耐热Mg-Zn-Si-Ca合金的显微组织和力学性能

开发了一种新型的Mg Zn Si Ca合金 ,研究了新合金的组织与力学性能之间的关系。研究结果表明 ,Mg 6Zn 1Si合金有较好的综合力学性能。但是由于合金中的主要强化相Mg2 Si呈粗大的汉字状 ,分布于晶界周围 ,在受到应力作用时 ,这种汉字状相与基体的界面处容易产生微裂纹 ,降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能。在Mg 6Zn 1Si合金中加入微量Ca后 ,合金的组织得到明显细化 ,并使Mg2 Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。由于显微组织的改善 ,使得Mg 6Zn

ECAP变形对Mg_2Si增强耐热镁合金组织及性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-Zn合金中加入Si,形成Mg-Zn-Si镁合金.采用ECAP工艺在变形温度为573 K和挤压路径为Bc条件下对Mg-Zn-Si镁合金进行不同道次的变形.运用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对变形后的Mg-Zn-Si镁合金进行了组织表征,对变形后的合金进行了室温拉伸和高温蠕变等力学性能测试.结果表明:随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg Zn相及Mg2Si相均得到细化且分布趋于均匀.1道次挤压后部分基体α-Mg细化,4道次挤压后α-Mg的尺寸减小为5~10μm,且晶粒大小趋于均匀;2道次挤压后Mg2Si相枝晶在原位置破碎为颗粒状,6、8道次挤压后Mg_2Si相呈弥散分布.4道次挤压后合金的屈服强度和抗拉强度均提高120%,伸长率提高353%;8道次挤压后合金的抗拉强度和伸长率与4道次相比变化不大,但屈服强度进一步提高了19%.随着挤压道次增加,高温抗蠕变性能提高,8道次后高温稳态蠕变速率降低5倍.Mg2Si相细化机理为受剪切而机械碎断.

Ca对过共晶Mg-Si合金中初生Mg_2Si相变质的影响

利用Mg-20%Ca中间合金对过共晶Mg-Si合金材料进行变质处理,研究了Ca加入量对Mg2Si初晶变质效果的影响规律,并讨论其变质机理。研究结果表明:Ca可有效变质过共晶Mg-Si合金中的Mg2Si初晶。随着Ca含量的增加,Mg2Si初晶形态由粗大树枝状晶、细小树枝晶、非规则外形颗粒到规则外形逐渐过渡。当Ca百分含量达到1.2%时,Mg2Si初晶主要呈现为规则外形。其变质机理应主要与碱土金属富集于Mg2Si相生长表面并抑制优先生长晶向有关。

复合添加Gd与Ca对Mg-7Al-1Si镁合金显微组织及蠕变性能的影响

在Mg-7A1-1Si合金中添加0～2％的（Gd＋Ca）,制备不同成分的镁合金.利用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射仪、压缩蠕变装置研究添加（Gd＋Ca）对Mg-7Al-1Si合金显微组织及蠕变性能的影响.结果表明,（Gd＋Ca）的适量加入,能使Mg-7A1-1Si合金a晶粒得到显著细化、Mg2Si相形态得到明显改善、β相分布更为弥散.当（Gd＋Ca）加入量为1.0％时,合金的组织均匀,细化效果最好,抗蠕变性能也达到最佳.晶粒平均尺寸由79.08 μm减小到59.06μm,β相含量由10.88％减少到6.80％,硬度由HV66.7提升到峰值HV77.1;蠕变应变量由5.70％减小到1.15％,比未添加（Gd＋Ca）时降低了79.8％.

AM60-Si-Ca合金中Mg_2Si相生长形态研究

利用SEM对AM60-Si-Ca合金中Mg2Si相的形态进行了观察,并对Mg2Si相的生长过程进行了探讨。结果表明,在AM60-Si合金凝固过程中,由于Mg2Si形成元素的扩散不平衡,导致Mg2Si由八面体状向枝晶状转化;在AM60-Si-Ca合金凝固过程中,由于CaSi2形核核心使Mg2Si形核数量增多。Ca组元对溶质元素扩散的影响,使Mg2Si形成八面体状。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

Ca和Sr对铸态Mg-Sn-Si合金组织和性能的影响

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)研究了铸态Mg-Sn-Si-Ca-Sr合金的相组成和显微组织,用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-xSi-0.5Ca-0.5Sr(x=1,2)合金由α-Mg、Mg2Sn、Mg2Si和CaMgSn相所组成,Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-1Si-yCa-0.5Sr(y=0.5,2)合金,Ca的质量分数提高到2%后会促进Mg2Ca相和CaMgSn相形成,但同时抑制了Mg2Sn、Mg2Si相的析出,从而导致合金性能下降.对于Mg-5Sn-2Si-0.5Ca-ySr(y=0.5,2)合金,当Sr的质量分数由0.5%提高到2%时,Mg2Si和Mg2Sn相均得到显著细化,并促进了基体内MgSn(Sr,Ca)相形成,从而提高了合金的抗拉强度与屈服强度.

