轧制变形量对Mg-12Li-3AlSi合金组织和性能的影响

研究不同轧制变形量对Mg-12Li-3AlSi合金板材组织和性能的影响规律。结果表明,随着轧制变形量的增加,合金的抗拉强度明显增加,伸长率先增后减,总轧制变形量控制在85%～90%之间可获得综合力学性能优良的合金。

固溶时效对Mg-12Li-3Al-xNd合金组织和硬度的影响

为了改善Mg-12Li-3Al合金的力学性能,制备了Mg-12Li-3Al-xNd合金,并对其进行了固溶+自然时效处理。结果表明,Mg-12Li-3Al-xNd合金的铸态组织为单相β(Li),并且含有Al4Li9、MgLiAl_2、Al Li等相,随着Nd含量的增加,Al-Nd金属间化合物由针状Al_(11)Nd_3变为颗粒状Al_2Nd;该合金经过固溶+自然时效处理后在晶界附近析出强化相MgLiAl_2,Al_2Nd的形态由颗粒状变为椭球状,并且铸态下生成的Al Li平衡相完全固溶到β(Li)基体中。此外,稀土元素Nd延缓了Mg-12Li-3Al-xNd合金的过时效析出效应,MgLiAl_2析出相与母相的错配度较大,有较强的硬化效应,有利于合金在室温保持较好的稳定性。因此,固溶+自然时效处理提高了Mg-12Li-3Al-xNd合金的硬度。

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。

Sr对Mg-9Li-3Al合金显微组织及高温力学性能的影响

试验研究了Sr对Mg-9Li-3Al合金挤压态显微组织和高温力学性能的影响。通过显微观察可知,元素Sr富集在晶界处以Al4Sr化合物的形式存在,并对Mg-9Li-3Al合金中α相具有良好的细化作用。在373 K温度下进行拉伸试验的结果表明,当Sr含量为2.5%时合金强度达到183.7 MPa,但伸长率有所下降。一方面由于Sr在晶界处的吸附作用使晶粒细化;另一方面Al4Sr相提高了合金的强度和耐热性能,但大量Al4Sr的存在会割裂基体,使强度降低。

单β相镁锂合金Mg-11Li-3Al-0.4Y中温拉伸行为

采用熔铸、大变形轧制及退火等工艺制备厚度为1 mm的Mg-11Li-3Al-0.4Y合金板材,结合扫描电子显微镜、高温拉伸试验机等实验方法,研究合金在温度范围为50~200℃和应变速率范围为0.001~0.1 s-1的中温变形行为、再结晶行为和组织性能。在Arrhenius双曲正弦型方程的基础上构建适用于单β相含稀土镁锂合金的塑性变形本构方程。研究结果表明:对于单β相Mg-11Li-3Al-0.4Y合金,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,且真应力-真应变曲线中的锯齿波符合动态应变时效中的Portevin-Le Chatelier效应,这是首次在单β相Mg-Li-Al合金中观察到Portevin-Le Chatelier效应。结合断口分析,发现热轧合金板材在中温拉伸过程中,随着温度的升高,合金拉伸断裂方式由较低温度时的准解理断裂转变为较高温度下的韧窝断裂。

热处理对挤压变形Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金力学性能及显微组织的影响

采用硬度检测、拉伸力学性能测试、金相、扫描及透射电镜观察等方法,研究了挤压态Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金经T4、T5和T6热处理后显微组织及力学性能的变化。结果表明:挤压态合金宜采用T5热处理。经T5热处理后,合金的屈服强度、抗拉强度分别达到372、403MPa,远高于T4、T6处理的,其原因在于T5热处理后合金中存在大量棱镜片状第二相。T6热处理时,虽然合金的时效强化效果优于T5态合金,但晶粒长大严重降低了合金的力学性能。

Ca对Mg-5Li-3Al-2Zn合金组织和力学性能的影响

实验研究了添加1%、2%、3%、6%Ca对Mg-5Li-3Al-2Zn合金组织和性能的影响。通过观察显微组织,利用XRD和EDS分析组织成分可知,添加适量的Ca可细化晶粒,Ca主要富集在晶界处,当Ca加入量超过2%时,与Al形成Al_2Ca金属间化合物,Al_2Ca较多时,对基体的割裂作用较强。室温拉伸试验结果表明,添加2%Ca,强度和塑性同时提高,继续增加Ca含量,合金的力学性能下降。

