通过不同热挤压方式制备具有较优强塑性组合的新型Mg-5Sn-2Al-1Zn合金

制备新型Mg-5Sn-2Al-1Zn(TAZ521)合金。为提高合金的强度与塑性,采用正挤压(DE)和挤压-剪切(ES)两种工艺对该合金进行变形处理。通过XRD、SEM、TEM、EBSD和拉伸试验等方法研究均匀态和挤压态合金的显微组织演变、织构演变及强化机制。结果表明,正挤压态合金的力学性能得到改善;然而,合金表现出由粗晶和细小动态再结晶(DRXed)晶粒组成的双峰组织。经过挤压-剪切变形后的合金组织变得更加均匀,并且实现更好的强韧性结合,变形后合金的屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和伸长率(EL)分别达到212 MPa、303 MPa和21.7%。晶粒细化和Mg2Sn析出物的钉扎效应对强度的提高起到重要作用,此外,延展性的提高归因于基面纤维织构的弱化和非基面滑移系的激活。

生物可降解挤压态Mg-Sn-Zn-Zr合金组织与腐蚀性能的研究

采用气体保护法制备了高强塑性Mg-Sn-Zn-Zr(TZK)合金,然后在不同温度(300、350、400℃)对其进行挤压变形,并对合金的微观组织、物相组成和体外降解行为进行研究。结果表明:300℃挤压后合金的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸最小,为6.57μm;析氢量和腐蚀速率最低,耐腐蚀性能最好。随挤压温度升高,合金的晶粒长大,组织中出现孪晶,导致其耐腐蚀性能变差。

Mg-Sn基合金沉淀强化研究进展

Mg-Sn基合金是应用前景广阔的时效强化型合金,添加合金元素可以细化Mg_(2)Sn沉淀相,并增强其时效强化效果,合金化元素选择及添加量是优化Mg-Sn合金力学性能的关键因素。本文总结了6种有理和9种无理的Mg_(2)Sn与Mg基体的取向关系,具有有理取向的Mg_(2)Sn沉淀位于基面呈板状和棒状,而无理取向的Mg_(2)Sn沉淀为非基面的板状和盘状。结合形貌和取向,进一步综述合金元素对Mg_(2)Sn沉淀相形核和生长的影响规律,其中Al、Zn元素促使非基面Mg_(2)Sn相析出;Ag、Na元素为Mg_(2)Sn相提供更多的形核位点;Ca和Y元素形成高熔点的三元相,时效效果不理想。基于研究现状,展望了Mg-Sn基合金研究趋势和方向。

微量In对Mg-4Sn合金微观组织、电化学行为和放电性能的影响

向铸态Mg-4Sn合金中添加1.0wt%In,研究了微量In对合金微观组织、电化学行为和放电性能的影响。结果表明,添加In元素前后,合金的微观组织均由树枝晶形态的α-Mg基体以及在枝晶间弥散分布的Mg_(2)Sn相组成。添加In元素后,In固溶于基体中,且合金的树枝晶尺寸变小,Mg_(2)Sn相的均匀性提高;合金的开路电位更负,自腐蚀电流密度更低;在电池性能的测试中,合金表现出更平稳的放电过程、更负的放电电位和更高的阳极效率。这主要归因于加入In后合金更高的放电活性和更疏松的放电产物。

Ca含量对时效态Mg-6.5Al-xCa-1Sn-0.3Sr镁合金显微组织和性能的影响

通过XRD、SEM和性能测试研究了Ca含量的变化对时效态Mg-6.5Al-xCa-1Sn-0.3Sr(x=1,1.5,2,2.5)镁合金的显微组织和性能的影响。结果表明,时效态合金主要由α-Mg和Al_(2)Ca相组成,Al_(2)Ca相成网状分布。合金的抗拉强度和伸长率随着Ca加入量的增加而逐渐降低,当Ca含量为1%时合金的拉伸性能最佳,而合金的硬度随着Ca的加入而增加。在175℃、70 MPa下,Ca的添加使时效态合金的稳态蠕变速率降低。

