镁合金中的第二相颗粒强化

镁合金作为最为轻质的金属结构材料,广泛应用于航空航天、汽车工业以及数码电子产品等领域。相比于钢铁和铝合金,镁合金目前的强化手段有限,因此镁合金中的第二相强化就显得尤为重要。通过总结不同体系镁合金中第二相(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)的组织特点、强化效果及其强化机制发现:①非稀土系镁合金主要依靠析出相强化;②稀土系镁合金有效强化第二相比非稀土系镁合金多;③增强体的强化效果取决于其自身的成分、形貌、尺寸以及和基体的结合能力等因素。未来镁合金第二相强化的研究可重点关注以下几个方向:①新型纳米强化相的引入;②LPSO相和多种析出相的协调强化作用;③优质廉价镁基增强体的设计。

铸态Mg-9Er-6Y-xZn-0.6Zr合金的显微组织及相组成(英文)

对铸态Mg-9Er-6Y-xZn-0.6Zr(x=1,2,3,4;名义质量分数)系列合金的显微组织和相组成进行了研究。在低Zn含量的合金中,第二相主要以Mg_(24)(Er,Y,Zn)_5存在,除此之外,在α-Mg基体中出现了一些从晶界向晶粒内部平行生长的层状相。随着Zn含量的增加,Mg_(24)(Er,Y,Zn)_5相不断减少,而Mg_(12)Zn(Y,Er)相和层状相不断增多。当合金中Zn含量达到4%(名义成分)时,Mg_(12)Zn(Y,Er)相主要以大块状形貌存在,而部分α-Mg基体中的层状相已几乎贯穿了部分晶粒。此外,Mg_(12)Zn(Y,Er)和Mg_(24)(Er,Y,Zn)_5相的晶体结构被分别确定为18R型的长周期堆垛有序结构和体心立方结构。

Mg-7Gd-3Y-1Nd-1Zn-0.5Zr合金的显微组织演变及力学性能（英文）

利用XRD、OM、SEM、TEM测试技术和室温拉伸试验研究均匀化热处理对Mg-7Gd-3Y-1Nd-1Zn-0.5Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果发现,铸态组织主要由α-Mg、(Mg,Zn)_3RE相和堆垛层错组成,热处理使(Mg,Zn)_3RE部分回溶、晶界附近的堆垛层错消失,但沿着晶界产生了块状14H型长周期堆垛有序(LPSO)相。铸态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为187 MPa、143 MPa和3.1%;而经均匀化热处理后合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为229 MPa、132 MPa和7.2%。

固溶处理对常规铸造Mg-Y-Zn-Ni合金显微组织的影响

通过OM、XRD、SEM和差热分析对Mg-Y-Zn-Ni合金的显微组织做了详细系统的研究。研究结果显示,随着合金中Ni含量的减少,18R长周期有序堆垛相的热稳定性逐渐降低,Ni被Zn取代后,长周期结构在固溶过程中逐渐溶解,同时镁基体晶粒内部析出一种新型的14H结构的长周期相。

不同尺寸Mg−Gd−Y−Zn−Ag镁合金零件冷却后的腐蚀行为

研究不同尺寸的Mg−6Gd−3Y−1Zn−0.3Ag(质量分数,%)镁合金零件冷却后的腐蚀行为。小型零件冷却较快,其显微组织由镁基体和粗大的长周期堆垛有序结构(LPSO)相组成。大型零件冷却较慢,其显微组织除镁基体和粗大的LPSO相外,晶粒内部有薄片状LPSO相析出。析氢测试结果表明,大型零件的腐蚀速度高于小型零件。交流阻抗测试显示这是由于大型零件上的表面膜的保护能力较差。通过观察腐蚀后形貌发现,大型零件样品中晶粒内析出的LPSO相诱发更加严重的微区电偶腐蚀,加速样品表面保护膜的破坏。

固溶处理对Mg-2Zn-3Y合金组织和性能的影响

为了研究固溶处理对铸态Mg-2Zn-3Y合金组织和性能的影响,采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉伸试验机和维氏硬度计对固溶处理后的合金进行了组织分析及性能测试.结果表明:Mg-2Zn-3Y合金中含有LPSO相和W相,随着固溶温度的升高,块状LPSO相区域逐渐出现层片状形貌,W相发生球化、粗化和重熔现象,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度均呈现先升高后降低趋势;经450℃固溶12 h后,合金的强化效果最佳,抗拉强度为187 MPa,屈服强度为107 MPa,伸长率为8.0%,硬度为82.5 HV.

