二氧化钛涂敷对AM60镁合金耐腐蚀性能的影响

TiO2由于具有稳定的化学性质及耐热性,其涂层常作为镁合金对腐蚀介质的屏障保护。本研究采用溶胶凝胶的方法在AM60镁合金表面涂覆TiO2涂层。通过视频显微镜对涂层形貌进行了分析,利用电化学工作站研究了AM60镁合金的耐蚀性能。研究结果表明:当涂覆层数为3层时,所制得的涂层较为均匀,而当层数继续增加时,膜层反而出现剥落的现象;当对涂层进行热处理后,涂层的组织变得较为致密。同时,随着热处理温度的升高,涂层组织呈现先致密后又疏松的现象。当温度达到340℃时,涂层的组织涂覆完整,较为均匀致密,与基体结合较好;所对应的自腐蚀电流密度较基体从35×10-3A/cm2降低至7.9×10-3A/cm2,降低了一个数量级,对应的腐蚀电压从-1.787V提高至1.545V,提高了15.7%。阻抗谱呈现双容抗弧特点,容抗弧半径较基体材料的半径显著增加,材料的耐腐蚀性能得到明显改善。

浇注温度对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅰ)

采用新型的自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料,研究浇注温度对自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料的影响。结果表明:随着浇注温度的降低,组织中发达和粗大的树枝晶逐渐减少;在接近液相线温度时出现小块状或蔷薇状晶粒,晶粒的尺寸逐渐减小;分布逐渐趋向正态分布,且存在一个合适的温度加工区间,即630～680℃,对应的晶粒尺寸为58.4～63.1μm。加入的孕育剂在熔体中起到内冷铁作用,加快熔体的冷却速率,使熔体快速到达半固态区间。采用自孕育法制浆时,合金熔体中晶核主要来源于熔体中的高熔点质点(Al8Mn5)、孕育形核和晶粒游离与增殖。

AM60变形镁合金薄板激光焊接接头的组织与性能

以AM60变形镁合金薄板为研究对象,分析CO2激光焊后接头的组织和性能,探讨镁合金激光焊接的工艺特点。结果表明:在合适的工艺参数下,能获得表面成型良好、变形小的焊接接头。金相观察分析发现接头中热影响区不明显,焊缝区组织致密,晶粒细小,晶界上均匀分布着脆性相(Mg17Al12),但内部易产生气孔、裂纹等微观缺陷。硬度测试结果显示,焊缝硬度略高,母材和热影响区硬度相当。在本实验条件下采用CO2激光焊能实现AM60镁合金的焊接,抗拉强度可达母材的94%,断口表现为混合断裂。

真空条件下Nd对AM60镁合金组织与性能的影响(英文)

研究了稀土Nd对AM60镁合金组织的影响,并分析析出相及其对合金力学性能的影响。结果表明,在AM60合金中加入稀土Nd元素能有效地细化合金组织,使Mg17Al12相分离变细;Nd元素优先与合金中的Al元素反应生成二元高熔点Al11Nd3相;适量的稀土Nd能有效提高合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率;过量的稀土Nd则会消耗合金中更多的Al元素和导致Al11Nd3相粗化,使合金的力学性能下降;力学性能测试结果表明,AM60-0.9Nd具有最高的抗拉强度(230MPa)、最高的屈服强度(127MPa)和最高延伸率(14%),分别比基体合金提高28%、48%和250%。

pH值对挤压Mg合金AM60腐蚀的影响

观察了挤压Mg合金AM60在pH值分别为3,7和12的3.5％NaCl溶液中的腐蚀形貌,测量了蚀坑的数目和 尺寸,讨论了pH值对AM60腐蚀的影响和AlMn相粒子在腐蚀中的作用,提出了AM60的点蚀模型.实验表明,在溶液pH 值为酸性和中性(pH=3或pH=7)时, AM60产生点蚀,它萌生于与AlMn相粒子相邻的α相;pH值为碱性(pH=12) 时,产生高Al区(如: AlMn相和β相)的均匀腐蚀,呈现蜂窝状腐蚀形貌.pH=7时,点蚀坑数目最多.

