Mg-13Gd-4Y-0.5Zr镁合金多向锻造组织和性能研究

由于锻坯的组织和力学性能对其后续成形过程具有重要的影响,研究锻坯的组织和力学性能均匀性具有重要实用价值。利用实验的方法,对比研究了Mg-13Gd-4Y-0.5Zr合金材料的三次多向锻造后的组织演变和力学性能的不同。实验结果表明:随着锻造次数的增加,动态再结晶明显,Mg-13Gd-4Y-0.5Zr镁合金晶粒逐渐细化,析出相逐渐增多;并且,随着锻造次数的增多,硬度变化呈小幅波动的趋势,且第一次多向锻造后的硬度最大。

第二相体积分数对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能的影响

采用万能拉伸试验机、SEM、EDS及XRD对固溶处理后的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能、第二相形态、化学成分进行了分析,并利用Image-Pro-Plus软件对第二相体积分数进行了统计。结果表明:固溶处理后,合金中仍有大量不同形态、成分的第二相,主要是灰色块状LPSO相、灰色棒状LPSO相和白色点状富稀土相。随着固溶时间的增加,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的抗拉强度与伸长率表现出先降低后升高的变化规律。在510℃固溶16 h,合金的抗拉强度与伸长率达到最小值,分别为196.77 MPa、3.8%。510℃固溶10~16 h,LPSO相体积分数不变,富稀土相体积分数增加,富稀土相质地较脆,受力时容易破碎,成为裂纹萌发和扩展的源头,使合金抗拉强度、伸长率均降低。510℃固溶16~19 h,富稀土相体积分数减少,合金的力学性能增加。

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金连续降温压缩扭转组织演变

采用Gleeble-3500热力拟试验机对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金棒材进行了热压缩扭转实验,变形过程中采用连续降温,温度范围为420~480℃,降温速率为10℃·s^(-1)。分析了变形后试样微观组织的演化规律。结果表明,形成了梯度组织;随棒状试样半径的增加,晶粒尺寸、LPSO相尺寸及ED//<0001>织构强度均减小。晶内LPSO相发生了机械破碎和扭折;块状LPSO相发生溶解,形成条纹状结构,部分条纹状结构在外力条件下发生扭折。变形过程中主要发生了连续动态再结晶及LPSO相激发的再结晶。连续降温有利于再结晶形核,产生大量细小的动态再结晶晶粒,抑制了再结晶晶粒长大和ED//<0001>织构强度增加。

成形温度对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金旋转反挤压变形组织和性能的影响

为达到晶粒细化和提高力学性能的目的,采用旋转反挤压变形工艺对高强耐热Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr合金进行剧烈塑性变形。利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr合金杯形件成形过程中成形温度对材料组织和性能的影响规律。结果表明:在变形过程中,合金基面滑移困难,产生了不连续的动态再结晶,随温度的升高,再结晶晶粒长大,在长大的再结晶晶界与原始晶界处产生二次再结晶。变形区域内的晶粒为随机取向,随温度的变化发生旋转,在450℃下晶粒的基面平行于挤压方向,织构强度弱化。变形区域内各区域硬度值相差不大,在轴心附近的硬度值相对较低,且在450℃下硬度值最低。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金减振性能的研究

采用TA Q800 DMA对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金进行阻尼性能测试,并通过阻尼-应变、应力-应变曲线的拟合公式计算出减振系数。结果表明：不同热处理工艺对合金的减振性能有一定的影响。热变形、热处理对合金内的析出相有调控作用,进而影响合金的阻尼性能。高应变区域,变形＋T6态合金内的析出相最小,数量最多,其阻尼性能最差。合金的屈服强度对减振系数有较大影响,变形＋T6态合金的减振系数较高,变形态次之,铸态合金的最小。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金多道次挤压微观组织演变与力学性能

为探究异形箱体在成形过程中加热次数对材料的影响,以Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr大塑性变形稀土镁合金为原料,进行杯形件单道次和等温多道次成形试验,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪和万能材料试验机等检测手段分析各个变形过程中合金微观组织和力学性能的变化。结果表明:经过单道次成形的杯形件晶粒尺寸较小且LPSO相分布均匀,对位错运动起到了较强的阻碍作用。且该合金的极限抗拉强度、拉伸屈服强度及伸长率都达到最大值,分别为272.64 MPa、160.03 MPa和8.3%,综合力学性能较高。

