Mg对亚共晶Al-10Mg_(2)Si合金组织与力学性能的影响

研究了不同Mg含量对含10 mass%Mg_(2)Si的亚共晶Al-Mg-Si合金显微组织、拉伸性能和断裂行为的影响。结果表明:在合金中添加1.2~2.8 mass%的Mg能够减小初生α-Al枝晶的尺寸,适量的Mg明显地细化了合金中的Mg_(2)Si共晶相,并使其形貌由粗大的汉字状转变为短条状、颗粒状和纤维状。共晶Mg_(2)Si的细化归因于Mg原子团簇在其两侧的富集,抑制了共晶Mg_(2)Si的生长,促进了其生长方向的改变。适量的Mg的添加同时提高了合金的强度和塑性,添加2.8 mass%Mg的合金拉伸性能达到最高,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别由未添加Mg的232.4 MPa、150.4 MPa和1.5%增加到322.0 MPa、270.4 MPa和6.1%,分别提高了38.6%、79.8%和306.7%。未添加Mg的合金的断裂机制为脆性断裂,添加2.8 mass%Mg的合金的断裂机制转变为韧性断裂。

选区激光熔化成形TiB_(2)/Al-Si-Mg大尺寸复杂构件

选区激光熔化(SLM)成形大尺寸复杂构件厚度多样、成形高度较高、方向复杂,需要研究构件微观组织均匀性和力学性能稳定性。本文以SLM成形TiB_(2)/Al-Si-Mg复合材料为研究对象,分析复合材料多级微观组织,对比不同成形厚度、高度、方向下复合材料的力学性能。结果表明:复合材料表现出熔池特征结构,细小等轴晶粒组织均匀分布且随机取向,纳米TiB_(2)颗粒在材料内部弥散分布。随成形厚度增加,复合材料伸长率保持稳定,抗拉强度受本征热处理影响略微增大;在不同成形高度下,复合材料抗拉强度和伸长率保持稳定;在不同成形方向下,复合材料抗拉强度保持稳定,伸长率受熔池结构影响在水平方向略高。基于以上结果,成功制备大飞机舱门铰链臂(588 mm×318 mm×470 mm)复杂结构件。

Al-5Ti-1B与Y复合添加对铸造Mg-5Al-5Si合金的影响

【目的】为细化Mg-Al-Si合金中的粗大Mg_(2)Si相,添加Al-5Ti-1B和稀土Y对Mg-5Al-5Si合金进行变质处理。【方法】熔炼制得不同成分的Mg-Al-Si合金,使用多种测试方法对变质前后合金成分、微观组织及力学性能进行分析,并讨论其变质机理。【结果】结果表明:在Mg-5Al-5Si合金中添加Al-5Ti-1B,初生相形貌由粗大块状转变为细枝晶状或多边形状,共晶相数量随着Al-5Ti-1B添加量的增加而减少,合金硬度显著提高,这是因为TiB_(2)为Mg_(2)Si提供了形核基底。当合金中添加1.0%Al-5Ti-1B时,再添加Y会使初生相尺寸进一步减小,形貌规整。当复合添加1.0%Al-5Ti-1B和1.0%Y时,初生Mg_(2)Si相平均尺寸降低到10.2μm,形貌为细小多边形状,合金拉伸力学性能最优,稀土Y的变质机理主要为吸附毒化。

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。

采用同步辐射小角X射线散射技术研究Al−Mg−Si合金的析出强化行为

研究Al−Mg−Si合金在等温时效过程中的析出强化行为及其对力学性能的影响。利用原位同步辐射小角X射线散射(SAXS)技术和透射电子显微镜(TEM)对纳米析出相及其结构参数(尺寸、体积分数和数密度)进行表征。结果表明,棒状β''析出相优先沿其纵向尺寸生长,但径向尺寸在时效5 h后达到峰值。如预测与测量的屈服强度和硬度结果所示,纳米析出相的尺寸和体积分数的增大与析出强化定量相关。SAXS为Ashby−Orowan模型提供了更可靠的输入参数,这有助于提高模型的预测精度和泛化能力。研究表明,随着时效时间的延长,Al−Mg−Si合金预测力学性能的演变与β''析出相的平均半径和体积分数有关。

