高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金均匀化退火制度研究

研究了不同单级均匀化退火制度对高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织的影响。通过对第二相及共晶组织的演化规律分析获得了合金较为理想的单级均匀化退火制度。组织分析发现,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金中第二相主要为片层状的T(AlZnMgCu)相,以及片层间与T(AlZnMgCu)相共生的Al_(2)CuMg相,过烧温度为476℃。在465、470、475℃三种温度下开展的单级均匀化退火处理研究结果表明,在过烧温度下进行单级均匀化退火处理很难将共晶组织完全消除。本研究确定的较为理想的均匀化退火制度为475℃96 h,在此制度下的第二相残留数量最少、形貌圆滑,且共晶组织体积分数最低为0.5%。

深冷处理对Mg-2Zn-0.5Y合金组织与拉伸性能的影响

对挤压态Mg-2Zn-0.5Y合金进行不同时间的深冷处理,采用OM、SEM、XRD、拉伸试验研究了不同时间深冷对Mg-2Zn-0.5Y组织与拉伸性能的影响。结果表明:挤压态Mg-2Zn-0.5Y合金组织主要为α-Mg与少量W相。随着深冷时间的增加,合金中晶粒尺寸没有发生明显变化,W相析出量逐渐增多;深冷12 h后,Mg-2Zn-0.5Y合金中W析出相体积分数为5.33vol%。深冷处理对Mg-2Zn-0.5Y合金的抗拉强度无明显影响,但可以显著提高合金的塑性。深冷1 h的Mg-2Zn-0.5Y合金的伸长率达到17.4%,比挤压态合金的伸长率提高142%。

Mn对Mg-2Sn镁合金显微组织和力学性能的影响

研究微量Mn元素对Mg-2Sn铸态和挤压态合金力学性能提升机制。采用铸造和热挤压方法将质量分数为0.3%、0.5%和1.0%的Mn元素添加到Mg-2Sn镁合金中,分别获得铸态和挤压态两种合金。采用电子万能材料试验机研究其力学性能;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)研究其微观组织变化规律。随着Mn含量从0.3%增加到1.0%,铸态合金中第二相由Mg 2 Sn相向Mg 2 Sn与α-Mn相共存转变。第二相的转变使得铸态合金屈服强度和抗拉强度显著提升,延伸率变化不大,其中当Mn含量为0.5%时,其综合性能最佳,抗拉强度为210.3 MPa,屈服强度为117.5 MPa,延伸率为12.2%。挤压态合金随着Mn含量的增加,合金抗拉强度和屈服强度均增加,但延伸率降低,这可能与高Mn含量的合金形成较高的位错有关,其中挤压态Mg-2Sn-0.5Mn合金具有最佳的综合力学性能,抗拉强度为240.4 MPa,屈服强度为186.4 MPa,延伸率为13.1%。微量Mn元素可显著提升铸态和挤压态合金的抗拉强度和屈服强度,其中Mg-2Sn-0.5Mn合金综合力学性能最优。

热处理对Mg-2Nd-xZn合金耐腐蚀性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)及能谱仪(EDS)等研究了挤压态Mg-2Nd-4Zn和挤压态Mg-2Nd-2Zn合金以及经T4和T6处理后挤压态Mg-2Nd-2Zn合金的显微组织和腐蚀产物形貌,并利用电化学工作站测试其耐腐蚀性能。结果表明:挤压态Mg-2Nd-2Zn合金的耐腐蚀性能比挤压态Mg-2Nd-4Zn合金的更好,这主要是由于挤压态Mg-2Nd-2Zn合金中的第二相的数量比挤压态Mg-2Nd-4Zn合金少。挤压态Mg-2Nd-2Zn合金经T4处理后,第二相数量减少及弥散分布在基体中,提高了其耐腐蚀性能;挤压态Mg-2Nd-2Zn合金经T6处理后,耐腐蚀性能比经T4处理后更差,这主要是由于第二相的时效析出,数量增加;质量损失以及电化学测试结果也表明,T4处理后有效提高了挤压态Mg-2Nd-2Zn合金的耐腐蚀性能,这与腐蚀形貌变化规律一致。

元素Sr对铸态Mg-2Zn-1Mn合金显微组织及性能影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析研究Sr对Mg-2Zn-1Mn铸造镁合金组织和性能的影响,并测试其室温拉伸性能,以及在37℃模拟体液中的耐蚀性。研究结果表明:随着Sr元素的加入,合金平均晶粒尺寸明显变小,并且晶间析出Mg_(17)Sr_(2)相。随着Sr含量的增加,第二相的存在形式逐渐从孤立粒子演变为条状,然后演变为半连续或连续网格状,且第二相的体积呈线性增长。添加0.2%Sr后,晶粒尺寸从101.12μm减小到76.92μm,合金抗拉强度和屈服强度都分别达到了最大值201.6 MPa和50.2 MPa,伸长率也达到最大值13.8%,且腐蚀速率达到最低值0.472 mm/a.