自孕育剂参数对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅱ)

采用加入与母合金液具有相同成分的自孕育剂方法,研究孕育剂参数(孕育剂加入方式、孕育剂尺寸、孕育剂加入量和孕育剂组织)对AM60镁合金组织细化的影响。结果表明:加入自孕育剂后,熔体经导流器浇注到铸型中,可以明显细化AM60镁合金的组织。当孕育剂加入量为11%(质量分数)时,效果最好,平均晶粒尺寸仅为43.4μm,且分布均匀。孕育剂的原始组织对合金凝固组织有明显的影响,孕育剂本身的组织越细小,合金凝固组织越细小。孕育剂的加入使合金液中形成大的能量起伏和成分起伏,在合金凝固过程中起到吸热、形核、促进凝固和阻止二次相连续长大的作用,有助于形成细晶组织。

导流器对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅲ)

采用自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态坯料,研究导流器参数对半固态组织的影响规律及组织形成机理。结果表明:导流器能有效促进合金组织由树枝晶向等轴晶及颗粒状晶的转变;熔体处理温度和孕育剂加入量一定时,导流器的相关参数,如角度、长度、温度、混合段的凹槽宽度,均影响合金的传热及流动,进而影响其凝固组织;在导流器角度为30°～45°、长度为500 mm、混合段凹槽宽度为50 mm、且通水冷却时可以获得细小颗粒状或蔷薇状的半固态坯料,初生α-Mg的平均晶粒尺寸为37.5μm;减小导流器出口宽度有利于增强液体紊流,促进晶粒均匀分布;导流器促进了熔体非均质形核及激冷晶的形成,增强了晶粒增殖;熔体对流使合金的温度场和浓度场更均匀,晶粒生长以颗粒状生长、蔷薇晶根部颈缩熔断和磨圆熟化机制为主。

纳米SiC颗粒增强AM60镁合金组织性能的研究

通过对纳米SiC颗粒的预处理,使用搅熔复合铸造工艺,制备了纳米SiC颗粒增强AM60铸造镁合金材料。研究了纳米SiC颗粒对镁合金的显微组织、力学性能和硬度等的影响。结果表明,在镁合金中添加纳米SiC颗粒能够细化其组织,提高材料的综合力学性能。当纳米SiC颗粒加入量(体积分数)为1.0%时,纳米颗粒增强AM60镁合金的抗拉强度、伸长率和硬度(HB)分别达到240MPa、16.0%和53.9,较相同工艺下未加纳米颗粒的AM60分别提高了12.1%、40.3%和11.6%。同时对纳米SiC颗粒对镁合金的强化机理进行了探讨。

轧制组织对镁合金AM60疲劳性能的影响

研究了AM60轧制后挤压镁合金的组织对其机械性能和疲劳裂纹扩展性能的影响。实验表明:轧制使晶粒细化,强度显著提高。沿纵轴轧制方向出现大量等轴李晶组织,而在横向原来的孪晶组织消失。对于存在大量孪晶组织的方向,其抗拉强度明显低于其它方向。轧制AM60的横向疲劳裂纹扩展速度(FCPR)明显地高于纵向。当疲劳裂纹尖端塑性区的尺寸与组织的晶粒度接近时,挤压AM60组织中晶粒大小的不均匀引起裂纹分叉,裂纹分叉和粗糙度诱发的裂纹闭合对疲劳裂纹扩展产生严重的阻滞作用在挤压镁合金AM60的疲劳裂纹扩展速度(da/dN)与应力强度因子范围(△K)的关系曲线上出现拐点(△K=64～7.5 MPa·m^(1/2))。疲劳裂纹扩展为沿晶和穿晶混合方式。

