不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

含不同初始织构的Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金热轧板材的显微组织和力学性能

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和拉伸试验研究含不同初始织构的Mg−4.7Gd−3.4Y−1.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金热轧板材的显微组织和力学性能。结果表明,初始织构为0001//RD(板材轧向)的板材获得相对较粗的晶粒和双峰基面织构;而初始织构为0001//TD(板材横向)的板材动态再结晶程度更高,因此,获得更细的晶粒尺寸和较强的0001//ND基面织构。此外,在两种板材中均发现沿RD拉长的不规则形状LPSO相,这种LPSO相导致各向异性的承载强化行为,并进一步引起板材的屈服各向异性。对强化机理的分析表明,晶界强化对轧制板材的强化效果最好。由于具有较小的晶粒尺寸和LPSO相带来的承载强化效果,初始织构为0001//TD的板材在RD方向上获得最高的屈服强度。

高强耐热Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的时效行为研究

通过组织观察和力学性能测试等方法,对挤压态Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的时效行为进行了研究,分析了T5和T6时效处理对合金组织及性能的影响。结果表明,时效温度为225℃的挤压态合金达到T5峰时效的时间最短,为24 h,且随时效温度的升高,挤压态合金达到T5峰时效的时间缩短,T5峰时效态的硬度值减小;进行T6时效处理时也具有明显的时效硬化效果,但合金达到T6峰时效的时间延长;相比于挤压态合金,经过T6峰时效处理后,合金强度明显提高,但与经过T5峰时效处理的合金相比,其强度和伸长率均明显降低,说明挤压态合金进行T5时效处理的效果要好于T6时效处理。

Gd对冷旋锻制备纳米晶镁合金的影响

通过显微硬度测试、拉伸试验和透射电镜手段研究Gd元素对冷旋锻过程镁合金纳米化的影响。结果表明,由于纯镁中很难形成位错阵列,旋锻不能实现纯镁纳米化。相比之下,单独添加Gd,旋锻后镁合金晶粒可得到显著细化。在旋锻早期阶段,纯镁和Mg−Gd合金中都形成孪晶片层。随着增加旋锻变形的继续,相比纯镁,更多的非基面位错在Mg−Gd合金中形成,这促进了Mg−Gd合金中位错阵列的形成,导致合金纳米化。随着Gd含量的增加,Mg−Gd合金晶粒细化效果显著提升,晶粒细化至100 nm以下的临界Gd含量约为5.4%(质量分数)。

Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金挤压T5态的高温组织与力学性能

研究了Mg-9Gd-4Y-0．6Zr合金挤压T5态在250-400℃之间的高温组织与力学性能。结果表明：该合金具有非常优异的高温力学性能，其力学性能明显优于WE54；该合金在250、300、350和400℃时的抗拉伸强度分别为348、262、150和62MPa；该合金在400℃拉伸时还具有粗晶超塑性，晶界上有再结晶的细晶，晶内有大量孪晶同时共存。

稀土Gd对Mg-Nd-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响

以Mg-Nd-Zn-Zr合金为基础,通过调整Nd和Zn的含量进行合金成分优化设计,并在新选择的较优成分点通过加入合金化稀土元素Gd,研究了Gd对Mg-Nd-Zn-Zr镁合金铸造组织和力学性能,尤其对高温力学性能的影响。研究发现,Mg-Nd-Zn-Zr镁合金铸态组织由α-Mg基体和Mg12Nd化合物组成。加入合金化稀土元素Gd后,NG31试验镁合金中没有形成三元相,但铸态组织中枝晶间分布的Mg12Nd化合物变得更加细小均匀。经过固溶处理后,Mg-Nd-Zn-Zr试验镁合金铸态组织中枝晶间以及晶界上的化合物完全溶入基体,而NG31试验镁合金在晶界上还有一些颗粒状的化合物。在时效处理时该化合物会以细小弥散的化合物从α-Mg基体中析出。无论Mg-Nd-Zn-Zr镁合金还是NG31试验镁合金,T6态热处理后都具有优良的室温力学性能,抗拉强度分别达到275MPa和280MPa,屈服强度也分别保持在158MPa和165MPa。随着Nd含量的增加和Zn含量的降低,Mg-Nd-Zn-Zr镁合金的抗拉强度和屈服强度升高,延伸率也随之增加。随着Gd的加入,抗拉强度和屈服强度升高,而延伸率却有所下降。同时,在所有的测试温区内NG31的高温瞬时抗拉强度和屈服强度都高于Mg-Nd-Zn-Zr试验镁合金。NG31试验合金在250℃的抗拉强度仍然保持在215MPa,屈服强度仍能够达到155MPa,甚至还高于200℃时的屈服强度(141MPa)。