不同挤压态组织对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金时效行为的影响

通过控制热挤压变形量获得3种不同挤压态组织的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金,然后对其进行T5时效处理。利用金相显微镜观测其金相组织和晶粒尺寸,并进行硬度和室温拉伸试验,研究不同挤压态组织对合金时效行为的影响。结果表明,初始挤压态晶粒尺寸是影响时效过程试样晶粒尺寸的主要因素;时效过程中不同挤压态组织第二相的析出快慢不同,变形量小的挤压态组织,第二相析出快;初始挤压态组织会对时效后合金的力学性能产生影响。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织与性能研究

对不同热处理状态（铸态、变形态、T4态以及T6态）的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金进行了拉伸、金相观察、扫描电镜以及力学性能测试分析。结果表明：合金主要由α-Mg、Mg5（Y,Gd,Zn）以及Mg（24）（Y,Gd,Zn）5三相组成。经过T6处理后,合金比T4态以及变形态的强度有明显提高,伸长率也达到了6.9%。最佳热处理参数组合为T6处理（415℃×12 h＋207℃×16 h）。

T5热处理对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温硬度和组织的影响

对变形后的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金进行时效处理实验,研究了不同时效时间和工作温度(测试温度)对合金组织和硬度的影响。结果表明,该合金225℃下时效处理最优时效时间为12 h,最高硬度为128 HV;当工作温度变化,其硬度达到峰值的时效时间相同;工作温度在时效温度以下时,合金的高温硬度有较好稳定性,仅降低4〜9 HV,当工作温度超过时效温度时,合金的高温硬度明显下降,降低约24〜30 HV。

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金热变形行为与加工图

在Gleeble-1500热/力模拟机上,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金进行高温压缩试验,压缩时设定应变速率范围为0.001～1 s-1,温度范围为623～773 K,最大真应变为1.3;研究该合金高温变形时流变应力与应变速率、变形温度之间的关系及变形过程中的微观组织演化;计算塑性变形表观激活能及相应的应力指数;建立该合金的加工图。结果表明:在该合金的加工图中,功率耗散系数η随应变速率的降低及温度的升高而不断增加,失稳区域随应变量的增加而扩大;综合得出该合金的最佳实际变形工艺为温度723～773 K、应变速率0.1～1 s-1。

高强耐热Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的性能

对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的组织、力学性能、焊接性能和腐蚀性能进行研究。结果表明:该合金是一种高强、耐热、易焊接和耐腐蚀的新型镁稀土合金,在不同温度下其力学性能都明显优于HM31,HK31和WE54的力学性能,在-196,25,250,300和350℃时的抗拉强度分别达到521,370,348,262和150 MPa,其耐热温度可达到350℃,焊接强度系数为0.74;在3.5%NaCl溶液中该合金挤压T5态的室温腐蚀电流仅为AZ91-T5态的1/10和ZK60-T5态的1/23。

挤压温度对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金组织与力学性能的影响

为提高Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的强度,研究了不同温度下的挤压组织对合金力学性能的影响。结果表明,随着挤压温度从500℃降低到400℃,其晶粒度也从126μm细化到7.4μm,抗拉强度和延伸率分别从200.1MPa和2.93%提高到312.4 MPa和5.6%。通过力学性能和晶粒尺寸之间的关系计算出该合金的Hall-Petch常数Ky为327.6 MPa.μm1/2,明显高于纯镁及常规镁合金的Ky。大量稀土元素的固溶及其第二相粒子对晶界和位错运动的阻碍作用是合金Ky值较高的主要原因。

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在293～723 K时的变形行为及微观组织演变

研究Mg-9Gd-4Y-0.6Mn 合金在应变速率为0.01 s-1、变形温度为293～723 K时的压缩塑性变形行为, 并在光学显微镜下观察合金在不同变形温度下的表面滑移线及孪生变形形貌与内部微观组织. 研究结果表明： 合金流变应力应变曲线在不同温度呈现出不同的形状, 加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同的温度各自起到了重要的作用;在523 K以上时非基面滑移已被激活, 形变孪生在296～723 K范围都存在, 在673 K以上出现动态再结晶;动态再结晶晶粒优先在原始晶界和粗大第二相粒子处形核, 同时在723 K还观察到晶界弓出形核和＂孪生＂动态再结晶现象.