稀土及固溶处理对AM60B合金组织和力学性能的影响

研究了RE和固溶处理工艺对AM60B合金组织和力学性能的影响。结果表明,AM60B的抗拉强度随着RE的增加有显著提高,屈服强度、伸长率也有所提高。固溶热处理(T4)后,Mg17Al12相基本溶解,稀土化合物Al11RE3相未溶解但形貌略有改变,并且合金抗拉强度进一步提高与RE的加入量有关,当RE的含量达到1.6%时,其抗拉强度达到最高。RE的加入和热处理对合金的硬度基本无影响。

T4与T6热处理对AM60-0.3Nd镁合金组织和力学性能的影响

通过对AM60-0.3Nd镁合金进行T4及T6热处理,研究了不同热处理工艺对合金组织和力学性能的影响。结果表明,AM60-0.3Nd镁合金经T4热处理后,晶粒尺寸由铸态时的90μm下降至20μm左右,铸态时沿晶界分布的网状β-Mg17 Al12相完全消失,Al-Nd中间化合物由点状、块状凝聚成球状,抗拉强度得到显著提高,达到262 MPa;经T6热处理后,晶粒尺寸由铸态时的90μm下降至30μm左右,β-Mg17Al12相重新析出而Al-Nd中间化合物的形态又转变为块状,硬度得到显著提高,达到75 HV。

钕对AM60镁合金显微组织和力学性能的影响

用OM、SEM、EDS、XRD和拉伸试验机等分析了添加稀土钕对AM60镁合金显微组织、断口形貌、析出相及力学性能的影响。结果表明:加入稀土钕能有效细化AM60镁合金的显微组织,使Mg17Al12相变少、变细;适量的稀土钕元素优先与合金中的铝元素反应生成颗粒状(小针状)的Al11Nd3相,能有效提高合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率;过量的稀土钕则会消耗合金中更多的铝元素并导致针状Al11Nd3相粗化,使合金的力学性能下降;试验条件下,添加质量分数为0.9%钕的合金力学性能最佳,其抗拉强度为230 MPa,屈服强度为127 MPa,伸长率为14%,分别比AM60合金提高了28%,48%和1.8倍。

硅钙合金对AM60镁合金流动性的影响

研究了硅钙合金对AM60合金流动性的影响,结果表明:硅钙合金能改善合金的铸造性能,降低合金的结晶温度间隔,提高合金的流动性,当加入1.8%的硅钙合金时,合金的流动性提高了51.7%;加入硅钙合金后,合金中形成了稳定性较高的Mg2Si颗粒,显著细化了合金的显微组织,第二相也逐渐趋于弥散分布。

苯甲酸钠对AM60镁合金在氯化钠溶液中的缓蚀作用

为了改善AM60镁合金的抗腐蚀性能,通过电化学阻抗、极化曲线和浸泡等方法研究了苯甲酸钠(SB)对AM60镁合金在3.5%氯化钠溶液中的缓蚀作用,并考察了温度对缓蚀率的作用规律,借助扫描电镜观察了不同温度和不同SB浓度下镁合金腐蚀后的表面形貌,分析了SB的缓蚀机制。结果表明:SB明显减缓了AM60镁合金的腐蚀速率,当其浓度为0.5mol·L-1时,缓蚀率达到75%以上,这主要是因为SB在AM60镁合金表面发生了物理吸附,这种吸附为放热、熵增的自发过程,形成的多分子吸附层隔离了镁合金和腐蚀介质的直接接触。随着SB浓度增加,镁合金腐蚀反应活化能增大,缓蚀率随之而增大。当SB浓度增大到0.7mol·L-1以后,由于分子间排斥作用占主导作用,导致缓蚀率没有明显增加,且随着温度从25℃升高到70℃,SB的缓蚀率略有下降。