激光选区熔化增材制造高强度Mg−15Gd−1Zn−0.4Zr合金的显微组织与力学性能

为了验证激光选区熔化(SLM)成型技术制造高性能镁−稀土合金的可行性,研究SLM工艺对Mg-15Gd-1Zn-0.4Zr(质量分数,%)(GZ151K)镁合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,打印态(激光选区熔化态)GZ151K镁合金晶粒(约为2μm)和第二相细小、织构较弱;室温下,打印态GZ151K镁合金的屈服强度为345 MPa,抗拉强度为368 MPa,伸长率为3.0%。200℃、64 h时效处理(T5)后,合金的屈服强度增加至410 MPa、抗拉强度增加至428 MPa、伸长率增加至3.4%,拉伸性能均高于传统的重力金属型铸造GZ151K-T6合金,其中,屈服强度增幅高达122 MPa。打印态GZ151K镁合金的主要强化机制为细晶、细小第二相和残余应力强化;经T5处理后,析出相进一步提高合金的屈服强度。

稀土Mg-Gd系合金的研究现状与展望

Mg-Gd系镁合金因满足航空航天材料轻量化、高温强度的要求而受到极大关注。简述了稀土Mg-Gd系合金的研究现状。从合金氧化夹杂、流动性能、Gd在合金中的偏析以及合金的热裂性等方面阐述了浇铸法制备Mg-Gd系合金的铸造性能。通过统计比较了近年来在Mg-Gd基础上设计出的合金在不同状态下的强度、塑性数据。阐述了合金在低温、室温下的强度与抗蠕变性能、高温压缩性能和短时强度等高温力学性能及各自的断裂机制。最后,叙述了该合金系的耐腐蚀性能,并展望了该合金系的研究前景。

Mg-Gd系耐热镁合金的研究进展

介绍了稀土元素Gd的特性,Gd在镁中的固溶度较大,可实现固溶强化和时效强化;Mg-Gd二元合金的高温强度可优于WE54合金。综述了Mg-Gd系多元合金的研究进展,在此基础上,指出了Mg-Gd系耐热镁合金存在的问题和发展的方向。

稀土元素Gd对Mg-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响

通过砂型铸造制备Mg-5Zn-0.6Zr和Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr合金,并通过XRD、OM、SEM和EDS以及拉伸试验研究合金化稀土元素Gd对Mg-5Zn-0.6Zr合金铸造组织和力学性能的影响。结果表明:合金Mg-5Zn-0.6Zr铸态组织由α-Mg和MgZn2等合金相组成。经固溶处理后,共晶组织全部溶入基体,晶界消失;添加合金化元素Gd后,试验合金Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr的晶粒显著细化,晶界处析出Mg-Zn-Gd三元相,在晶界析出相的周围均有大量弥散的颗粒状析出物,经固溶处理后,晶界处仍有未溶的化合物存在,但连续网状的Mg-Zn-Gd三元相分解为孤立的颗粒状或者长条状;在铸态下,合金Mg-5Zn-0.6Zr的力学性能优于Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr。但经T4和T6态热处理后,合金Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr的屈服强度和延伸率优于Mg-5Zn-0.6Zr。随着温度的升高,合金Mg-5Zn-0.6Zr的抗拉伸强度显著下降,而Mg-5Zn-3Gd-0.6Zr的力学性能在高温区均优于Mg-5Zn-0.6Zr。

250℃时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.4Zr稀土镁合金腐蚀行为的影响

采用盐水浸泡实验研究了铸态(F)、固溶(T4)和250℃下不同时效时间的Mg-10Gd-3Y-0.4Zr镁合金在5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,时效时间为193小时之前,合金的腐蚀速率随时效时间增加而增加,之后有所降低;T4态合金的耐蚀性最好,F态最差.合金腐蚀速率随热处理状态的变化与其微观组织有关,F态合金中的富RE化合物能与基底α相构成电偶腐蚀而加剧合金腐蚀;峰值时效状态下合金中的β′和β1相不能作为腐蚀阻挡层,而过时效状态下连续分布的β相能在一定程度上起腐蚀阻挡层作用,降低合金腐蚀速率.

氟化物熔盐共电沉积制备Gd-Mg中间合金研究

以混合Gd2O3-MgO为原料,在GdF3-LiF-BaF2-CaF2氟化物熔盐体系中研究一步法共电沉积制备了Gd-Mg中间合金,探讨了电解质成分、原料Gd2O3-MgO中Gd/(Gd+Mg)、电解温度等对电流效率的影响.研究表明,共电沉积得Gd-Mg中间合金以GdMg相存在,成分均匀;随电解质成分GdF3含量、原料Gd2O3-MgO中Gd/(Gd+Mg)、电解温度、电流密度的提高,电流效率均先升后降;当电解质GdF3含量为85wt%、原料Gd2O3-MgO中Gd/(Gd+Mg)为86wt%、电解温度为1 050℃、体电流密度0.10 A/cm3时,电流效率最高达到80%.

Mg-Cu-Ni-Gd非晶合金结构弛豫及力学性能

采用差示扫描热分析仪(DSC/DTA),X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了Mg-CH-Ni-Gd系非晶合金的结构弛豫以及力学性能,分析了Ni元素对Mg基非晶合金的结构弛豫和力学性能的影响.结果表明,Mg_(65)Cu(25)Gd_(10)非晶合金在305 K下保温180 s发生结构弛豫后,出现约1-2 nm的中程有序畴.采用Ni元素部分取代Cu元素,可提高合金抗结构弛豫能力和力学性能.