热轧变形量对Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金电化学性能的影响

添加适量的Mg、Mn和Sn等合金元素制备了性能良好的Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金。采用析氢速率测试、电化学测试、恒流放电测试、显微组织和腐蚀形貌观察,分析不同热轧变形量对该阳极合金活性的影响。结果表明:适当的热轧变形量使阳极合金组织均匀,晶粒宽度变小,晶粒细化;适当的热轧变形量提升了该阳极合金的电化学性能,降低了腐蚀速率,改善了腐蚀形貌。Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金在60%热轧变形量下,自腐蚀速率最低,为0.167 mL(min·cm^(2));在60 mA/cm^(2)电流密度下的放电电压达到1.27 V,最大功率密度为53.65 mW/cm^(2)。

Mg颗粒强化对Sn58Bi/Cu焊点金属间化合物生长及机械性能的影响机理研究

采用机械混合的方法将Mg颗粒成功添加到Sn58Bi无铅钎料中,制备了一种新型复合钎料Sn58Bi-xMg(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)。针对该复合钎料在Cu衬底上形成焊点的显微组织和界面金属间化合物(IMC)的生长情况进行了深入观察与研究。试验结果表明,加入Mg颗粒起到了细化组织的作用,同时基体中均匀分散的Mg颗粒还抑制了Bi相的析出,有助于提高焊点的细化度和整体强度。随着Mg颗粒含量的增加,IMC层厚度逐渐减小,当Mg颗粒的添加量为0.4 wt.%时达到最低值,仅为3.03μm。值得注意的是,当Mg颗粒含量超过0.4 wt.%时,由于大粒径的Mg颗粒易发生团聚并容易氧化,导致强化效果不太理想。通过对IMC晶粒生长情况的观察,验证了Mg颗粒的引入能够成功细化IMC晶粒,从而实现细晶强化,提高焊点的整体强度。另外,与未添加Mg颗粒的焊点相比,Sn58Bi-0.4Mg焊点的抗剪强度提高了36.87%。此外,断口处出现韧窝也表明焊点的延展性得到明显提升。

添加Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化和析出行为的影响

采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明:添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度,但也降低了β″相的析出速度,从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬度。过时效阶段,含Sn合金的高析出相密度提高了低Mg/Si比合金过时效硬度。对于高Mg/Si比合金,添加Sn不仅增加合金的析出相密度,同时也提高了β″相的析出速度,从而增加了合金的硬化速度和峰时效硬度。

含金属Mg相的Mg_(2)(Sn,Si)薄膜的微观结构与热电性能

利用高真空磁控溅射设备,采用Mg-Sn-Si合金靶材和纯Mg靶进行顺序沉积,在表面含有500 nm厚氧化硅的单晶Si(100)衬底上制备了不同Mg含量的Mg-Sn-Si薄膜。沉积Mg-Sn-Si薄膜的相组成、化学成分、表面和横截面形貌和热电性能被系统的测量、观察和分析。结果表明,制备的Mg-Sn-Si薄膜由Mg_(2)(Sn,Si)固溶体和金属Mg相组成。随着金属Mg相含量的增多,沉积薄膜载流子浓度升高,迁移率降低。沉积薄膜的电导率随着金属Mg相含量的增多而增大,而Seebeck系数降低。沉积薄膜的金属Mg相含量增加,虽然电导率增加,但因Seebeck系数急剧下降,最终导致功率因子下降。在所研究的金属Mg含量范围内,Mg_(2)(Sn,Si)固溶体薄膜含有部分金属Mg相,对提高复合薄膜的功率因子是不利的。

