砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸,并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现,VW93合金的自由收缩系数为1.96%,受阻收缩系数随γ的增大而线性减小,此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。

Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金的热变形行为及热加工图

通过熔炼铸造制备了Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金,经均匀化处理(525℃×6 h)后,随后在变形温度为360~480℃、应变速率为0.01~1 s^(-1)条件下对其进行了热压缩实验,确定了合金发生动态再结晶时峰值应变和临界应变的关系,计算了合金的热变形激活能,构建并分析了合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在热变形过程中合金有明显动态再结晶行为,其发生动态再结晶的峰值应变几乎都是临界应变的2.21倍,且合金的流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而升高;采用热变形本构方程计算的合金热变形激活能Q为240.039 kJ/mol;合金的最佳加工区间为变形温度为420~480℃、应变速率为0.01~0.049 s^(-1),该区间内的能量耗散率η>30%且不发生失稳。

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

时效时间对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金力学性能的影响

选取了在工程实践中有广泛应用的Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金,在225℃下对合金进行了时效处理,研究了时效时间对合金力学性能的影响。结果表明：在6、8、10、12、14、16 h时效时效范围,合金的硬度、抗拉强度和屈服强度在12 h处理之后达到最大值。

净化及浇注工艺因素对Mg-Gd-Y-Zr合金流动性的影响

研究了JDMJ、JDMJ+5%YCl3和JDMJ+10%YCl3精炼剂、浇注温度以及覆膜砂型和金属型对Mg-10Gd-3Y-Zr合金流动性的影响。研究结果表明,JDMJ+5%YCl3精炼剂能显著提高合金的流动性,相对无熔剂精炼,金属型流动性试样的长度由780mm增加至1270mm。合金的流动性随浇注温度的升高而提高,当浇注温度由690℃升高到770℃时,金属型流动性试样的长度由595mm增加至995mm。研究结果还表明,覆膜砂型更有利于提高合金的流动性。

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。

热轧及退火处理对Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金显微组织及抗压强度的影响

为了探究Mg-10Gd-3Y-0.3Zr高温热轧及退火处理对合金显微组织及抗压强度的影响,文中利用光学金相显微镜观察高温轧制板材的显微组织,分析晶粒尺寸大小和动态再结晶程度.研究结果表明:随着变形量增加,晶粒尺寸显著减小,当下压量为60%时晶粒尺寸大小均匀,约为60μm,孪晶密度高;下压量达到60%之前,晶粒粗大,孪晶密度低,超过60%之后,再结晶晶粒逐步取代变形晶粒,晶粒尺寸减小,孪晶几乎消失.退火处理能够显著提高轧制板材的抗压强度,其中175℃×3h退火处理后强化效果明显,抗压强度达到424MPa,退火温度超过175℃后,强化效果开始减弱.

Mg-10Gd-3Sm-1Zn-0.5Zr合金热压缩变形行为及加工图

采用熔炼铸造法制备了Mg-10Gd-3Sm-1Zn-0.5Zr合金,对合金均匀化处理后进行热压缩实验,研究了合金在温度623~773 K、应变速率0.002~1 s^(-1)、最大变形量70%条件下的热变形行为,计算了合金的热变形激活能,建立了合金的热压缩变形本构方程和热加工图并进行了分析。结果表明:当温度从623 K提高到723 K,应变速率为0.01 s^(-1)时,峰值应力从194.89 MPa降为71.59 MPa。当温度为723 K,应变速率从1 s^(-1)降低到0.01 s^(-1)时,峰值应力从127.49 MPa下降到71.56 MPa;经计算,合金的热变形激活能为290.45 kJ·mol^(-1);合金最优加工工艺为:温度623~773 K,应变速率0.002~0.007 s^(-1),合金存在一个热加工失稳区:温度658~758 K,应变速率0.08~1 s^(-1),热加工时应避开此区域。

不同热处理下Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金拉伸力学性能统计分析

在不同热处理工艺参数下研究了Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金力学性能的统计学变化规律。结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在高温服役时拉伸力学性能的稳定性变差。525℃×12 h+225℃×14 h处理工艺比525℃×12 h+250℃×12 h处理工艺更能使合金满足性能要求。

Zn对Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩行为的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0%-2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,对其固溶处理后进行热压缩试验,研究合金在温度350-500℃,应变速率0.002-1s^(-1),最大变形量70%条件下的热变形行为,计算了其热变形激活能,建立了合金的热压缩变形本构方程和热加工图并进行了分析。结果表明:加入Zn元素后,合金的峰值应力先升高后减小,加入1%Zn元素的峰值应力最高;未添加Zn的合金的热激活能为256.87 kJ/mol,加入1%Zn后合金的热激活能为290.45 kJ/mol;添加Zn元素后,合金的热加工图失稳区减小,可加工面积增大,高温时热压缩的组织更加细小均匀。

挤压态Mg-10Gd-3Y合金动态维氏硬度的研究

研究了挤压态Mg-10Gd-3Y合金的动态维氏硬度,分析了压痕周围的微观组织,并与静态维氏硬度值进行对比。结果表明:挤压态Mg-10Gd-3Y合金动态维氏硬度高于静态维氏硬度,表现出明显的应变率正效应,并且其动态维氏硬度随应变量的增加出现一个极大值,压痕周围出现孪晶组织,随应变量的增加孪晶数量减少。

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773 K,应变速率为0.001～1 s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图。结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36 kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773 K,应变速率为0.1 s-1左右的区域,和变形温度小于750 K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773 K,应变速率为0.001～0.01 s-1。