元素Sr对铸态Mg-2Zn-1Mn合金力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析研究Sr对Mg-2Zn-1Mn铸造镁合金组织和性能的影响,并测试其室温拉伸性能。研究结果表明:随着Sr元素的加入,合金平均晶粒尺寸明显变小,并且晶间析出Mg17Sr2相。随着Sr含量的增加,第二相的存在形式逐渐从孤立粒子演变为条状,然后演变为半连续或连续网格状,且第二相的体积呈线性增长。添加0.2wt.%Sr后,晶粒尺寸从101.12μm减小到76.92μm,合金抗拉强度和屈服强度都分别达到了最大值201.6MPa和50.2MPa,伸长率也达到最大值13.8%。

新型铁矿石反浮选捕收剂MG-2捕收性能研究

阴离子捕收剂MG-2是以某脂肪酸为原料合成的一种带过氧羟基的新型捕收剂。通过单矿物浮选试验研究了MG-2对石英的捕收性能,并与原脂肪酸进行了比较。试验结果显示,MG-2对石英的捕收能力优于原脂肪酸,并且其捕收能力随过氧化值P提高而增强,同时其耐低温性能较原脂肪酸有了明显的提高。红外光谱分析表明,MG-2在石英表面的吸附为化学吸附。

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。

双级时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织与性能的影响

为提高Al-8Zn-2Mg-2Cu合金的综合力学性能和耐蚀性能,采用硬度测试、电导率测试、室温拉伸实验、剥落腐蚀实验及透射电镜(TEM)观察,研究了双级时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织及性能的影响.结果表明:第二级时效参数决定了合金的综合性能;第二级时效温度越高,保温时间越长,合金的硬度和强度越低,但是电导率和抗剥落腐蚀性能越好;经过120℃×6 h+160℃×16 h的双级时效处理,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断裂韧性及剥落腐蚀等级分别为:580 MPa,549 MPa,12%,KIC=24. 7 MPa·m1/2和EB.

Al-6Zn-2Mg-2Cu合金热处理后的拉伸与晶间腐蚀性能

为了研究不同时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金性能的影响,研究了强化固溶后T6和T76时效处理对Al-6Zn-2M g-2Cu合金硬度、拉伸性能与晶间腐蚀性能的影响.结果表明,强化固溶后与经过T6时效处理的合金相比,T76时效处理后合金的硬度并无明显变化,但合金的抗拉强度下降了4.39%,伸长率则明显上升.经T6和T76时效处理后,合金的晶间腐蚀等级均为4级.两种时效状态下合金腐蚀速率均在0~1.5 h范围内急剧增大,之后开始下降.经过强化固溶与T76时效处理后,合金的抗晶间腐蚀性能得到明显改善.

挤压温度对Mg-2Zn-Mn-0.5Nd镁合金组织和性能的影响

研究了Mg-2Zn-Mn-0.5Nd镁合金不同挤压温度对其制品组织和性能的影响及作用机理。结果显示:挤压温度从340℃提高到420℃时,合金的室温伸长率可从14%左右提高到26%以上,伴随强度明显下降。挤压温度从340℃降低到260℃时,合金的伸长率也提升到19%,而强度减弱不明显。分析表明:合金的晶粒尺寸和织构强弱等因素,共同决定该合金挤压制品的室温力学性能。

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。

Ce对Mg-2Zn-Mn合金组织和变形性能的影响

研究稀土元素Ce对Mg-2Zn-Mn合金的组织和性能变化以及热变形特点的影响规律。通过采用常规金相、X射线、SEM、XRD分析,以及常温拉伸和热模拟压缩试验,比较Mg-2Zn-Mn-xCe合金的组织、合金相及变形性能的变化。结果表明：在实验范围内（0%~0.57%Ce（质量分数,下同））,随着Ce的添加,铸态组织先变粗后细化,强度和塑性先降低,后抗拉强度（UTS）逐渐升高至200MPa,屈服强度（YS）为74MPa,延伸率为20%;热压缩变形抗力随Ce含量的增加而逐渐增加。Mg-2Zn-Mn合金中添加微量Ce时,化合物变细小,MgZn相减少,出现Ce2Zn17,部分化合物相在二次枝晶间隙处分布;Ce含量增加至0.37%后,化合物为Ce3Zn22相和CeZn3相,随着Ce继续增加,化合物相主要在一次枝晶间隙处分布,呈网状。