Si和Ca对铸态Mg-5Sn-0.5Sr合金组织和性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-5Sn-0.5Sr合金中加入Si和Ca等合金化元素,设计了Mg-5Sn-0.5Sr-xSi(x=1,2)和Mg-5Sn-0.5Sr-xSi-0.5Ca(x=1,2)合金.采用x-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)研究了合金的相组成及显微组织,并利用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-0.5Sr-xSi(x=1,2)合金组织由沿α-Mg晶界析出的共晶Mg2Sn、Mg2Si相与α-Mg晶内初生MgSnSr相组成,且Mg2Si相的质量分数随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-0.5Sr-xSi-0.5Ca(x=1,2)合金而言,加入Ca元素能够显著促进初生(Ca,Sr)MgSn相的形成,而抑制晶界上Mg2Sn相的析出.

ICP-AES法同时测定铝镁钙合金中的Mg、Ca、Si、P含量

以王水溶解铅镁钙合金后,用ICP-AES法同时测定该合金中的Mg、Ca、Si、P含量,该法具有准确、同时测定多种元素、人为因素误小等优点。

孔隙和α-Al(Fe/Mn)Si相对高压压铸Al-7Si-0.2Mg合金塑性的影响

采用高压压铸工艺制备两批次不同尺寸的Al-7Si-0.2Mg(质量分数,%)合金,获得显微组织和孔隙非均匀分布的薄壁铸件,并对比研究孔隙和显微组织对铸态合金塑性的影响。结果表明:不同铸件和不同位置样品的伸长率有较大波动(9.7%~17.9%)。当合金存在大面积孔隙时,有效承载面积减小导致由孔隙产生的应力集中使合金伸长率显著降低。当合金只存在小面积孔隙时,塑性变形过程中合金中的α-Al(Fe/Mn)Si相先于共晶硅相发生脆性断裂,α-Al(Fe/Mn)Si相的数量密度对伸长率的波动起主导作用,具有高数量密度α-Al(Fe/Mn)Si相试样的伸长率显著降低。此外,局部较高的冷却速率导致铸件α-Al(Fe/Mn)Si相数量密度的增加。

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。

固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能的影响

对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20℃、-20℃和-60℃的拉伸试验,研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响,并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,合金在20℃、-20℃和-60℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势,在固溶时间为10 h时取得最大值。随着固溶时间的延长,合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小,在固溶时间为10 h时,合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状,继续延长固溶时间至15 h时,Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低,Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势,较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相,但是相对而言,固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小,且断口以小解理平面和韧窝为主,韧性相对未固溶时更好。

Ca对Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金的组织及力学性能的影响

采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-x Ca-0.5(Al-12.6Si)(x=0,0.25,0.5,1.0wt%)合金,研究了不同Ca含量对铸态Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金微观组织演变和力学性能的影响,分析了组织转变与力学行为之间的关系。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金中的α-Mg相被细化,呈长条状,最后又长大;合金中存在一定数量的长径比高达5.06的长条状α-Mg相及颗粒相均匀弥散分布于β-Li基体和晶界上,其成分主要为Mg2Ca、Mg2Si。当含0.5wt%Ca时,合金的抗拉强度为134 MPa,伸长率为30.6%。

含Ca,Si镁合金的铸态组织及其形成机制

利用金相、电子显微镜、X射线衍射仪和X射线能谱仪研究了含Ca,Si镁合金的铸态组织特征.结果表明:含Si较低的合金由镁基体及CaMgSi相组成,而含Si较高的合金由镁基体及CaMgSi和Mg2Si两种相组成. CaMgSi相呈三种不同的形态:离散块状、微细点状和针状,而本身是针状的Mg2Si则以"汉字形"团块的形态存在.根据Mg-Mg2Si-CaMgSi赝三元相图,详细讨论了铸态组织的形成机制.

