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。

双峰基面织构对Mg-2.6Nd-0.55Zn-0.5Zr合金弯曲应力及显微组织演变的影响

沿Mg-2.6Nd-0.55Zn-0.5Zr板材挤压方向(ED)和横向(TD)分别切取试样,研究双峰基面织构对其弯曲应力及显微组织演变的影响。结果显示,具有弱基面织构的ED试样比TD试样的弯曲应力低很多。这种各向异性是不同织构状态对变形机制及显微组织演变的作用所导致的。对于具有弱基面织构的ED试样,其主要的变形机制是基面滑移:内侧区域存在少量的{10■2}拉伸孪生,而外侧区域则是基面滑移和柱面滑移。相比之下,具有强基面织构的TD试样在内侧区域激活更多的{10■2}拉伸孪生,在外侧区域激活更多的柱面滑移。{10■2}拉伸孪生的激活一方面促使<0002>//压缩方向类型的织构增加,使内侧区域的织构角度限制在±30°范围内,另一方面减少高位错密度和低角度晶界的出现几率。{10■2}拉伸孪生的大量激活使TD试样保持高应变硬化能力,是该试样具有较高弯曲应力的根本原因。

Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE 1500热模拟机对Mg Nd Zn Zr稀土镁合金在温度为250～450℃、应变速率为0.002～0.100s-1、最大变形程度为60%的条件下,进行高温压缩模拟实验研究。分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了变形激活能和应力指数,并研究了在热压缩过程中组织的变化,为确定该稀土镁合金的挤压温度提供了实验依据。结果表明:合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而降低;合金的变形激活能在300～400℃内变化不大,而在400～450℃时增加很大;根据实验分析认为该稀土镁合金挤压温度定在350～400℃左右为宜;在350℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能:σb=275.5MPa,δ=13.5%。

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)。

铸态Mg-2Nd-0.2Zn-0.4Zr-xY镁合金组织及力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析(XRD)及力学性能测试等手段,研究不同含量稀土元素Y(4%,6%,8%,质量分数)对Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr镁合金铸态显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr镁合金中添加Y可以明显细化合金晶粒,其中加入6%Y时效果最佳;合金晶粒粒径由100μm细化至35μm。未添加稀土元素的Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4Zr铸态合金中主要存在Mg12Nd相;加入稀土元素Y后,Nd和Y分别以Mg41Nd5和Mg24Y5化合物形式存在,合金的力学性能得到提高。其中加入6%Y的合金综合力学性能最好,抗拉强度和屈服强度分别提高至245 MPa和150 MPa,而伸长率大幅提高至16%,较未加稀土元素Y的合金提高191%;当Y含量达到8%时,合金综合力学性能下降。

Mg-Nd-Zr-Zn合金的制备及钕对合金组织性能的影响

在RJ 2溶剂和Be的联合保护下制备了Mg Nd Zr Zn系合金。通过对合金组织的分析,以及Nd对组织性能影响的研究,试制出了Nd添加量合理的Mg Nd Zr Zn合金。经过测试,认为Nd添加量的增加提高了合金的250℃高温抗拉强度,当Nd添加量超过2.8%时,合金的高温强化作用不十分显著。Mg Nd Zr Zn合金在250℃时的拉伸断裂方式主要是韧性断裂。

固相再生Mg-Nd-Zn-Zr镁合金的时效强化

研究固相再生Mg-2.4Nd-0.4Zn-0.4Zr镁合金等温时效过程的析出强化行为。利用TEM、SEM对时效析出相的形态和断裂行为进行分析。结果表明:200℃、16 h时效时合金力学性能达到峰值,抗拉强度为294.5 MPa,伸长率为13.5%。此时,晶内弥散析出杆状β′亚稳相和片状β稳定相,使合金获得较高强度。在200℃、60 h过时效作用下,β′亚稳相原位长大成β稳定相,合金的强度下降,塑性上升;欠时效时合金以穿晶剪切断裂为主,峰时效时合金以穿晶韧窝和沿晶断裂为主,过时效时粗大的第二相对断裂过程有着较大的影响。

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。

Zr对Mg-Nd-Zr-Zn合金显微组织和力学性能的影响

在RJ—2溶剂和Be的联合保护下制备了Mg—Nd—Zr—Zn系合金,通过对合金显微组织的分析,以及Zr对显微组织及力学性能影响的研究,试制出了质量分数w_(Zr)合理的Mg—Nd—Zr—Zn合金。经过测试,认为当质量分数w_(Zr)小于0.8％时,w_(Zr)的增加提高了合金的250℃高温抗拉强度,但当w_(Zr)超过0.8％时,Zr对合金的强化作用有所降低。

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%。

微量Er对Mg-Nd-Zn-Zr合金显微组织与力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪、X射线衍射分析及力学性能测试,研究了稀土元素Er对Mg-Nd-Zn-Zr合金铸态显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Mg-Nd-Zn-Zr合金中添加0.5wt%Er后,元素Er主要以白色小颗粒形貌分布在晶间,合金达到峰值时效的时间更短,且有大量细小的相均匀析出,时效强化效果更好;加入Er后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到283.4、170.2 MPa和4%;在Mg-Nd-Zn-Zr-Er合金室温拉伸断口中有高度不一的解理台、撕裂棱和少量韧窝,韧窝中的颗粒物主要含Er、Nd,说明该合金具有较好的塑性;Er的加入并没有改变合金的断裂方式,两种合金时效态都以准解理断裂为主。

