Mg-Gd-Nd-Zr镁合金热变形过程中的动态再结晶研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对Mg-Gd-Nd-Zr镁合金进行了热压缩试验,热压缩温度为350~500℃,应变速率为0.003~1 s^(-1),应变为0.7。通过光学显微镜和透射电镜,并基于加工硬化率,研究了合金热变形过程中的动态再结晶行为。研究结果表明,合金热变形过程中呈现出典型的动态再结晶特征,并表现出明显的温度和应变速率敏感性。热压缩温度的升高和应变速率的降低,有利于动态再结晶。再结晶包含晶界弓弯形核,连续动态再结晶和第二相诱发形核三种机制。随着变形速率的增大以及温度的降低,合金的动态再结晶临界应变增大,且临界应变模型为ε_(c)=3.061×10^(-6)×Z^(0.2482)。

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。

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)。

Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金热变形行为

通过差热分析、X射线衍射、金相显微镜等手段分析了Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金的微观组织,结合差热分析结果以及金相显微组织,得出在550℃均匀化热处理6h以上能够使大部分合金元素固溶。采用GLEEBLE-1500热模拟实验机对Mg-Y-Nd-Gd-Zr稀土镁合金在温度为250-450℃、应变速率为0.002-1s-1、最大变形程度为50%的条件下,进行了热压缩实验研究。结果表明：材料流变应力行为和显微组织受到变形温度和变形速率的严重影响,可以用Zener-Hollomon参数的幂指数形式进行描述,计算出变形激活能为223.69kJ.mol-1。合金的峰值流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;变形激活能随应变速率的增大而增大。

电参数对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr镁合金微弧氧化膜的影响

针对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr高强耐热镁合金,采用微弧氧化工艺制备了表面防护层,研究了电流密度、电压、频率以及占空比等电参数对膜层厚度及形态的影响规律.研究表明,电压对氧化膜厚度影响显著,电流密度对氧化膜厚度有影响但不显著,占空比和频率对氧化膜厚度影响较小.随着电流及电压的增加,膜层表面微孔的尺寸逐渐增大;随频率和占空比的增加,膜层表面微孔的尺寸先增大后减小.

Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金铸造组织与力学性能

采用正交试验方法,通过砂型铸造制备9种不同成分的Mg-Nd-Gd-Zn-Zr系镁合金。研究该系列镁合金的铸造组织和室温力学性能,并通过对力学性能试验数据的分析,研究主要合金化稀土元素Gd和Nd的作用。研究发现:该系列镁合金铸态组织为α-Mg基体和Mg12Nd化合物。经过固溶处理后,铸态组织中晶界上的化合物大部分溶入基体,但在晶界上还有一些颗粒状的化合物。Gd含量越高,合金的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率就越高。Nd含量越高,抗拉强度和屈服强度也越好,但延伸率在Nd含量超过2水平(2.85%)后会降低。抗拉强度和屈服强度受Nd含量的影响最大,Gd含量的影响次之。Zn含量越高屈服强度越高,但抗拉强度和延伸率降低,其中延伸率受Zn含量的影响最大。

挤压铸造Mg-Nd-Gd-Zn-Zr稀土镁合金的显微组织和力学性能

采用砂型铸造和挤压铸造法制备了低稀土含量(低于4%)Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金,并对铸态、T6处理态镁合金的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:砂型铸造镁合金晶粒粗大,力学性能较低;挤压铸造镁合金的晶粒细小、组织致密,并且气孔、疏松等缺陷较少,拉伸强度比砂型铸造镁合金要高12.9%;经T6处理后,挤压铸造镁合金的拉伸强度提高了27.5%。

镁稀土合金Mg-Gd-Y-Zr及Mg-Nd-Zn-Zr的强流脉冲电子束表面改性研究

采用强流脉冲电子束技术对Mg-Gd-Y-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr两种镁稀土合金进行表面改性处理,并研究了处理后镁合金表层的相组成、形貌和性能变化。结果表明:Mg-Gd-Y-Zr合金经脉冲电子束处理后表层的Mg5Gd转变为Mg3Gd,而Mg-Nd-Zn-Zr合金表层的Mg12Nd相消失形成过饱和固溶体。两种稀土镁合金经脉冲电子束处理后均发生熔化和部分汽化,在快速凝固后表面形成波状形貌,且表面生成大量孪晶。脉冲电子束处理使得两种镁合金表面硬度显著提高。在模拟体液中的腐蚀测试结果显示,上述合金经强流脉冲电子束表面处理后自腐蚀电位均提高,但腐蚀电流密度有所增加。脉冲电子束处理后镁稀土合金表面组织成分均匀化、晶粒细化,稀土元素在镁中的固溶以及缺陷的生成导致表层硬度的提高和耐腐蚀性的改变。