Ca-Mg-Al-Si系高性能泡沫陶瓷的制备

通过对钢渣和菱镁矿配方组成的优化,采用高温发泡法制备的兼具高强度和低热导率的Ca-Mg-Al-Si系高性能泡沫陶瓷,其主要原料为红柱石与粉砂质页岩,发泡剂为碳化硅,助熔剂为锂辉石。在测试其气孔率,体积密度与抗折强度等性能的同时,也使用Micro-CT、SEM、XRD、XRF等检测手段对泡沫陶瓷进行了表征。实验结果显示:当样品中加入11 wt%钢渣,7 wt%菱镁矿时综合性能最佳,此时抗折强度为11.15 MPa,热导率为0.091W/(m·K),总气孔率为61.02%,闭口气孔率为55.30%,体积密度为0.944 g/cm^(3)。

固溶处理对Mg-4Li-1Ca-4.1Al-0.5Si合金显微组织和硬度的影响

采用普通重力铸造法制备Mg-4Li-1Ca-4.1Al-0.5Si合金,考察合金在不同温度固溶处理1h、400℃固溶处理不同时间后的微观组织演变和显微硬度。结果表明,铸态合金由α-Mg基体、(α-Mg+AlLi)二元共晶、(α-Mg+AlLi+(Mg,Al)_(2)Ca)三元共晶及块状CaMgSi组成。其中,AlLi相呈细密层片状,沿晶界分布;(Mg,Al)_(2)Ca呈网状分布于AlLi层片中心,连同基体α-Mg形成三元共晶体。合金经1h固溶热处理时,350℃下AlLi相分解加剧形成小颗粒,(Mg,Al)_(2)Ca相形成颗粒或针状纤维。400℃时,(Mg,Al)_(2)Ca共晶相大量溶解,数量急剧减少,同时AlLi相略有长大。经400℃固溶处理5h后,(Mg,Al)_(2)Ca共晶颗粒数量急剧增加且开始偏聚长大;同时,AlLi再次溶解形成纳米溶质颗粒,均匀弥散分布于基体。合金经350℃×1h处理后硬度值最高,为105.3HV。

Ca-Y复合变质对高硅Mg-Si-Zn合金组织与性能的影响

为提高高硅Mg-Si-Zn合金的性能,实验通过调整Ca、Y变质剂的含量,研究在Ca变质、Ca-Y复合变质作用下高硅Mg-Si-Zn合金的凝固组织与性能。结果表明:在Mg-4Si-4Zn合金中加入Ca,可使合金凝固组织中初生Mg2Si相由粗大的枝晶形貌转变为细小的矩形块状形貌,共晶组织由粗大的汉字状转变为点棒状;当Ca加入量为0.7%时(质量分数)变质效果最为明显;当Ca加入量超过0.7%后,合金中会形成CaMgSi棒状相,这是Ca变质效果下降的一个主要原因。当合金中Ca加入量为0.7%时,再加入Y会将初生Mg_2Si相由规则平整形貌转变为带有沟壑孔洞的复杂形貌,而相的尺寸基本不发生改变,这使得经Ca-Y复合变质的Mg-4Si-4Zn合金的硬度显著高于Ca单一变质合金的,硬度提高超过10%。

Ca对Mg-12Al-12Zn-2Si合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X-ray衍射仪、带能谱分析的扫描电子显微镜等手段研究了Ca对Mg-12Al-12Zn-2Si合金组织和力学性能的影响。结果表明:加入Ca元素后合金中生成了弥散分布的Ca Si2相,可作为Mg2Si相异质形核的核心,将块状和条棒状的Mg2Si颗粒变为细小的多边形块状。当Ca含量为0.5%(质量分数)时,合金中Mg2Si颗粒较细小且弥散分布,此时,合金的室温及高温力学性能达到最大。

Ca,Si和RE对AZ91合金的组织和性能的影响

Ca ,Si和RE合金化和复合合金化AZ91的研究结果表明 :Ca单独加入合金中和Ca ,Si或Ca,RE同时加入合金中都能明显改善AZ91合金的铸态组织 .Si和RE在合金中以Mg2 Si和Al1 1 RE3颗粒相形式存在 ,而Ca则主要溶解于 β Mg1 7Al1 2 中 ,未形成新相 .DTA分析表明 ,Ca溶入Mg1 7Al1 2 后提高了它的熔点 ,亦即提高了它的热稳定性 .这一点对合金的高温性能十分有益 ,使合金的蠕变性能得到大幅提高 ,性能最好的是含 0 .3 % (指质量分数 ,下同 )的Ca和 2 %的RE的合金 ,它在 2 0 0℃ /5 0MPa下的蠕变速率相对于基体合金AZ91降低了一个数量级 .单独加入Ca对铸态AZ91合金有脆化作用 ,但Ca ,Si或Ca ,RE复合加入则能大幅提高AZ91合金的室温和高温强度 。

铝合金中Mg2Si相的时效析出过程

描述了Al-Mg-Si/Al-Si-Mg系合金时效析出的一般序列为α-sss→GP区→β″→β′→β(Mg2Si),总结了在析出序列中可能出现的各亚稳相的晶体结构模型,讨论了各阶段析出相的形成或转变过程及其强化作用;并就过量的Si、Cu、大塑性变形等对析出相的影响作了探讨。