Mg-Zn-Zr-xNd镁合金的非枝晶组织演变

利用光学显微镜、SEM及EDS分别观察了不同Nd含量的Mg-6Zn-0.9Zr合金,讨论了微量稀土元素Nd在Mg-6Zn-0.9Zr合金中的存在形式、对组织及性能的作用影响机理;同时采用等温热处理法研究了Nd含量对Mg-Zn-Zr合金非枝晶组织的影响。结果表明:稀土元素Nd能够细化Mg-6Zn-0.9Zr合金的铸态组织,在加入Nd元素的合金中出现Mg41Nd5相;随着Nd含量的增加,合金的固相颗粒尺寸逐渐减小,圆整度显著提高,同时固相率明显降低,非枝晶组织主要包括球状及类似球状的初生固相颗粒,以及晶界处和包裹在初生颗粒间的共晶组织。

搅拌摩擦加工对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金动态变形行为的影响

采用不同工艺对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金进行了搅拌摩擦加工(FSP)处理,利用Hopkinson压杆对FSP处理前后的合金进行了冲击试验,探讨搅拌摩擦加工对该合金动态应力-应变行为及其应变率效应的影响。结果表明,FSP处理之后合金的显微组织因发生动态再结晶得到显著的细化,平均晶粒尺寸约由60μm减小至不足10μm。在高应变率冲击载荷下,合金母材的动态应力-应变行为表现出了明显的应变率强化效应,而FSP处理之后合金的动态应力-应变行为对应变率不敏感。这主要是由于经不同工艺FSP处理后,Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金产生的细晶强化及细小、弥散的沉淀相强化,大大提高了合金的变形抗力。

Mg-5.52Zn-1.73Nd-0.71Cd-0.5Zr镁合金的热变形组织和力学性能

采用Gleeble-1500热模拟机研究Mg-Zn-Nd-Cd-Zr合金在温度为300～420℃、应变速率为0.001～1 s-1、最大变形程度为80%的条件下的高温变形行为。采用光学显微镜及透射电镜研究Mg-Zn-Nd-Cd-Zr镁合金在不同压缩变形条件下的组织形貌特征。结果表明:在实验条件下,合金的流变应力-应变曲线属于动态再结晶类型。合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而降低。实验分析认为该镁合金挤压温度定在340～380℃左右为宜;在360℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能。抗拉强度(σb)为310 MPa,屈服强度(σ0.2)为290 MPa,伸长率(δ)为16%。

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。

Mg-Y-Nd-Zr-Zn铸造镁合金组织与性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr-Zn镁合金的显微组织演变和力学性能。方法采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了Mg-Y-Nd-Zr-Zn镁合金铸态及T6态的组织和性能。结果 Mg-Y-Nd-Zr-Zn铸态合金组织由含Y的镁基固溶体、网状富稀土的共晶相和颗粒状的Zr单质组成;经525℃×10 h+200℃×16 h处理后,晶界网状第二相消失,细小的Mg-RE金属间化合物从基体中析出,弥散分布于晶界及晶内。结论 T6处理后,Mg-Y-Nd-Zr-Zn合金力学性能显著提高,抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率分别为306 MPa,230 MPa和3.5%。

Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金组织分析

采用XRD、DTA、OM和TEM研究Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态和热处理后的相组成、相变温度、微观组织。研究表明:Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态组织析出相主要是分布在晶界的块状Mg12Nd稀土化合物,只有少量的片状和粒状Mg12Nd相分布在晶界和晶内;T6处理后Mg12Nd以相互交叉的片状形式团簇状分布在基体中,形成方式为点状析出相聚集而成。

Er对Mg-Nd-Zn-Zr合金时效态组织和腐蚀性能的影响

采用X线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析测试方法研究Er对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金时效态组织和腐蚀性能的影响,研究结果表明:添加0.5%(质量分数)Er元素并没有改变NZ30K合金峰时效析出相的种类,2种合金在200℃时达到峰时效都是因为基体里析出大量弥散分布的β″相,起到第二相强化的作用,β″相具有密排六方DO19结构,其与基体的取向关系为Mg[2423]β·//[2423]α-Mg,(1010)β·//(1010)α-Mg;由于细小的β″强化相的弥散分布,2种合金时效态表面由紧凑和均匀分布的细长条状颗粒组成,主要为Mg(OH)2,NZ30K-Er合金时效态的腐蚀产物膜更致密,所以NZ30K-Er合金时效态的耐腐蚀性能好于NZ30K合金时效态的耐腐蚀性能;NZ30K合金时效态具有优良的耐腐蚀性能,在5%的NaCl溶液中,其腐蚀电流密度仅为8.012μA/cm2,腐蚀质量损失速率仅为0.243 mg/(cm2·d)。

Mg-Nd-Zn-Zr合金光谱分析样品的制备过程研究

采用半连续铸造技术和挤压技术制备出Mg-Nd-Zn-Zr合金光谱分析样品。通过五家单位协作定值,初步得出光谱分析样品的标准值和标准偏差,考察了光谱分析样品的均匀性,并且绘制出Nd、Zn和Zr元素的工作曲线,为以后Mg-Nd-Zn-Zr合金光谱标准样品的开发奠定了基础。

挤压变形Mg一4Zn一xNd—O．5Zr合金的组织与性能

本文研究了分别加入0．5％、1．0％和1．5％Nd的挤压变形Mg一4Zn—O．5Zr合金经T5、T6热处理后的显微组织、拉伸性能和断裂行为，探讨了热处理对合金的组织与性能的影响。结果表明：晶粒尺寸按T6态、挤压态和T5态的顺序依次减小。三种舍金的拉伸性能均随Nd含量增加呈先升后降的趋势。T6处理使合金的拉伸性能降低，T5处理则有效地提高了合金的拉伸性能。