Mg-Gd-Y-Zr合金在773和823K热处理时的氧化行为

采用金相显微镜（OM）观察、X线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）等分析测试技术，研究Mg—Gd-Y-Zr合金在773和823K热处理时的氧化行为。研究结果表明：合金热处理后表面氧化物的主要成分为Y2O3和Zr2Gd2O7的混合物；合金在773K保温48h热处理后，表面被轻微氧化，显微组织与热处理前无明显差别；合金在823K保温48h热处理后表面氧化严重，形成较厚氧化层，氧化层中沿晶界分布有很多尺寸为5～10μm的方形及形状不规则粒子；合金在773K热处理时不需用保护气氛，而在823K热处理需用保护气氛。

Gd对Mg?Gd?Y?Sm?Zr系稀土镁合金显微组织和抗腐蚀性能的影响

采用失重法研究了不同含量的Gd对Mg-Gd-Y-Sm-Zr系稀土镁合金抗腐蚀性能的影响,利用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的显微组织及其腐蚀形貌,并对合金及其腐蚀产物进行了XRD分析。结果表明:经热处理后,Mg-Gd-Y-Sm-Zr系稀土镁合金主要由α-Mg基体和Mg5Gd和Mg24Y5析出相组成;随着Gd含量的增加,合金晶粒逐渐细化,析出相逐渐增多;合金的抗腐蚀性能随Gd含量的增加先减小后增大,其中Mg-12Gd-2Y-1Sm-0.5Zr合金的抗腐蚀性能最佳。

Mg-Gd-Y-Zr系耐热镁合金的研究进展

介绍了Mg-Gd-Y-Zr系合金中各元素的作用,阐述了合金的强化途径和机制、力学性能研究现状、热处理与时效析出行为,并对其发展前景进行了展望。

高应变速率下Mg-Gd-Y镁合金动态拉伸性能与失效行为

为了研究Mg—Gd—Y镁合金在高应变速率下的动态拉伸性能及失效机制，采用分离式Hopkinson拉杆（SHTB）装置在室温下且应变速率为1400～3000S。范围内对其进行了动态拉伸实验，并利用光学显微镜和扫描电子显微镜对动态拉伸后的镁合金试样进行了分析．结果表明，在动态拉伸载荷作用下，Mg—Gd—Y镁合金沿ED方向呈现连续屈服现象．应变速率增大后，Mg—Gd—Y镁合金具有正应变速率效应．在动态拉伸载荷作用下，Mg-Gd-Y镁合金的断口形貌呈解理断裂特征，镁合金的变形方式为孪生和滑移，且滑移为主要变形方式．

Nd添加结合热挤压制备Mg-Gd-Zr合金的力学性能

研究添加钕元素对挤压态Mg-9Gd-0.5Zr(质量分数,%)合金显微组织和力学性能的影响。在673 K下对Mg-9Gd-0.5Zr和Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr两种合金进行挤压。添加钕后,组织中被拉长的非动态再结晶晶粒消失,获得均匀分布的动态再结晶晶粒,晶粒尺寸为1.68μm。此外,在挤压态Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr合金中动态析出大量的纳米Mg5(Gd, Nd)颗粒,通过Orowan强化机制有效地提高合金的强度。细小的纳米颗粒通过阻碍形变能的释放为动态再结晶过程提供形核,进一步促进动态再结晶的进行。而且,动态再结晶晶粒具有弱织构,对塑性的提高起重要作用。因此,添加钕能够同时提高挤压态Mg-9Gd-0.5Zr合金的强度和伸长率。

Mg_(65)Cu_(25)Gd_(10)非晶合金的腐蚀行为

采用电化学方法研究了块体Mg65Cu25Gd10非晶合金在0.01mol/L,pH=13的NaCl溶液及0.1mol/L,pH=13的NaOH溶液中的腐蚀行为。在2种电解质溶液中,非晶合金样品的极化曲线具有明显的钝化区和较低的钝化电流密度。浸蚀样品的表面形貌和腐蚀产物采用SEM和EDS来表征。恒电位钝化后样品表面层化学信息运用DP-XPS来考察。结果表明,样品在NaOH溶液中形成致密少孔的钝化膜,而在含Cl离子的溶液中,样品表面钝化膜疏松且多孔,导致合金在含Cl离子的溶液中具有较低的耐蚀性。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在热处理中的组织演变和573K下的低周疲劳行为（英文）

使用带有高角环形暗场探测器的扫描透射电镜研究了Mg-2.1Gd-1.1Y-0.82Zn-0.11Zr合金的铸态组织特征,确认了由晶界向晶内延伸的层片状结构为γ′相的集合体;研究了时效峰值态的Mg-2.1Gd-1.1Y-0.82Zn-0.11Zr合金在总应变控制下的高温(573 K)低周疲劳测试中的力学响应和失效机制。在573 K下,合金在不同的总应变幅控制的循环加载中均表现出了循环软化的特征。扫描电镜的观察结果表明:微观裂纹优先在长周期有序相和基体的界面处形核,并沿基面扩展;分布于晶界处的、块状长周期有序相能抑制裂纹的穿晶扩展。