Mg-Sn合金化与固溶-时效行为的研究现状

作为具备良好发展前景的可时效强化镁合金,Mg-Sn合金通过Mg_(2)Sn相析出强化、固溶强化与细晶强化获得了优异的性能。与Mg-Zn、Mg-Al主要镁合金相比,Sn在Mg中的固溶度较好,析出强化效果优异;另外,Mg_(2)Sn相的熔点高达771.5℃,使Mg-Sn合金成为非稀土系列的低成本耐热镁合金。从合金化、固溶−时效处理工艺分析总结了可时效强化Mg-Sn合金的研究进展,分析Mg-Sn合金时效行为的重要参数及其影响因素,主要目的为细化Mg_(2)Sn析出相或增加Mg_(2)Sn析出相数量;同时,对添加到Mg-Sn合金中的合金元素的固溶效果、细晶效果与形成三元强化相效果进行系统总结与分析,为Mg-Sn合金成分的设计和性能改善提供重要参考。

Improved Corrosion Behavior of Biodegradable Mg-4Zn-1Mn Alloy Modified by Sr/F co-doped CaP Micro-arc Oxidation Coatings

The Sr/F co-doped CaP(Sr/F-CaP)coatings were prepared by micro-arc oxidation(MAO)under different voltages to modify the microstructure and corrosion behavior of Mg-4Zn-1Mn alloy.The surface and interface characteristics investigated using scanning electron microscopy(SEM)and energy dispersive X-ray spectrometer(EDS)showed that the MAO coatings displayed uneven crater-like holes and tiny cracks under lower voltage,while they exhibited relatively homogeneous crater-like holes without cracks under higher voltage.The thickness of MAO coatings increased with increasing voltage.The corrosion behavior of Mg-4Zn-1Mn alloy was improved by the MAO coatings.The MAO coatings prepared under 450 V and 500 V voltages possessed the best corrosion resistance with regard to the electrochemical corrosion tests and immersion corrosion tests,respectively.The MAO coatings fabricated under 450-500 V could provide a better corrosion protection effect for the substrate.

微量Sn添加对Al-Cu-Mg合金均匀化过程中组织演变的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等研究了微量Sn添加对Al-Cu-Mg合金均匀化前后微观组织演变的影响,同时对合金拉伸性能进行了测试。结果表明:Al-Cu-Mg-Sn合金中初生Mg_(2) Sn相的形成为剩余α(Al)液相的凝固提供了异质形核点,细化了Al-Cu-Mg合金的晶粒尺寸,由约300μm减少至约150μm。一级均匀化热处理(490℃保温22 h)后,含Sn合金中虽然具有更多的Al_(2) Cu相残留,但可通过更高温的二级均匀化热处理(510℃保温3 h)得到有效消除,且合金中的Al_(7)Cu_(2) Fe相也得到了较大幅度的细化和球化。添加微量Sn后,合金的抗拉强度由209 MPa提升至256 MPa,断后伸长率由3%提升至5.5%。断裂方式由解理断裂为主转变为出现大量韧窝的塑性断裂。

挤压态Mg-2Sn-2Bi-0.5Ca-0.2Mn合金的显微组织和力学性能

低合金化的Mg-Sn-Bi基合金具有较高的拉伸延展性和挤压成形性,是开发高强韧镁合金的理想材料。为了弥补其强度不足的缺点,本文通过微合金化设计了一种新型的低合金化Mg-2Sn-2Bi-0.5Ca-0.2Mn镁合金,该合金在挤压温度为523 K、挤压比为25∶1的条件下被成功挤压成形。采用电子背散射衍射仪(EBSD)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术表征挤压态合金的组织特征和相组成,并利用拉伸试验机测试了挤压态合金的室温拉伸性能,此外,还对合金的强韧化机制和加工硬化行为进行了详细的讨论。结果表明:挤压态合金主要由α-Mg、Mg3Bi2以及Mg2Bi2Ca相组成,且表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压镁合金织构;合金的拉伸屈服强度为287.2 MPa,抗拉强度为353.0 MPa,伸长率为20.0%,具有良好的强韧性匹配度。合金展现出的高屈服强度是晶界强化、第二相强化和织构强化共同作用的结果;合金的断口形貌表现出典型的韧性断裂特征,然而粗大Mg2Bi2Ca相的存在会对塑性产生不利影响;合金的加工硬化行为可分为第Ⅰ阶段和第Ⅲ阶段,第Ⅱ阶段受到抑制。