合金元素对Mg-Al-Si系镁合金中Mg_2Si相形貌影响的研究进展

合金化和微合金化作为变质Mg-A1-Si系镁合金中汉字状Mg2Si相的一种工艺手段,目前已引起国内外的广泛关注和高度重视,并对此开展了大量的研究。本文综述了合金元素变质Mg-Al-Si系耐热镁合金中汉字状Mg2Si相的研究进展,尤其是Al、Si、Sb、Ca、P、RE和Sr等合金元素对汉字状Mg2Si相形貌的影响及其变质机理,指出了目前还存在的问题,并对今后的发展进行了展望。

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。

热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层微观组织实验研究

主要研究了热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层的微观结构及组织特征,利用扫描电镜SEM及其能谱附件EDX观察分析了锌铝镁镀层表面以及截面的微观结构、合金层的形貌、镀层中各相的成分组成,利用辉光放电发射光谱仪GD-OES分析了镀层中各元素沿深度方向的分布,利用电子探针EPMA分析了镀层中各元素的分布,利用X-射线衍射仪分析了镀层的相组成。结果表明:镀层中各元素沿镀层的深度方向呈现不均匀分布,Mg元素在镀层表面严重富集,镀层组织呈现多相混合结构,以MgZn2和Zn共晶为主,同时存在块状锌以及一层较薄的合金层。

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。

超声处理对Mg-9Al-xSi(x=1,6)合金不同形貌Mg2Si相形成机制的影响

为了探讨超声处理对不同形貌Mg_2Si相形成机制的影响,本文采用超声辅助原位自生的方法成功制备了以Mg_2Si为增强相的镁合金材料。利用XRD、OM、SEM等分析测试手段,研究了超声处理对Mg_2Si微观形貌、大小及分布的影响。结果表明:经超声处理后,Mg-9Al-1Si合金中共晶Mg_2Si相由粗大汉字状变成短棒状、条状,团聚现象得到改善,分布更加均匀,使其抗拉强度和伸长率显著提高,分别由93 MPa和4.9%提升到172 MPa和12.3%;Mg-9Al-6Si合金中初生Mg_2Si相大量减少,由粗大多角状变成小块状或颗粒状,且内部无空洞、棱角趋于圆化,汉字状Mg_2Si相大量增加,使其抗拉强度和伸长率分别达到108 MPa和3.2%。这主要由于声空化产生的瞬态高温、高压及声流效应对合金液中元素及温度分布产生影响,使得凝固过程改变所致。

Ce、Y、Sb对Mg-9Al-6Si合金中Mg2Si相形貌的影响

细化镁合金中的硅化镁(Mg2Si)相,并使其均匀弥散可有效改善合金力学性能。考查Ce、Y和Sb变质对铸态Mg-9Al-6Si镁合金(质量百分比)中Mg2Si相组织形貌及其尺寸的影响。结果表明,经过变质后,合金中的Mg2Si相由粗大树枝状变为小块状和枝晶状,且分布趋于均匀。Mg2Si枝晶的一次,二次轴长及枝晶间距都减小。Ce对Mg2Si相的细化效果最好,组织中块状Mg2Si相小而多。Mg2Si相的生长前沿的Ce、Y和Sb和它们的化合物,如Al11Ce3、Al2Y和Mg3Sb2相,有效地抑制了Mg2Si的异向生长,阻碍其长大,因此导致Mg2Si相细化。

Mg-Al-Zn-Si耐热镁合金Mg_2Si相形貌及其对力学性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、性能测试等分析测试手段,研究了Mg-Al-Zn-Si耐热镁合金中Mg2Si相的形貌及其对力学性能的影响。结果表明,当合金中添加少量的Si元素后,Mg2Si相以汉字状形貌存在;当Si含量增多时,开始出现多边形形貌的Mg2Si,且其含量随着Si含量的增多而增多,同时汉字状Mg2Si减少。多边形Mg2Si不利于合金的力学性能,其体积分数越高,合金的力学性能下降幅度越大。合金中Al含量越高,越容易抑制汉字状Mg2Si的生长,并促进多边形Mg2Si的生成。Mg2Si相由汉字状转化为多边形的临界区域,Al和Si元素的含量呈现一定的线性关系。