稀土、锶复合添加对AM60镁合金组织和性能的影响

稀土、锶复合添加对AM60镁合金组织、力学性能和抗热裂性能的影响的研究结果表明,往AM60镁合金中添加稀土后,稀土与合金中的异质形核核心Al9Mn11相或Al(8Fe,Mn)5相反应生成Al-RE-Mn三元相,减少了合金熔体中异质形核核心的数目,从而引起了合金晶粒粗化。往AM60镁合金中复合添加稀土和锶后,锶能够消除稀土引起的晶粒粗化作用,减少晶粒粗化对合金力学性能和抗热裂性能的不利影响,从而提高合金的高温屈服强度,并消除稀土对合金抗热裂性能的恶化作用。

Sr对AM60B铸造镁合金晶粒细化的影响

研究了Sr对AM60B合金晶粒细化的影响。结果表明,微量Sr能提高AM60B合金的初生相析出温度,降低再辉温差;凝固过程中Sr位于晶粒生长前沿,抑制了晶粒的长大,从而有效地细化了晶粒,在本试验条件下,从约425μm降至约147μm。

高温高应变率下AM60B镁合金力学性能及失效行为

为了研究镁合金在高温、高应变速率下的变形行为及失效机制，采用分离式Hopkinson压杆在应变速率为1600—4500S^-1、温度为27—150℃范围内，对真空压铸AM60B镁合金进行了动态压缩实验，并采用金相显微镜和扫描电子显微镜对压缩后的组织进行了观察．结果表明：在所测试的应变范围内，随着应变率的提高，应力-应变曲线均呈现上升趋势，且最大应变也随之增加，表现出正应变率强化效应．在150℃时真空压铸AM60B镁合金变形能力最好；50℃时断裂强度最高．真空压铸AM60B镁合金在高温及高应变率下的断裂方式为以解理断裂为主并伴有韧性断裂的混合断裂方式．当变形温度低于150℃时，真空压铸AM60B镁合金在高应变率压缩下的变形机制主要是滑移．

大塑性变形的AM60镁合金半固态等温处理研究

为了制备晶粒细小且球化程度高的的AM60镁合金半固态坯料,对铸态和等径道角挤压态的AM60镁合金半固态等温处理过程进行了研究.借助金相显微镜对AM60镁合金铸坯和等径道角挤压后的铸坯在半固态等温处理中的微观组织演变进行了观察.研究结果表明:对于AM60镁合金,直接等温处理获得的半固坯晶粒很粗大,其平均晶粒尺寸都在100μm以上,晶粒球化效果不理想,很难获得合格的半固态坯;新SIMA法是一种非常理想制备AM60镁合金半固态坯的方法,利用该方法制备的AM60半固态坯的微观组织晶粒十分细小,平均晶粒尺寸在8～22μm,晶粒球化程度高;随着保温时间的延长,新SIMA法制备的AM60半固态坯的微观组织出现长大现象;随着等温处理温度的升高,固相晶粒的平均尺寸先增加后减小,晶粒球化程度越来越高.

富钇混合稀土对AM60镁合金显微组织与力学性能的影响

在AM60镁合金的基础上添加不同质量分数的富Y混合稀土(分别为0.5%,1.0%,1.5%,2.0%),研究了富钇混合稀土对AM60镁合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:富Y稀土的加入使AM60镁合金的显微组织明显细化,并能显著提高合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率。加入混合稀土后,合金中形成块状的铝钇化合物Al2Y,Al6Mn6Y,β-Mg17Al12相数量减少。当稀土加入量为1%时,合金的各方面性能达到最好。

铸造法制备CNTs/AM60镁基复合材料的研究

采用搅拌铸造法制备了CNTs/AM60镁基复合材料,研究了搅拌法加入碳纳米管的工艺特点,测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行观察和分析。研究结果表明,碳纳米管能细化复合材料晶粒组织,且起搭接晶粒和承载变形抗力作用。与基体合金相比,复合材料抗拉强度、弹性模量、显微硬度显著增加,伸长率最大可提高74.52%,但是碳纳米管加入量过多会导致偏聚,使力学性能下降。