Mg含量对AlSi_(10)Sn_(4)Mg_(x)合金阻尼和力学性能的影响

研究了AlSi_(10)Sn_(4)Mg_(x)(x为质量分数0~4.0%)合金的力学性能与阻尼性能,并从Mg对Al/Sn润湿性、Mg对合金组织的影响等方面分析了阻尼和力学性能提高机制.力学性能测试结果表明,当Mg质量分数为0~1.0%时,试样的抗拉强度随着Mg含量的增加而提高、断后伸长率变化较小,Mg质量分数为1.0%试样的抗拉强度为161 MPa、断后伸长率为3.4%;继续增加Mg含量,试样的抗拉强度显著提高,但断后伸长率明显降低.试样的阻尼性能随Mg含量的增加先提高后降低,Mg质量分数为1.0%试样的阻尼性能较高,且具有良好的高温和高频阻尼性能,25℃/1 Hz、200℃/1 Hz和25℃/40 Hz条件下阻尼损耗因子tanh分别达到0.038、0.058和0.069.少量Mg的加入使Al/Sn润湿性明显提高,促使β-Sn相沿晶界呈细小弥散分布;同时,少量的Mg使AlSi_(10)Sn_(4)Mg_(x)中的共晶Si相变质球化,并生成Mg2Si强化相,是合金阻尼和力学性能提高的主要原因.

Mg-5Sn合金中析出相取向演变及其对合金热导率的影响

系统研究Mg-5Sn合金在不同处理条件下析出相取向的演变及其对合金热导率的影响。结果表明,在先时效后孪生处理的合金(样品AT)中,基面析出相被调整为柱面析出相,并且板条状析出相发生3.7°的刚性转动以协调孪晶剪切;而样品AT中厚度较大的六边形析出相则只发生了0.2°的刚性转动,这是由于堆垛层错能够释放部分析出相/孪晶界的应变。此外,析出相的取向显著影响合金的热导率。当热导率测试方向平行于挤压方向时,与平行于挤压方向的柱面析出相相比,垂直于挤压方向的基面析出相更有利于合金热导率的提高。基面有析出相的TA(先孪生后时效处理)样品具有最佳的热导率(137.81 W/(m·K))。

热处理对铸态Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织性能的影响。结果表明,固溶处理时,随着固溶时间延长,合金枝晶逐渐溶解、晶粒逐步球化,适宜的固溶处理制度为510℃×8 h,此时合金组织分布均匀,析出少量细小的二次颗粒相,延伸率较高;合金适宜的时效处理制度为200℃×16 h,此时偏聚在晶界处的合金相析出迁移,晶界清晰,组织均匀度高,合金屈服强度达到136.3 MPa,较铸态提升16.5%。510℃固溶8 h+200℃时效16 h处理后,组织均匀度和弥散程度进一步提升,抗拉强度和硬度分别达到178.2 MPa和59.6HB,相对铸态合金分别提升了21.6%和23.4%。

Sn微合金化和时效温度对Al‑Mg‑Si合金微观结构和力学性能的影响

通过硬度测试、DSC热分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜系统研究了Sn微合金化和时效温度对Si过量Al⁃Mg⁃Si合金微观结构和力学性能的影响。Sn元素的添加可以有效地抑制自然时效期间团簇(1)(Mg⁃Si共同团簇)的形成,降低合金自然时效的硬度,以及在随后人工时效过程中促进弥散相的析出强化作用。Al⁃Mg⁃Si(⁃Sn)合金在200℃人工时效下较170℃有更佳的析出强化效果。随着人工时效温度的升高,β"相的析出速率增加并伴有粗化效果。此外,促进Al⁃Mg⁃Si(⁃Sn)合金析出强化的最佳人工时效温度为200℃。Si过量Al⁃Mg⁃Si合金通过添加Sn元素,并在自然时效处理后进行高温人工时效,可以改善其力学性能,从而使峰值硬度达到128.6 HV。最佳热处理方法为:自然时效(2周)+人工时效(200℃×30 min)。本论文的研究对开发使用新型铝合金的汽车具有潜在的意义。