固溶处理对Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金组织和性能的影响

通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等方法,研究了不同固溶处理工艺对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金铸态组织主要由α-Mg基体和共晶Mg24 Y5相组成,共晶相区域存在少量的方块相;固溶处理后,合金中方块相明显增多,且主要分布在晶界处;525℃×8 h为合金的最佳固溶工艺;铸态与固溶态合金的室温拉伸断裂方式有所不同,铸态合金总体呈准解理断裂,而525℃×8 h固溶处理后则为典型的穿晶解理断裂方式。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形研究

采用Gleeble-3500热模拟机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形进行了研究试验,变形温度为350℃,变形速率为0.001~0.1s^(-1),获得了等温热压缩变形过程中的流变应力-应变关系曲线。对比分析了压缩变形后的组织和硬度,得到了该温度下不同应变速率对材料组织和硬度的影响规律。结果表明,该合金在350℃变形温度下,显微组织很相近;但是峰值应力和合金硬度均随着应变速率的增大而增大。

Effect of heat treatment on microstructures and mechanical properties of sand-cast Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr magnesium alloy

Influence of heat treatment on the microstructures and mechanical properties of sand-cast Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr magnesium alloy was investigated,and the tensile fracture mechanisms of the studied alloys under different conditions were also discussed.The results show that the optimum T4 and T6 heat treatment conditions for the as-cast Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr alloy are 525°C,8 h and（525°C,8 h）＋（225°C,16 h）,respectively,with regard to the microstructure observation,DSC heating curve and mechanical properties.The hardness,yield strength,ultimate tensile strength and elongation of the Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr alloy treated by optimum T6 heat treatment are HV91,180 MPa,297 MPa and 7.4%,respectively.Moreover,the Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr alloys under different heat treatment conditions exhibit different tensile fracture modes.

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。

Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织和力学性能

研究了铸态、热挤压态和热挤压加时效处理的Mg-12Gd-4Y-1Zn-0.5Zr合金的显微组织特征和室温拉伸性能.结合SEM-EDS和TEM-EDS重点分析了热挤压态的合金的相组成.结果表明:合金的铸态组织主要由αVMg基体和沿晶界分布的片层状的第二相组成,经过370℃热挤压变形后,合金中第二相的分布和形貌均发生变化,200℃,70 h时效处理后第二相分布变得不规则.并发现了两种非平衡相,即片状的Mg(GdZn)5和块状的Mg3(Gd0.5Y0.5)相.热挤压变形加时效处理后合金室温抗拉强度显著提高的同时,且具有良好的延伸率.

时效对Mg-9Gd-4Y-1Nd-0.6Zr镁合金强度和耐蚀性的影响

为获得高强耐蚀的Mg-9Gd-4Y-1Nd-0.6Zr合金,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电化学方法等分析了时效工艺对该合金强度和耐蚀性的影响。结果表明峰值时效合金强度很高但耐蚀性差,晶界析出相粗大且分布连续,在腐蚀溶液中镁合金由于析氢,晶界处很容易形成腐蚀通道。同时纳米尺寸的析出相和镁基体微电偶腐蚀很严重。过时效状态合金强度变化不大但耐蚀性显著增强,过时效样品晶内析出相粗大,晶界析出相分布不连续,腐蚀产物在其表面堆积导致腐蚀通道被堵塞,从而使合金耐蚀性显著提高。

时效对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr挤压合金组织与性能的影响

文章研究了对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金在时效过程中的微观组织。在225℃时效初期硬度缓慢上升,之后硬度急剧上升,24 h出现了明显的时效硬化峰,然后硬度开始下降。微观结构的分析结果表明,在初期(2 h)产生了大量弥散分布的具有DO19结构的β″,而在峰值时(24 h)出现具有bco的β′,在持续时效(384 h)时出现亚稳相β1,而在后来的长时间时效(1 000 h)时出现β1在原位转变的平衡相β。