退火工艺对Mg-8Li-3Al-1Y镁锂合金组织和力学性能的影响

本文对冷轧态Mg-8Li-3Al-1Y镁锂合金进行了不同的退火工艺试验,并对不同退火工艺试验后的试样进行了显微组织观察和室温拉伸试验。结果表明,在退火处理过程中发生静态再结晶和α相球化行为,在360℃退火100 min时,合金发生了脱锂现象。同时得到了最佳的退火工艺制度为360℃×70 min,此时屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为216.29 MPa、182.66 MPa和21.05%。

Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金的二次挤压热变形行为

采用Gleeble-1500型热模拟机在变形温度为360~480℃、应变速率为0.01~10 s-1、真应变为0~0.7的条件下,研究Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金二次挤压过程的热变形行为,获得其热变形工艺参数,并分析热变形后的显微组织。结果表明:合金的峰值应力随应变速率的增大而提高,随应变温度的升高而降低;在变形温度、应变速率相同的情况下,一次热模拟的峰值应力均大于二次热模拟(450℃,10 s^(-1)除外);合金二次挤压过程的流变应力可以采用含Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数形式来描述;由于二次热模拟试样中位错及晶界运动增强,使二次热模拟的激活能(Q)、应力指数(n)均小于一次热模拟的相应参数,导致二次挤压较一次挤压容易发生再结晶。

热处理对Mg-8Li-4Zn-3Y合金组织和性能的影响

采用锂盐熔剂保护法熔铸Mg-8Li-4Zn-3Y合金,并对合金进行T4固溶和T6固溶+时效热处理,探讨了热处理对Mg-8Li-4Zn-3Y合金组织及硬度的影响。结果表明,T4固溶后,组织中的强化相减少,α-Mg相晶粒尺寸增大,形貌亦变得不规则,合金的硬度下降;再经过T5时效后,组织中又析出一些强化相颗粒,合金的硬度有一定程度的提高。压缩过程中,Mg-8Li-4Zn-3Y合金试样均呈鼓形后开裂,且均呈45°的剪切断裂。

基于数学模型的Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金热变形行为研究

建立了Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金在不同热变形条件下的本构方程,并研究了热变形条件对材料显微组织的影响。结果表明,热变形过程中合金的流变应力与变形速率和变形温度之间的关系可以用本构方程Z=9.23×1011×[sinh(0.002 472 52σ)]3.75描述。材料变形过程中的稳态流变应力可以用双曲正弦函数描述。在高温低应变速率下,当三角晶界处应力集中的速率大于晶界扩散和滑移速率时,将产生裂纹。裂纹不断萌生扩展,最终导致材料失稳。

晶粒尺寸、变形温度和应变率对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr合金力学性能的影响

通过对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr合金进行单向拉伸试验,检验晶粒尺寸、温度和应变率对合金力学性能的影响。通过退火处理可以获得不同晶粒尺寸((9.63±0.69)～(94.24±2.41)μm)的试样,拉伸温度分别为20℃、-25℃和-50℃。当温度足够低时,塑性变形由滑移主导的变形方式向孪生主导过渡;同样的情况可在晶粒尺寸变大时发生。变形机制的转变导致Hall-Petch关系中斜率的变化。采用Zener-Hollomon参量来描述温度、应变率对孪生的综合影响。实验结果表明,随着Z参量的变大,孪生发生率增大;当Z值足够大时,变形机制发生转变。

超声处理对铸态Mg-12Gd-3Y-0.8Zr-0.5Zn合金微观组织及力学性能的影响

为研究不同超声功率对铸态Mg-12Gd-3Y-0.8Zr-0.5Zn合金的显微组织及力学性能的影响,文中通过对Mg-12Gd-3Y-0.8Zr-0.5Zn合金在730℃熔体保温条件下进行超声处理(超声功率分别为0,700,1000,1500,2000 W),采用X射线衍射仪分析材料的物相组成,利用金相显微镜和扫描电镜研究超声波对稀土镁合金组织形貌的影响,采用拉伸实验及布氏硬度计对合金进行了力学性能测试并观察合金的断口形貌。研究结果表明:随着超声功率的增加,合金的α-Mg相细化明显,富镁第二相呈点状弥散分布于晶界处;合金的α-Mg和第二相细化程度先增强后降低,合金的抗拉强度与硬度值均先增大后减小。当超声功率为1000 W时,合金的细化效果最佳,达到24.67μm,与未超声合金相比减小了31.22%,其综合力学性能最好,抗拉强度为243.4 MPa,硬度值为71.42 HB。对比拉伸断口可知,超声处理前后的合金断口均为解理脆性断裂,经1000 W超声处理后,断口解理面显著减少。

