Mg2Si/Al复合材料的组织和力学性能研究

采用半固态挤压法制备了原位自生的Mg2Si颗粒增强铝基复合材料,研究了它们的组织,同时研究了挤压比压对力学性能的影响。结果表明,当其它制备条件相同时,在255、340和425 MPa条件下制备的半固态挤压Mg2Si/Al复合材料中的α-Al基体和Mg2Si增强相皆出现球化,但与重力铸造复合材料相比,Mg2Si增强相的颗粒尺寸没有明显变化。拉伸测试结果表明,在255 MPa、340 MPa和425 MPa条件下获得的半固态挤压Mg2Si/Al复合材料具有优于重力铸造复合材料的力学性能,其抗拉强度和伸长率分别提高71.88%、53.13%、43.75%和378%、139%、106%。在255 MPa挤压比压下制备的复合材料表现出最优的抗拉强度及伸长率。

Bi对过共晶Al-15Mg_2Si合金Mg_2Si相的变质作用

通过XRD、SEM和EDS等分析手段,研究了过共晶Al-15Mg2Si合金的Bi变质效果,并对Bi的变质机理进行了分析。结果表明:在过共晶Al-15Mg2Si合金中添加适量的金属Bi对初生Mg2Si和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用。当Bi含量达到1.0%时,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,平均尺寸由70μm左右减小到6μm左右;同时,共晶Mg2Si也由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状。其变质机理可能与Bi元素富集于Mg2Si相固-液界面降低Mg2Si相与Al液间界面张力及由富集所引起的成分过冷有关。

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入少量的Sb（0．25％～0．75％）能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α（Mg）基体组织，并在合金中形成Mg1Sb2相，提高合金的力学性能：当Sb含量为0．25％时，Mg2Si颗粒显著细化；当Sb含量为0．75％时，α（Mg）基体组织的细化效果最佳，形成了细小、均匀的α（Mg）等轴晶组织，此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值；当Sb含量大于0．75％时，Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化，导致材料力学性能迅速下降。

Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中Mg_2Si相颗粒的球状化

实验研究了Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中汉字状Mg2Si相颗粒的球化现象及其工艺参数对球化的影响。结果发现:Si沿Mg/Mg2Si界面扩散,使粗大的汉字状Mg2Si颗粒发生部分溶断,并依靠自发球化的趋势通过向未溶的粒状Mg2Si扩散聚集完成球化;最佳球化工艺为420℃保温16h。

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压制备细晶Mg-4Al-2Si合金,采用OM、XRD和SEM分析合金组织,在150℃和1.33×10-3s-1初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12、共晶型汉字状Mg2Si和少量初生块状Mg2Si组成。经过8道次往复挤压后,α-Mg和Mg2Si颗粒的尺寸分别为2.1和1.3μm,高温抗拉强度、屈服强度、伸长率和拉伸强度保持率分别为250MPa、197MPa、62%和88%。优良的高温性能归因于细小的基体组织和稳定的Mg2Si颗粒对晶界的有效钉扎作用。

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。

Sb对原位Mg_2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明,随着Sb含量的增加,初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化,Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状,Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0·4%时,细化效果达到最佳,由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0·4%后,Mg2Si颗粒尺寸开始粗化,因此,过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用,Sb使液相线温度和熔体表面张力σLV降低,对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。

Microstructure and mechanical properties of AZ31-Mg_2Si in situ composite fabricated by repetitive upsetting

AZ31-4.6% Mg2Si （mass fraction） composite was prepared by conventional casting method. Repetitive upsetting （RU） was applied to severely deforming the as-cast composite at 400 ℃ for 1, 3, and 5 passes. Finite element analysis of the material flow indicates that deformation concentrates in the bottom region of the sample after 1 pass, and much more uniform deformation is obtained after 5 passes. During multi-pass RU process, both dendritic and Chinese script type Mg2Si phases are broken up into smaller particles owing to the shear stress forced by the matrix. With the increasing number of RU passes, finer grain size and more homogeneous distribution of Mg2Si particles are obtained along with significant enhancement in both strength and ductility. AZ31-4.6%Mg2Si composite exhibits tensile strength of 284 MPa and elongation of 9.8%after 5 RU passes at 400 ℃ compared with the initial 128 MPa and 5.4%of original AZ31-4.6%Mg2Si composite.