热处理对Mg-Nd-Gd-Zr稀土镁合金组织与性能的影响

研究了热处理工艺对Mg-Nd-Gd-Zr镁合金组织与性能的影响。结果表明,采用适当的热处理可细化镁合金的显微组织,并改善镁合金的力学性能。该合金优化的热处理工艺为530℃×2h空冷后再200℃×2h时效,在此热处理制度下,合金获得优良的综合力学性能,显微硬度达到93.4HV,抗拉强度达到187MPa。

Mg-Gd-Y-Nd-Zr稀土镁合金多方向锻造研究

通过金相观察及性能测试研究了Mg-Gd-Y-Nd-Zr稀土镁合金多方向锻造显微组织和力学性能。结果表明:铸态合金组织不均匀,成分偏析严重,力学性能差,经均匀化处理后,大部分共晶组织被分解;经多方向锻造后,合金发生动态再结晶,硬度和抗拉强度显著升高。

分级均匀化对稀土镁合金Mg-Gd-Y-Nd-Zr组织和力学性能的影响

通过金相分析和拉伸试验等试验方法,分析了分级均匀化(第一级均匀化温度325℃,第二级均匀化530℃)制度对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织和力学性能的影响。结果表明,在分级均匀化处理制度中325℃×12 h+530℃×12h,这种处理不仅保证了共晶相的完全溶解,晶粒只有少许粗化的同时,拥有比单级均匀化更高的力学性能,拉伸屈服强度达到197.3 MPa,伸长率为3.42%。

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.

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-Y-Nd-Gd-Zr合金的热变形和加工图

采用GLEEBLE-1500热模拟实验机对Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金在变形温度为523～723K、应变速率为0.002～1.000s-1、最大变形程度为50%的条件下,进行了高温压缩试验研究。采用指数关系式描述了合金在热变形过程中的稳态流变应力。利用动态材料模型构建了热加工图,结合组织观察结果认为,该合金在变形温度为673K、应变速率为1.000s-1时功率耗散效率达到峰值0.36,因此,中温高应变速率区域为最佳加工性能区域。要想获得较大范围的最佳加工性能区域,应采用多道次小变形量进行加工。

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。

析出相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金室温压缩行为的影响

采用金相观察、硬度测试、扫描电镜观察、透射电镜观察及室温压缩等手段,研究了时效析出相对Mg-5.5Gd-3.0Y-1.0Nd-1.0Zr合金挤压棒材室温压缩性能的影响。结果表明:该合金具有优异的抗压性能,经225℃/12h时效处理后,合金的抗压强度可达490 MPa,屈服强度可达325 MPa,总压缩应变为8.9%,优异的抗压强度主要归因于合金中与基体呈半共格关系的析出相β′;随着时效程度的进一步增加,合金进入过时效状态,在300℃下时效8h后,合金中析出尺寸达微米级的平衡相β,并在晶界处形成宽度约2 μm的无沉淀析出带,使合金的强化效果减弱;断口分析表明,不同时效状态合金均以解理断裂为主,并在解理面之间以少量韧窝进行连接。

Ce元素对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织与热变形行为的影响

采用Gleeble1500D热模拟机,对Mg-5.5Gd-4.5Y-1Nd-xCe-1Zr(x=0和0.2%,质量分数)合金进行热压缩变形实验(实验温度为375～525℃,应变速率为0.01、0.1和1s1,最大变形量为50%),并对合金的塑性变形行为以及变形后的组织进行研究。研究结果表明:合金在变形温度为375℃、应变速率为0.01s1条件下开始发生动态再结晶;随着变形温度的升高或应变速率的降低,再结晶体积分数逐渐增加,再结晶晶粒粒径逐渐变大;添加Ce元素可提高再结晶体积分数,减小再结晶晶粒粒径;固溶过程中出现的"椭球状"Mg12Ce粒子对再结晶有粒子激发形核(PSN)作用;这2种合金在375～525℃下的变形表观激活能分别为191和212kJ/mol。

热处理工艺对Mg-Nd-Gd-Zn稀土镁合金组织与性能的影响

研究了热处理工艺对Mg-Nd-Gd-Zn镁合金性能的影响。结果表明,采用适当的热处理工艺可细化镁合金的显微组织,并改善镁合金的机械性能。在200℃/2h热处理,会提高合金硬度;在热处理工艺为530℃×2 h空冷或淬火后再热处理200℃×2 h的情况下,合金的显微硬度与抗拉强度显著提高。