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。

Sr对Al-Si-Mg铸造合金中Mg_2Si相结晶行为影响的研究

采用光学显微镜和扫描电镜观察了不同Sr量Al 11 6 %Si 0 4%Mg合金的组织变化 ,并分析了Sr的存在对Mg2 Si相结晶行为的影响。在未完全变质合金中 ,Mg2 Si相以网络状或笋状等形式存在 ,与共晶Si片之间存在附着生长关系。而在完全变质合金中 ,Mg2 Si相以细小的颗粒相形式孤立地存在于共晶团边界上 ,数量极少。Sr的存在对Mg2 Si相凝固结晶行为产生了重要的影响 。

利用FE-SEM分析Al-Si-Mg系和Al-Mg-Si系合金中Mg_2Si沉淀相

以Al-Si-Mg系的A356合金和Al-Mg-Si系的6061合金中的Mg2Si沉淀相为研究对象,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)的In-lens探头及低电压模式,分析Mg2Si沉淀相的析出情况及其表面形貌。结果表明:在低电压模式及In-lens探头双重条件下,可获得较好分辨率的Mg2Si沉淀相表面立体显微形貌;通过透射电子显微镜衍射分析发现在扫描电子显微镜中观察到的相确实为Mg2Si沉淀相。这种分析方法能够清晰观察到Mg2Si沉淀相的普遍析出情况。

Sr、Sb对Mg-2Al-Zn-Si合金显微组织的影响

利用Sr及Sr、Sb复合分别对Mg-2Al-Zn-Si合金进行变质处理,研究Sr含量及Sr、Sb复合添加对汉字状Mg2Si变质效果的影响,分析Sr和Sb对Mg2Si相的细化机理。结果表明:随着Sr的加入,粗大汉字状Mg2Si的形貌得到显著改变,形成了均匀弥散分布的纤维状或颗粒状,当Sr含量为0.7wt.%时,细化效果达到最佳。在Sr和Sb复合加入时,当其含量均为0.5wt.%时,细化效果最好,其尺寸约为2.9μm;当其含量分别为0.5wt.%和0.7wt.%,组织中会出现块状Mg2Si。

磷元素对Al-Mg_2Si合金显微组织的影响

研究了P元素的加入对Al Mg2Si合金组织的影响.结果表明:在常规铸造条件下,Al Mg2Si合金中初晶Mg2Si为粗大的多角形块状.经过P元素变质后合金中的初晶Mg2Si得到明显细化,并成为分布较均匀的块状或球团状,当加入的P元素量为 0. 5%时,初晶Mg2Si最细小、圆整.其实质是P元素与Mg元素形成的Mg3 (PO4 )2化合物充当了Mg2Si的形核核心.

Si、Mg添加量对Al-Mg-Si合金的显微组织和Mg_(2)Si相形貌的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究分析了Al-8.8Mg-9.2Si、Al-12.6Mg-7.4Si、Al-15.4Mg-9.8Si三种不同Mg_(2)Si含量的合金在金属型下的铸态凝固组织演化。结果表明,合金的凝固路径为L→L_(1)+Mg_(2)Si→L_(2)+Mg_(2)Si+(Al+Mg_(2)Si)_(二元共晶)→Mg_(2)Si+(Al+Mg_(2)Si)_(二元共晶)+(Al+Mg_(2)Si+Si)_(三元共晶),室温下的凝固组织为一定量的初生Mg_(2)Si相、二元共晶和三元共晶集群构成。随着Si含量和Mg含量的增加,初生Mg_(2)Si相的数量增加,其生长形态由八面体多边形向二次枝晶壁较为发达的树枝晶状转变,共晶Mg_(2)Si相的形态并没有明显的转变。通过对比Al-12.6Mg-7.4Si、Al-15.4Mg-9.8Si合金的凝固组织形貌,发现共晶晶胞的纵横比率累积值随着计算Mg_(2)Si含量的增加而下降。