原位合成Mg_2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的微观组织与断裂行为

采用多次循环塑性变形-原位反应方法制备Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料。采用XRD、SEM和TEM对复合材料的成分及微观组织进行分析和观察。结果表明:多次循环塑性变形过程对镁合金基体组织和原位合成的Mg2Si第二相粒子均有细化和均化作用;随着Mg2Si颗粒含量的增加,复合材料的弹性模量和屈服强度增加,同时断裂强度和伸长率均下降;原位反应合成的Mg2Si第二相粒子与基体结合良好,材料断裂时裂纹优先在基体中形成,断裂时Mg2Si第二相粒子能起到阻碍裂纹扩展的作用;Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的强化机制主要为第二相强化和基体晶粒细化。

Influence of solution treatment on microstructure and properties of in-situ Mg_2Si/AZ91D composites

The influence of solution treatment on the microstructure and properties of Mg2Si/AZ91D composites fabricated from Mg-SiO2 system via in-situ processing method was investigated.The results show that coarse Chinese script shape Mg2Si phases can be formed by adding SiO2 into AZ91D magnesium alloy with Si content up to 1.5% of the alloy melt.During solution treatment,the morphology and distribution of the coarse Chinese script shape Mg2Si phases are modified.Meanwhile,the β-Mg17Al12 phase is dissolved into the magnesium matrix.With increasing holding time,the coarse Mg2Si phases tend to dissolve,break and spheroidize.After solution treatment at 420 ℃ for 16 h,Mg2Si phases become the finest and relatively well-distributed phase.The tensile strength and elongation are increased by 14.9% and 38.9%,respectively.It is believed that the Mg2Si phases continuously dissolve and break,and finally the spheroidized Mg2Si particles are obtained due to the interface tension of Mg2Si/Mg interface.

原位自生Mg_2Si/Mg基复合材料的高温蠕变行为

采用原位自生技术制备出不同Mg2Si含量的Mg2Si/Mg复合材料,利用光学显微镜观察其铸态组织,进一步研究了原位自生Mg2Si/Mg复合材料在不同温度和应力下的高温蠕变行为。结果表明,随着Si含量的增加,初生Mg2Si相从原来的块状向树枝状和花瓣状转变,分布在α-Mg和汉字状的共晶Mg2Si之间。原位自生Mg2Si/Mg复合材料的高温蠕变性能随着Mg2Si含量的增加而得到明显地提高,根据蠕变幂率方程,可求得材料的蠕变应力指数和表观激活能。该材料的蠕变表观应力指数均大于5,蠕变表观激活能大于纯Mg的蠕变激活能,且这2个参数在一定的条件下随着Mg2Si含量的增加而变大。该复合材料的蠕变机制主要是由位错攀移和第二相增强机制控制。

Nd对原位自生Mg_2Si/Al复合材料的变质作用

采用稀土元素Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质处理;利用X射线衍射仪和金相显微镜等方法分析了变质前后合金的微观组织;并对Nd的变质机理进行了分析。结果表明:在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的Nd对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用。当Nd含量达到0.5%时,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,平均尺寸由47.5μm减小到13.0μm;共晶Mg2Si也由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状。其变质机理可能与Nd元素富集于Mg2Si相固-液界面降低Mg2Si相与Al液间界面张力及由富集所引起的成分过冷有关。

(Mg_2Si+SiC_p)/Mg复合材料的耐磨性

利用SEM等技术观察了(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料和纯镁的磨损表面,对比研究了几种材料在不同载荷、不同磨粒尺寸情况下的磨粒磨损行为。结果表明:复合材料中的Mg2Si和SiC增强颗粒能够起到较强的支撑作用,且不易破碎和脱落,很大程度上抑制了塑形变形的出现,抗磨损能力有了明显的提高;随着碳化硅含量的增加,磨损性能成上升趋势,且经过热挤压的复合材料要比铸态的磨损性能好;(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料的失效机制主要是磨粒磨损。

以微细Si粉为原料制备Mg-2Si合金的研究

研究了以微细Si粉作为原料制备的Mg-2Si合金的组织及力学性能。结果表明,当Si以微细粉末(≤48μm)的形式在700℃加入到熔体中并保温3min后浇注,可以获得较为细小的合金组织,其中初生Mg2Si相呈细小的多面体(≤10μm),共晶Mg2Si杆长度在100μm以下。当Si以微细粉末的方式加入时,合金熔体中出现大量的富Si区域和贫Si区域,从而在凝固过程中析出细小而数量较多的初生α-Mg相和初生Mg2Si相。二者构成细密的骨架,分割剩余熔体,抑制共晶组织的生长,从而明显提高合金的力学性能。