熔剂净化对Mg-Gd-Y-Zr合金流动性的影响

研究了RJ-6、RJ-6+5%GdCl3、RJ-6+5%YCl3以及JDMJ+X%GdCl3、JDMJ+X%YCl3熔剂精炼对Mg-10Gd-3Y-Zr合金流动性的影响,并采用了定量分析方法对精炼后的流动性试样进行夹杂物分析。试验结果表明:JDMJ+5%YCl3精炼剂和RJ-6+5%GdCl3精炼剂能显著提高合金的流动性,相对无熔剂精炼,流动性试样长度分别由780mm增加至1270mm和1113mm。夹杂物分析结果表明:JDMJ+5%YCl3精炼剂和RJ-6+5%GdCl3精炼剂能有效去除合金中的夹杂物,降低熔体的粘度,显著提高合金流动性。

Mg-Gd-Y-Zr合金的热裂性能

分别采用约束热裂棒法、热裂环法以及热裂综合测试系统来评定Mg-10Gd-3Y-Zr合金的热裂倾向性,并与常用AZ91D镁合金的热裂性能进行了比较。研究发现,Mg-10Gd-3Y-Zr合金和AZ91D合金的热裂倾向性为:约束热裂棒法评定的热裂倾向系数分别为8和32,热裂综合测试系统测定其抗热裂力分别约为340N和40N,热裂环法测定Mg-10Gd-3Y-Zr合金和AZ91D合金的临界断裂直径分别为53mm和48mm。试验结果表明,Mg-10Gd-3Y-Zr合金的热裂倾向性低于AZ91D合金的热裂倾向性。

Effect of heat treatment on microstructures and mechanical properties of sand-cast Mg-10Gd-3Y-0.5Zr magnesium alloy

The microstructure, mechanical properties and fracture behavior of sand-cast Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy （mass fraction,%） under T6 condition （air cooling after solid solution and then aging heat treatment） were investigated. The optimum T6 heat treatments for sand-cast Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy are （525 ℃, 12 h＋225 ℃, 14 h） and （525 ℃, 12 h＋250 ℃, 12 h） according to age hardening curve and mechanical properties, respectively. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation of the Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy treated by the two optimum T6 processes are 339.9 MPa, 251.6 MPa, 1.5%and 359.6 MPa, 247.3 MPa, 2.7%, respectively. The tensile fracture mode of peak-aged Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy is transgranular quasi-cleavage fracture.

二次挤压对Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金显微组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究二次挤压对Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金显微组织及力学性能的影响。研究表明:该合金经二次挤压后,晶粒尺寸细化至6μm,提高细晶强化效果;粗大Mg5Gd1-xYx相增多,降低固溶强化效果;{0002}基面织构的减弱降低织构强化效果;在三者的综合作用下,合金经二次挤压后,强度有所降低,但伸长率却大幅度提高,达到20.5%,较一次挤压态合金的伸长率提高107.1%;一次挤压态合金的断裂方式是以解理断裂为主的混合断裂,二次挤压态合金的断裂方式为韧性断裂。

热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM,XRD和力学拉伸实验,研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相和Mg41Sm5相的粗大枝晶组成,经过固溶和时效处理后,时效析出了Mg24Y5相,Mg5Gd相演变为Mg3Gd相,固溶时效态合金纳米尺寸的长条状相的脱溶析出可有效强化合金。合金在不同状态下的室温抗拉强度为:铸态219.4 MPa、固溶态224.0 MPa和时效态299.8 MPa。

Mg-15Gd-3Y挤压合金的时效强化

研究时效处理对挤压态Mg-15Gd-3Y合金显微硬度及力学性能的影响,采用透射电镜对时效析出相的形态进行分析。结果表明:225℃、14h时效时合金获得最高硬度,为135HV,此时,晶内弥散析出许多纳米β′亚稳相,且与基体有着良好的共格匹配性,使合金获得较高强度和硬度,同时塑性降低;在225℃、70h过时效作用下,纳米β′亚稳相原位长大成β稳定相,且与基体失去共格匹配性,降低合金的强度和硬度,同时塑性有所回升;合金的最高强度出现在200℃、100h时效处,此时,抗拉强度达到446.67MPa,合金中的β′亚稳相呈蠕虫状,沿亚晶界分布,有效地阻碍亚晶界和位错的运动,从而强化合金。

熔体处理对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金组织的影响

通过重力铸造法制备了Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn合金熔体,采用机械振动、机械搅拌、超声波不同方式对合金熔体进行了处理。研究了熔体处理对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn合金微观组织的影响。结果表明:不同方式处理的合金熔体,合金晶粒都得到了细化,第二相分布弥散。超声波处理后铸造缺陷消失。

Influence of cooling rate on solidification behavior of sand-cast Mg-10Gd-3Y-0.4Zr alloy

The effect of the cooling rate ranging from 1.4 °C/s to 3.5 °C/s on the solidification behavior of the sand-cast Mg?10Gd?3Y?0.4Zr alloy was studied by computer aided cooling curve analysis (CA-CCA). With the increase in cooling rate, the nucleation temperature (Tα,N) increases from 634.8 °C to 636.3 °C, the minimum temperature (Tα,Min) decreases from 631.9 °C to 630.7 °C, the nucleation undercooling (ΔTN) increases from 2.9 °C to 5.6 °C, the beginning temperature of the eutectic reaction (Teut,N) increases, the time of the eutectic reaction shortens, solidus temperature decreases from 546.0 °C to 541.4 °C, and solidification temperature range (ΔTS) increases by 6.1 °C. The increased nucleation rate (N&) is supposed to be the main reason for the increased?TN. Increased value (Teut,N?Teut,G) and shortened time of the eutectic reaction cause the change in the volume fraction and morphology of the second phase.