LPSO相对Mg-7Gd-5Y-1Nd-x Zn-0.5Zr(x=1,1.5,2)合金热压缩动态再结晶过程的影响

将Mg-7Gd-5Y-1Nd-x Zn-0.5Zr(x=1,1.5,2)铸态合金在510℃下均匀化热处理48 h,随炉冷却至480℃并分别保温0/1/8 h,利用扫描电镜(SEM)探究热处理后的组织形貌;对热处理后的合金样品进行一系列热压缩试验,并使用电子背散射衍射(EBSD)技术对热压缩后合金的动态再结晶情况进行研究。结果表明:炉冷+预析出热处理过程中,晶粒内部有片层状长周期堆垛有序(LPSO)相析出;晶界、晶界块状LPSO相及晶内片层状LPSO相均对动态再结晶的发生有促进作用,但其促进作用依次减弱,形核位置的优先级依次为晶界、块状LPSO相界面、片层状LPSO相界面。晶内片层状LPSO相的存在能够为动态再结晶提供潜在的形核质点,使动态再结晶晶粒能够从原始晶粒内部开始生长。晶内动态再结晶在片层状LPSO相界面处形核并长大,同时片层状LPSO相抑制了动态再结晶晶粒沿垂直片层方向的生长,使其只能在片层中间生长拉长,不再呈现等轴晶状。

高强塑积镁稀土合金的研究进展

镁稀土合金通常具有优良的室温和高温力学性能,良好的高温蠕变性能和耐腐蚀性等,已成为越来越受瞩目的镁合金研究体系,并在航空航天、电子通讯、汽车等领域得到了广泛应用。目前为止,国内外所研发的镁合金大多表现出了“强度与塑性匹配性较差”这样一个特点。本文综述了高强塑积镁稀土合金的研究进展,尤其是含长周期堆垛有序结构相(longperiodstackingorderedphase,LPSO相)的Mg-RE-X系合金的研究现状,未来研发高强塑积镁稀土合金亟待解决的三大关键科学问题为:(1)多维度结构单元的形成机制及其微纳力学行为;(2)基于多晶取向相关与界面应变协调的强韧化机制;(3)高强塑积镁稀土合金组织与性能的演变规律与调控机制。

Mg-Y-Zn合金的显微组织及腐蚀行为研究

本文通过X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试以及浸泡析氢实验的方法研究了Mg-4Y-2Zn(YZ42)、Mg-6Y-3Zn(YZ63)和Mg-9Y-3Zn(YZ93)三种合金的微观结构和腐蚀性能。结果表明,沉淀析出相的体积分数随着Y和Zn含量的增加而增多。腐蚀结果阐明了由于增加Y和Zn含量会促进网状长周期堆垛有序结构(LPSO)相的形成,进而提高合金的耐腐蚀性。因此,YZ93合金和YZ63合金比YZ42合金表现出更好的耐腐蚀性。而YZ63合金比YZ93合金的耐蚀性好,这主要是因为在YZ93合金中原电池效应起主导作用,加快的腐蚀速率,YZ63合金中的LPSO相的阻碍效应起主导作用,阻碍了腐蚀进行。

含LPSO相Mg-Y-Cu合金的腐蚀行为

采用重力铸造方法制备了4种Mg_(100-3x)Y_(2 x)Cu_(x)(x=0.5,1,1.5和2 at%)合金,借助扫描电镜观察了合金的铸态组织,采用浸泡试验和电化学试验研究了合金的耐蚀性。结果表明:随着Y、Cu含量的增加,合金中LPSO相的体积分数显著增加,其形貌也由不连续网状和孤岛状共存转变为连续网状分布。LPSO相对合金的腐蚀具有双重作用。Mg_(98.5)Y_(1)Cu_(0.5)合金的耐腐蚀性能最佳,Mg97 Y2 Cu1合金的耐蚀性能最差,4种合金按照耐腐蚀性能由高到低排序为:Mg_(98.5)Y_(1)Cu_(0.5)>Mg_(95.5)Y_(3)Cu_(1.5)>Mg_(94)Y_(4)Cu_(2)>Mg_(97)Y_(2)Cu_(1)。

Mg-(11-13)Gd-1Zn变形镁合金的组织和力学性能

制备了3种成分的Mg-Gd-Zn三元合金,并对其显微组织和力学性能进行了较系统的研究.结果表明,Mg-(11-13)Gd-1Zn(质量分数,%)三元合金的铸态组织由α-Mg,(Mg,Zn)_3Gd和具有14H结构的长周期堆垛有序相(14H-LPSO)组成;(Mg,Zn)_3Gd呈现典型的网状共晶形貌,其体积分数随Gd含量的增加而增大.热挤压过程中(Mg,Zn)_3Gd相破碎,其颗粒沿挤压方向排列,而14H-LPSO相则分布于条状分布的(Mg,Zn)_3Gd颗粒之间.铸态和挤压态合金在高温固溶处理后,14H-LPSO相的体积分数增加,大部分(Mg,Zn)_3Gd相溶入基体.挤压态合金经固溶和时效(T6)处理后,显微组织中14H-LPSO相的体积分数大幅度增加,而且出现了β′和β_1沉淀颗粒.对挤压后的合金直接进行时效处理(T5)过程中也形成了β′和β_1沉淀,但14H-LPSO相没有显著增加.3种合金中Mg-11Gd-1Zn合金在T6态的性能最好,抗拉强度高达416 MPa.

Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金的组织和性能

设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。