Sn合金化MgZn_2相及Mg_2Sn相结构稳定性的第一原理研究

采用基于密度泛函理论CASTEP和DMol程序软件包,从合金形成热、结合能、热力学性能和电子结构等方面,研究Sn合金化MgZn2相及Mg2Sn相的结构稳定性,探讨Sn合金化改善ZA62镁合金抗蠕变性能的机理。结果表明:当Sn和Al分别置换ZA62镁合金中MgZn2相的Zn(Ⅰ)和Zn(II)原子时,仅Sn与Al置换的MgZn2相中Zn(Ⅰ)原子能形成稳定的MgZn2固溶体结构,而Sn在MgZn2相中的固溶量有限;与合金化形成的固溶体结构相比,其稳定性比未合金化时的弱,而析出的第二相金属间化合物Mg2Sn的结构比MgZn2的更稳定。而不同温度下热力学性能的计算结果表明:合金体系中形成了结构稳定性强的Mg2Sn,其结构稳定性在温度373～473K的范围内并不因温度的升高而消失,仍比MgZn2的高;由于ZA62镁合金体系中形成了高热稳定性的Mg2Sn相,Sn合金化有利于ZA62镁合金抗蠕变性能的提高。电子态密度和Mulliken电子占据数的分析结果表明:与MgZn2、Mg2AlZn3及Mg2SnZn3固溶体相比,热稳定性强的Mg2Sn相形成的主要原因在于Mg2Sn体系中存在强烈的离子键与共价键的共同作用。

铸态Mg-Sn-Al-Zn合金组织和力学性能

利用纯镁、锡粒、纯锌和AZ31合金制备Mg—Sn—Al-Zn系合金，通过调整Sn、Al和Zn含量来研究Mg-Sn-Al-Zn系合金的组织和性能，以获得设计合金的成分范围。通过光学显微金相观察、XRD分析以及硬度测试，研究了添加量5wt％8wt％Sn、2wt％-3wt％Al、1wt％-2wt％Zn的铸态Mg—Sn—Al-Zn系显微组织与力学性能。实验结果表明：Mg-Sn—Al-Zn系合金主要由α-Mg、Mg2Sn相以及较少量的p-Mgl7A112和，τ—Mg32（AI，Zn）49相组成，β-Mg17Al12和T-Mg32（Al，Zn）49相沿枝晶间断续分布。提高Sn含量，可细化枝晶，Sn是影响合金力学性能的主要因素。Al、Zn含量提高时．可提高合金固溶强化效果，而且Al强化效果优于Zn。

Ce、Y和Gd对Mg-3Sn-2Sr镁合金铸态组织和力学性能的影响(英文)

通过扫描电镜、X射线衍射、差热分析以及抗拉和蠕变性能测试等手段,调查和比较了Ce、Y和Gd对Mg-3Sn-2Sr镁合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-3Sn-2Sr三元合金主要由?-Mg、初生和共晶SrMgSn以及Mg2Sn相组成。当添加1.0%Ce、1.0%Y和1.0%Gd到Mg-3Sn-2Sr合金后,合金中分别形成了Mg12Ce、YMgSn、GdMgSn和/或Mg17Sr2相。同时,合金中初生SrMgSn相的形成被抑制,且呈针状的粗大初生SrMgSn相也被变质和细化。此外,添加1.0%Ce、1.0%Y和1.0%Gd均能同时改善Mg-3Sn-2Sr合金的抗拉性能和蠕变性能。在含Ce、Y和Gd合金中,含Ce合金的抗拉性能相对较含Y和含Gd合金的高。