纳米颗粒的微弧氧化膜层的耐蚀性能最好。

电解液中添加钛纳米颗粒对AZ91D镁合金表面微弧氧化膜性能的影响研究

在磷酸盐电解液中,通过添加钛纳米颗粒在AZ91D表面制备了含钛的微弧氧化膜,研究了电解液中钛纳米颗粒浓度对膜层形貌、组成及性能的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱表征微弧氧化膜层的形貌及组成;利用电化学工作站评价了膜层的耐腐蚀性,利用分光光度计测试了膜层的光吸收性能。结果表明:加入到电解液中的钛纳米颗粒对微弧氧化电压变化影响不大。但加入的钛纳米颗粒可以在微弧氧化膜中生成Mg2TiO4,随着钛纳米颗粒浓度增加,膜层表面较小的微孔先减少后增加,耐腐蚀性先提高后降低。随着钛纳米颗粒浓度的增加,膜层颜色由淡灰色变为浅蓝色再变为深蓝色,对模拟太阳光的反射率逐渐降低。

热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91 D镁基复合材料组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度及室温拉伸力学性能测试等方法,分析研究了固溶、时效热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91D复合材料(体积分数4.0%,平均粒径6.5μm)的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,400℃固溶热处理时,Tip/AZ91D复合材料的固溶时间为2 h,比基体AZ91D合金缩短8 h,原因是复合材料组织中的共晶β-Mg17Al12相比基体合金中的较细小、弥散,更快溶解进入α-Mg基体相。在168℃时效热处理时,复合材料中的Ti颗粒界面促进β相析出,使其峰值时效时间只需16 h,比基体合金缩短一半。经过固溶时效热处理后,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别达到150 MPa和217 MPa,比基体合金均有所提高。

激光选区熔化AZ91D镁合金的微观组织与力学性能

采用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金试样,研究了成形过程中体能量密度对AZ91D试样的影响,采用光学显微镜(OM)、主要扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能测试等方法,对SLM AZ91D合金的微观组织、物相和力学性能进行分析。结果表明,在功率为130 W、扫描速度为300 mm/s、体能量密度为144.44 J/mm^(3)时,所得试样的致密度最佳。SLM AZ91D试样中存在α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)两相,并且熔池边缘由蜂窝状的等轴晶和柱状晶共同组成,与铸态AZ91D试样的微观组织和力学性能进行对比,SLM AZ91D试样的晶粒更细小(平均晶粒尺寸约为1.013μm),且显微硬度(97.10HV_(0.1))及抗拉强度(316 MPa)均高于铸造态AZ91D试样(76.61HV_(0.1);208 MPa)。

AZ91D镁合金近液相线铸造半固态坯料的部分重熔

对近液相线铸造AZ91D镁合金半固态坯料进行部分重熔,通过改变部分重熔时的加热温度和保温时间来研究其微观组织的演化规律.结果表明,适当控制加热温度和时间,坯料部分重熔时可获良好的触变结构,且坯料铸造时的高冷却速率因促进了坯料组织细化和蔷薇化而在部分重熔时加快固相颗粒球化进程并使球化效果改善;坯料在近液相线温度静置30 min用水冷铁模浇注时,在 575-580℃,保温15-30min可获得较理想的重熔结构;而用石墨模浇注时,则为580℃保温15-30 min.研究还表明,重熔组织演化过程分球化预备、固相颗粒细化和球化及固相颗粒长大3个阶段.该进程是溶质和空位扩散以及相界面张力共同作用的结果.其中,前者在初期、后者在中后期起支配作用.

AZ91D铸造镁合金交流脉冲双极微弧电沉积陶瓷膜

利用交流脉冲方法在AZ91D铸造镁合金表面成功实现阴、阳极微弧电沉积陶瓷膜,并使用SEM和XRD等手段对陶瓷膜的厚度、组织形貌、成分、结构和耐蚀性作了相应研究分析.结果表明,应用交流脉冲方法不仅能够在AZ91D铸造镁合金上实现阴、阳双极微弧电沉积陶瓷膜,同时在阴、阳极陶瓷膜中电沉积有稀土元素Ce.通过比较动电位扫描极化曲线和交流阻抗分析发现阴、阳极微弧氧化处理后AZ91D镁合金的耐蚀性得到显著提高.

等温热处理对消失模铸造AZ91D镁合金组织与性能的影响

对AZ91D镁合金消失模铸件进行了近半固态等温热处理,通过光学显微镜、扫描电镜以及金属拉伸试验对其组织和力学性能进行了研究。结果表明,AZ91D镁合金消失模铸件经过530℃×60 min近半固态等温热处理后,合金显微组织中β-Mg17A l12相基本熔入基体,枝晶状的铸态组织在等温处理过程中变得均匀圆整,由此产生的固溶强化作用使材料的力学性能大大提高,抗拉强度达到213.17 MPa,屈服强度达到115.63 MPa,伸长率达到4.11%,等温热处理后的断口呈现明显的韧性断裂特征。