Mg_(3)Sb_(2)合金中Mg空位对电子传输性能的影响

Mg_(3)Sb_(2)基合金因具有极低的本征晶格热导率而成为极具潜质的中温区热电材料之一,但其较低的载流子浓度和电导率是目前亟待解决的问题,除了常用的元素掺杂外,有望通过引入Mg空位来提高合金的p型传输倾向,从而成为解决这一问题的有效方法。基于此,本工作采用第一性原理计算方法对不同位置Mg的空位形成能和电子结构等参数进行了计算。由结果可知,Mg1位的Mg 2+阳离子空位更容易形成,且空位含量最高可达0.05,Mg空位的存在也有利于禁带中的Fermi能级向价带方向偏移,使得载流子浓度大幅提升。利用定向凝固方法制备了相同成分的合金并对其热电性能参数进行了测试,所得的电子传输性能变化趋势与计算预测结果一致,Mg 2.975 Sb_(2)合金的电导率和功率因子最大值分别为110 S·cm^(-1)和1.89 W·m^(-1)·K^(-1)。此外,Mg空位的存在导致的点缺陷也有利于声子的散射和晶格热导率的降低,使得780 K时Mg 2.975 Sb_(2)合金的最高热电优值达到0.49。本工作通过对Mg空位的调控使p型Mg_(3)Sb_(2)合金的电子传输性能得到提升,同时也为此类合金的热电性能优化提供了新的思路。

Y对Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金组织和性能的影响

在熔炼Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金过程中,以Mg-10Y中间合金形式加入0～2.5%的(质量分数,下同)稀土元素,研究了不同添加量的Y元素对显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。实验结果表明:经过适量稀土Y微处理后的合金具有细小均匀的铸态组织,晶粒尺寸维持在30μm左右。Y元素从0变化到2.5%过程中,合金室温抗拉强度在0～1.5%范围内增加,在1.5%～2.5%范围内降低,而高温强度则一直呈现升高趋势。稀土Y对合金的腐蚀性能具有改善作用,当Y含量为1.0%时合金耐蚀性能较好,过量加入Y元素对腐蚀性能有负面影响。

复合添加Zr、Cr和Pr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr、Al-Zn-Mg-Cu-Cr-Pr和Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Pr3种合金,通过金相显微、扫描电镜和透射电镜观察以及拉伸性能、极化曲线、应力腐蚀和剥落性能的测试,研究复合添加Zr、Cr和Pr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明:复合添加Zr、Cr和Pr可有效抑制Al-Zn-Mg-Cu合金回复过程中亚晶的合并和长大,显著抑制再结晶,提高合金抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的性能;与单独添加Zr的合金相比,复合添加Zr、Cr和Pr的合金断裂韧性KⅠC从23.3MPa·m1/2提高到29.3MPa·m1/2,合金应力腐蚀开裂界限应力强度因子KⅠSCC由10.9MPa·m1/2提高到24.5MPa·m1/2,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率都略有提高。

微量Zr,Er和Y对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织的影响

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)检测分析方法,研究单独添加微量Zr、复合添加Er和Y以及复合添加Zr,Er和Y对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态微观组织和相组成的影响。研究结果表明:添加Zr可以明显细化合金晶粒,未生成Al3Zr相;稀土元素Er主要以Al8Cu4Er相的形式存在;Y富集于晶界、枝晶界及化合物上。合金中添加Zr、复合添加Er、Y和复合添加Zr,Er和Y均可细化晶粒。

Sb变质对Mg-6A1-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响

通过金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和差热分析(DSC)等手段,研究Sb变质对Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响,尤其是对合金固溶处理组织的影响。结果表明:固溶处理可以变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金铸态组织中的汉字状Mg2Si相,使Mg2Si相从汉字状变为短杆状和条块状,并且添加0.4%Sb到实验合金中可使固溶处理变质汉字状Mg2Si相的效果提高。也正是由于固溶处理可以使实验合金组织中的汉字状Mg2Si相变质,使得Mg-6A1-1Zn-0.7Si合金时效处理后获得了较铸态更高的的抗拉性能和抗蠕变性能,并且添加0.4%Sb可以进一步增强热处理对性能的改善作用。

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。

Sb变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金的组织和性能

研究了Sb变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金的凝固行为、铸态组织及力学性能。研究结果表明:Mg-6Al-1Zn-0.7Si合金的铸态组织主要由初生!-Mg、M17Al12和Mg2Si相组成,其中Mg2Si相的汉字状形态非常明显,且比较粗大。而添加0.4%Sb变质后,合金组织中的Mg2Si相变得相对细小,从而使合金的拉伸性能以及抗蠕变性能得到提高。此外,添加0.4%Sb对Mg-6Al-1Zn-0.7Si合金凝固过程中的相变类型没有影响,并且对合金的相变峰值温度、开始转变温度和凝固温度范围的影响也不大。

Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法,研究了Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:杂质含量的增加降低了合金的淬火敏感性,用硬度表征时最大降低3.29%。随杂质Fe和Si含量的增加,Al7Cu2Fe相和Mg2Si相含量明显增加,消耗了基体中的Cu和Mg原子,合金的过饱和度降低,从而引起合金淬火敏感性的降低;同时粗大的Al7Cu2Fe相和Mg2Si相有利于再结晶核心的形成,增加了合金的再结晶晶粒和(亚)晶界数目,促进慢速淬火过程中η平衡相的析出。过饱和度对合金淬火敏感性的影响大于晶粒结构对合金淬火敏感性的影响。

微量银对Al-Zn-Mg-Cu系合金微观组织和力学性能的影响

研究了微量元素银的加入对高强Al-Zn-Mg-Cu合金及固溶、时效处理前后组织和力学性能的影响。结果表明:银可提高该合金的固溶处理温度,增加合金固溶组织中未溶相数量,加速时效初期强化相析出,延缓过时效。

固溶温度对Al-Zn-Mg合金微观组织与性能的影响

采用电子拉伸试验机、光学显微镜(OM)、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等手段,对Al-Zn-Mg铝合金不同固溶温度下时效前后的显微组织与性能进行了研究。结果表明,时效前随固溶温度的提高,第二相的固溶效果加强,过剩第二相的强化效果降低,且回复和再结晶的程度也加强,所以其强度和硬度不断降低。时效后的强度和硬度明显高于时效前,且经743 K×70 min固溶的合金再经393 K×50 h时效后硬度、抗拉强度、屈服强度分别达到118 HV0.1、347.0 MPa和286.1 MPa,相对原始材料分别提高9.3%、3.6%和5.9%。

Al-7Si-0.3Mg合金的RE和Sb复合变质

对Al-7Si-0.3Mg合金进行了Sb和RE复合变质研究。试验结果表明,Sb和RE复合变质可使合金中的共晶硅显著细化,RE加入量增加可使共晶硅出现分枝及向纤维结构转变;差热分析表明,单一Sb和RE变质及Sb、RE复合变质与未变质合金相比,共晶硅析出温度明显降低;以50℃/min速度冷却时,0.15%的RE变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低7℃,0.15%的Sb变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低5℃,0.15%的Sb+0.15%的RE复合变质时,共晶硅析出温度与0.15%的Sb变质时接近。Sb促进了共晶硅的形核与细化,RE则促进了共晶硅的分枝与纤维化,复合变质比单一变质(Sb或RE)具有更好的变质效果;Sb和RE复合变质后,合金的力学性能显著提高,特别是伸长率。

含Li的高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的时效行为

对化学成分 (质量分数 ,% )为Al 11 8Zn 2 9Mg 2 8Cu 1 17Li的合金分别在 110℃、12 0℃、130℃、14 0℃、15 0℃、16 0℃和 180℃进行人工时效 ,并对部分试样进行透射电镜观察。结果表明 ,适量Li对高合金含量的Al Zn Mg Cu合金的沉淀相形核影响不大 ,但可抑制其长大。高的合金含量 ,可以使合金在时效过程中析出高密度细小的沉淀相 ,从而达到很高的硬度 ,但不能完全固溶于基体的合金元素在晶界形成粗大的第二相。

Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金组织性能的影响

在熔炼过程中以单质形式加入Sb，研究了0～1．8％（质量分数，下同）范围内不同含量的Sb对Mg-3Sn-1-5Al-1Zn-1．2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，Sb能与Mg基体优先生成Mg3Sb2相，加入1．0％的Sb对Mg2Si相的汉字状结构变质作用显著，Mg2Si中的Si能与Sn发生取代反应，生成富Sn的Mg2（Si，Sn）。随着Sb的增加，铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小，而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势，塑性和强度的最佳配合点约为1．0％，Sb含量的增加有利于改善Mg-3Sn-1-5Al-1Zn-1．2Si合金的耐热性能。