Mg-2Nd合金的组织与抗蠕变性能

研究了Mg-2Nd合金的铸态显微组织、力学性能和抗蠕变性能。结果表明:Mg-2Nd合金的铸态组织由α-Mg基体和分布于晶界的离异共晶相Mg12Nd组成;铸态Mg-2Nd合金的抗拉强度和屈服强度随温度的增加而下降,但下降的幅度不大,具有较好的高温稳定性,伸长率则随温度增加明显上升;铸态Mg-2Nd合金表现出良好的抗蠕变性能。通过计算,合金在150～250℃、30～110MPa下的应力指数为3.3～8.0,蠕变激活能在108～142kJ/mol的范围。合金的蠕变机制归结于位错攀移控制,晶界滑移起一定的作用。

Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能和阻尼性能

研究了铸态和固溶态下Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能及阻尼行为。结果表明,固溶处理提高了合金抗拉强度、伸长率。室温下,铸态和固溶态合金的应变无关阻尼性能相当。该合金其应变相关阻尼随应变振幅的增大而增大,且固溶态的阻尼明显高于铸态的。合金的阻尼行为可采用Granato-Lucke位错阻尼理论解释。

Mg-2Al合金的高温拉伸性能和变形机制

研究粗晶粒Mg-2Al(质量分数,%)合金板材的高温拉伸性能和变形机制,并研究溶质Al原子对高温变形机制的影响。通过熔炼、浇铸、轧制和热处理等方法制备平均晶粒尺寸为48.35μm的Mg-2Al(质量分数,%)板材。在300~450℃条件下,以恒定拉伸速率1×10-3 s-1和1×10-2 s-1进行拉伸至失效实验,并在4.98×10-5~2.02×10-2 s-1的应变速率范围内进行应变速率变化条件下的拉伸实验。结果表明,纯Mg的应力指数(n)较为稳定,n≈5时,变形机制为位错攀移蠕变。Mg-2Al合金的应力指数呈现3个区域。在高温和低应变速率区域,Mg-2Al呈现出溶质牵制位错蠕变的特征,即应力指数为n≈3.83,蠕变激活能为Q≈141.46 kJ/mol,且当拉伸速率为1×10-3 s-1时,Mg-2Al合金在400和450℃的伸长率均超过100%。

钇对Mg-2Zn-0.5Ca-Y合金表面微弧氧化膜性能的影响

讨论了Mg-2Zn-0.5Ca-Y合金中Y的质量分数对其表面微弧氧化膜的形貌、相结构及耐磨性的影响。结果表明:微弧氧化膜主要由MgO和MgO2组成;Y的质量分数对微弧氧化膜形貌的影响不是很大,但对其耐磨性的影响较大。

熔炼工艺对Mg-2Mn-1Si-0.25Ca镁合金组织和性能的影响

探索了熔炼时元素的不同加入次序对Mg 2Mn 1Si 0.25Ca合金相组成的影响,并研究了该合金的组织和性能。结果表明:铸态Mg 2Mn 1Si 0.25Ca合金组织由α镁基体,β(锰)和颗粒状的Mg2Si组成。熔炼时先加锰后加硅时,合金中含α Mg、Mg2Si、MnSi和β(Mn)相,Mg2Si相较少。先加硅后加锰时,合金中只含α Mg、Mg2Si和β(Mn)相。熔炼时先加硅后加锰的合金硬度明显高于先加锰后加硅的合金。

固溶温度对Mg-2Gd-2Zn轧制板材显微组织和力学性能的影响

采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度计和力学试验机研究了400℃、430℃、460℃、490℃和520℃不同固溶温度对轧制态Mg-2Gd-2Zn合金板材组织结构和力学性能的影响。结果表明,当温度不高于490℃时,晶粒尺寸随固溶温度升高几乎呈线性增长趋势。第二相颗粒也随固溶温度升高总体呈减少趋势。但在490℃固溶温度下,第二相反而增加,且呈细小弥散分布。此时显微硬度达最大值,为77.88HV,固溶时效强化效果显著。XRD分析结果表明,当固溶温度从430℃升高到490℃时,第二相主要由MgZn_2和GdZn_5的初生相转变为MgZn_2和GdZn的沉淀相。490℃固溶处理下合金板材沿RD、TD和45°方向的抗拉强度均达到最大值,分别为262 MPa、244 MPa和254 MPa;断裂伸长率略有降低,分别为34%、31%和39%,但塑性各向异性降低。

挤压变形对Mg-2.5Zn-0.5Ca合金组织与性能的影响

通过真空感应熔炼铸造法制备Mg-2.5Zn-0.5Ca合金,并对该合金铸态和挤压态试样分别进行显微组织、力学性能及断口形貌的对比分析.结果表明:经挤压变形后该合金发生动态再结晶,晶粒及Ca2Mg6Zn3沉淀相得到显著细化.挤压后屈服强度达222MPa,增大幅度高达204%,抗拉强度提高到291MPa.延伸率从铸态的11.5%上升至26%,经挤压变形后合金的断裂机制发生由脆性向韧性的转变,Ca2Mg6Zn3沉淀相为该合金的主要强化相.