冷轧及退火工艺对Mg-11Li-3Al-0.4Ca合金力学性能和腐蚀行为的影响

以Mg-11Li-3Al-0.4Ca合金为研究对象,采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉伸机、电化学工作站等检验手段,研究了冷轧变形及后续退火热处理对该合金组织、性能和腐蚀行为的影响。结果表明:Mg-11Li-3Al-0.4Ca合金主要由β-Li、MgLi_(2)Al、AlLi、(MgAl)_(2)Ca相组成;当以40%、60%、80%的变形量冷轧时,合金的抗拉强度逐渐升高,但伸长率稍有下降;经后续200℃、350℃退火处理后发生了再结晶,使塑性得到改善;合金的耐腐蚀性能随冷轧变形量的增加和退火温度的提高而得到改善;经350℃退火后合金的腐蚀电位最正,腐蚀电流密度最小,阻抗值最大,耐腐蚀性能最佳。

Mg-11Li-3Al-0.5RE合金在酸性NaCl溶液中腐蚀特性研究

为研究Mg-11Li-3Al-0.5RE合金在酸性NaCl溶液中的腐蚀特点,采用静态失重法和电化学方法对合金的腐蚀行为进行测试,并用SEM、XRD分别分析了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果表明:在酸性NaCl溶液中,随着Cl-含量的升高,合金的平均腐蚀速率增大,腐蚀电位负移,体系中Rsol、Rt、Rf减小,腐蚀越严重;pH值减小时,合金的腐蚀电流增大,线性极化电阻减小,加快了腐蚀的进行。在酸性环境中,Mg-11Li-3Al-0.5RE合金腐蚀后形成较大、较深的蚀坑,腐蚀产物主要为Mg(OH)2和Al2O3。

Mg-11Li-3Al-0.5RE合金在碱性NaCl溶液中的腐蚀特性

用静态失重法、动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱等方法研究了Mg-11Li-3Al-0.5RE合金在碱性NaCl溶液中的腐蚀行为,结果表明:在碱性NaCl溶液中,随着Cl^-浓度的升高,合金的平均腐蚀速率增大,腐蚀电流增大,体系中R_(sol)、R_t、R_f减小,腐蚀严重;当溶液的碱性增强时,合金的点蚀电位正移,表面膜钝化作用增强,R_f提高,同时R_t和R_(sol)增大,减缓了腐蚀的进行;在合金表面生成的腐蚀产物主要成分为Mg(OH)_2、Al_2O_3和Li_2O_2;Mg-11Li-3Al-0.5RE合金的腐蚀以点蚀为主,逐渐向基体内部和四周扩大,形成较深的蚀坑.

Mg-3Li-1Ce合金的组织与力学性能

通过微合金化法制备了Mg-3Li-1Ce合金,研究轧制态和不同退火态下合金的微观组织和力学性能。结果表明,Mg-3Li-1Ce合金中弥散分布在晶粒内部的点状或者球状析出相为Mg12Ce相。经350℃退火1 h后,合金具有良好的强度与塑性。

搅拌摩擦加工处理对Mg-3Li-1Y合金组织与性能的影响

控制不同的工件进给速度与搅拌头旋转速度对Mg-3Li-1Y合金进行搅拌摩擦加工处理。结合合金显微组织分析与拉伸试验,研究搅拌摩擦加工工艺对Mg-3Li-1Y合金组织与性能的影响。试验结果表明,通过搅拌摩擦加工处理,Mg-3Li-1Y合金的显微组织明显细化并且力学性能明显提高。在工件进给速度相同时,搅拌头旋转速度越低,晶粒越细小;在搅拌头旋转速度相同时,工件进给速度越快,晶粒越细小。当搅拌头旋转速度U=400 r/min,进给速度V=150 mm/min时,Mg-3Li-1Y合金有最好的力学性能和晶粒细化效果。

热处理工艺对挤压态Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金耐腐蚀性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析、析氢法及动电位极化曲线,研究了不同热处理工艺对挤压态Mg-12Gd-3Y-0.6Zr镁合金显微组织和腐蚀性能的影响。实验结果表明合金T4态耐蚀性最好,经T5、T6处理耐蚀性变差。