Sb含量对Mg-4Si合金中Mg_2Si相形貌与结构的影响

采用XRD-7000型X射线衍射仪、扫描电镜（SEM）探析了铸态下Mg-4Si-x Sb（x=0.2,0.3,0.4,0.5）合金相的组成与组织形貌;采用场发射（FESEM）分析了不同含量的Sb元素对Mg2Si颗粒几何形态的影响。结果表明铸态下,Mg-4Si-x Sb由琢-Mg、Mg2Si、Mg3Sb2组成。随着Sb元素的增加,Mg2Si相由不规则的多边形结构转变为规则的正六边形结构。由场发射可以观察到,在Mg-4Si-x Sb合金中,当Sb元素的含量为0.2%~0.4%时,部分Mg2Si相由不规则的阶梯状相转变为球状相;并且,随着Sb含量的增加,球状Mg2Si相的数量也在增加;当Sb元素的含量为0.5%时,球状Mg2Si相的形貌转变为正八面体结构。

Sb对Mg-4Al-4Si合金组织和力学性能的影响

研究了Sb对Mg-4Al-4Si（AS44）镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，未加Sb时，铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成，Mg2Si相呈粗大的骨骼状、块状和汉字状3种形态；加入少量的Sb（0．25％-1．25％）能有效细化Mg2Si相，并在合金中形成高熔点和较为弥散分布的Mg3Sb2相。随Sb含量的增加，Mg2Si相形貌发生显著变化，从粗大的骨骼状逐渐转变为块状和汉字状，当Sb含量达到1．25wt％时，几乎全部转变为较细小的汉字状Mg2Si相颗粒。随着组织的改善，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均得到不同程度的提高。

时效态Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金的组织与疲劳性能

为了研究时效处理对Al-7.2Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.08Zr-0.12Sc合金的组织与疲劳性能的影响,利用透射电子显微镜对合金的显微组织进行了观察分析,并针对不同时效状态的合金进行了低周疲劳实验.结果表明,经过150℃×6 h时效处理后,合金晶内析出相较少,晶界无析出相;经过150℃×36 h时效处理后,合金晶内析出相较为细小,并呈弥散分布,同时晶界析出断续分布的平衡相,并存在晶界无析出带;经过150℃×48 h时效处理后,合金的析出相均已长大,且晶界无析出带发生宽化.经过150℃×36 h时效处理后的合金,表现出了较高的循环变形抗力与较长的低周疲劳寿命;不同时效状态合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次之间,以及循环应力幅与塑性应变幅之间均呈线性关系.

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。

含量对 Mg-6Zn-Y-Zr-xSb 合金组织与性能的影响(英文)

利用OM、SEM、XRD及力学性能测试,研究Sb含量对Mg6ZnYZrxSb合金铸态组织及性能的影响。结果表明:添加Sb可以使晶界处网状连续组织变为颗粒状,并且随着Sb含量增加,颗粒的体积分数增加。低Sb含量合金的铸造组织由α-Mg、富锌相、共晶组织(α-Mg+I相)和YSb组成;随着Sb含量的增加,I相逐渐消失,Mg3Sb2和二元共晶Mg4Zn7开始出现。起初合金的拉伸强度和延伸率随Sb含量的增加而提高,而当Sb含量过大时,合金的综合力学性能下降。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金高温流变应力特征及本构方程

采用Gleebe1500热模拟机对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行热压缩,研究了该合金在应变速率为0.001~1.0s^(-1)、变形温度为250~450℃条件下的流变特性。结果表明:在应变速率为0.001s-1,变形温度为250~450℃范围内,流变应力达到峰值后随着应变量的增加而降低,呈现出连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。应变速率和流变应力之间满足指数关系,变形温度和流变应力之间满足Arrhenius关系。通过线性回归分析计算出合金的应变硬化指数n以及热变形激活能Q得到了该合金在高温变形条件下的流变应力本构方程。

Sb对过共晶Mg-4.8%Si合金中Mg_2Si初晶变质的影响

利用Mg-20%Sb中间合金对过共晶Mg-4.8%Si合金进行变质处理,考察Sb的含量对Mg2Si初晶变质效果(主要包括形态和尺寸)的影响规律,并讨论其变质机制。结果表明:Sb的加入量是决定其能否有效变质过共晶Mg-4.8%Si合金中Mg2Si初晶的重要因素;在未变质的过共晶Mg-Si合金中,Mg2Si初晶以粗大的树枝晶状为主;当Sb加入量低于0.8%(质量分数)时,Mg2Si初晶形态无明显改善,其平均尺寸略有降低;当Sb加入量达到并超过1.2%后,Sb才能有效变质过共晶Mg-4.8%Si合金中Mg2Si初晶,且Mg2Si初晶呈细小的颗粒状弥散分布,其平均尺寸迅速减小;其变质机制应与残留在熔体中弥散分布的Mg3Sb2粒子作为Mg2Si初晶的形核核心有关。