钇对Mg_2Si/AZ91D复合材料中Mg_2Si相变质的影响

研究了不同含量的钇对Mg2Si/AZ91D复合材料中Mg2Si相形貌的影响。结果表明:Y对Mg2Si/AZ91D复合材料中共晶Mg2Si有明显的细化变质效果,合金液经0.8%Y变质后,共晶Mg2Si相由粗大的树枝状或汉字状转变为颗粒状。在1.2%添加范围内,随Y加入量的增加,对共晶Mg2Si相的细化变质效果增强,未出现过变质现象。固溶处理能使Mg2Si/AZ91D复合材料中枝状或汉字状Mg2Si发生部分溶解,并依靠原子扩散自发粒状化,Y的细化变质能促进Mg2Si相固溶处理时的粒状化。

40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件的机械加工方法

以40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件加工为例,通过热处理、冷加工、磨削和探伤等工序的合理安排,保证产品的加工特性。先采用正火与高温回火改善材料的机械加工性能,再采用硬质合金刀具在推荐的加工参数下进行开粗与半精加工,降低刀具磨损。半成品后采用高温淬火提高材料的强度和刚度,同时选择磨削加工保证产品精度及表面质量,附加酸浸蚀检查及磁粉检测材料表面缺陷。磨削后进行去应力回火处理,去除磨削所导致的残余应力。整个工艺流程中,材料与机械加工高度契合,保证产品的高强度、高硬度、高精度和高表面质量特性。

等通道转角挤压Mg-6Zn-2Si合金组织及性能研究

采用等通道转角挤压变形工艺,在573 K下以Bc路径对Mg-6Zn-2Si镁合金进行4道次和8道次挤压细化合金晶粒来提高其力学性能,同时对合金室温拉伸断口进行分析,并阐述了等通道挤压改善实验合金微观组织和力学性能的机理。结果表明:经4道次挤压后晶粒由310μm细化到13μm,Mg_2Si相最大约60μm,细化为细小颗粒状约7μm,α-Mg基体与Mg Zn相均得到显著细化,屈服强度提高180%,伸长率提高140%,抗拉强度提高75%。与4道次相比,经8道次挤压后微观组织无明显变化,屈服强度有所提高,抗拉强度和伸长率变化不大。合金的室温拉伸断口由铸态合金的脆性断口过渡为韧性断口,并且韧窝加深,分布更均匀。

Nd对过共晶Al-18Mg_2Si合金组织、力学性能及变形行为的影响

采用Nd对过共晶Al-18Mg2Si合金进行变质处理;利用金相显微镜等观察了变质前后合金的微观组织;测试了合金的拉伸性能;并对变质前后合金的断口形貌、变形行为进行了分析。结果表明:在过共晶Al-18Mg2Si合金中添加适量的Nd对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,而共晶Mg2Si则由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状。经0.5%Nd变质后,材料的拉伸性能得到大幅度提高,抗拉强度和伸长率分别提高了32.4%和200%.同时,Nd的添加使合金的断口出现了韧性断裂的特征。

铋含量对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与性能的影响

制备原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料,研究铋变质剂含量对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,加入铋变质剂后,原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生相Mg_2Si由粗大的树枝状变成细小的多边形状和颗粒状,共晶相Mg_2Si由汉字状变成短棒状和蠕虫状,Mg17Al12相由连续网状分布变成弥散板条状分布。铋含量为0.8%时,初生相Mg_2Si最细小,平均晶粒尺寸为13μm,比未变质时减小了81%。铋含量为0.8%时Mg_2Si/AZ91D复合材料力学性能最佳,抗拉强度和延伸率分别为290 MPa和6.7%,比未变质时分别提高25.5%和109%。

Sb变质对Mg_2Si/Mg-Al基复合材料中Mg_2Si相的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪研究了Sb变质对Mg_2Si/AZ91D复合材料中Mg_2Si相的影响,探索了变质机理。结果表明:0.2%Sb变质使Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生Mg_2Si由粗大的枝晶状变成细小的多边形状,共晶Mg_2Si的形貌由粗大的汉字状变成针状、团絮状、短杆状、蠕虫状和颗粒状。继续增加Sb含量,对初生Mg_2Si的形状和尺寸影响不大。但是增加Sb含量使得颗粒状的共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,分布更均匀。加入Sb变质剂后,Mg_3Sb_2可作为初生Mg_2Si的形核核心,细化晶粒。共晶Mg_2Si的凝固开始温度降低,其形核过冷度增大,形核率增加。