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。

热处理对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金耐蚀性能的影响

对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金进行了不同方式的热处理。利用电化学测试研究了不同热处理状态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,并通过扫描电镜、能谱以及X射线衍射分析了合金腐蚀形貌及腐蚀产物的成分。结果表明:经固溶处理和时效处理后,合金的耐蚀性能有所提高,并且固溶态的Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金有着最佳的耐蚀性能;合金的腐蚀特征为丝状腐蚀,腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)。

间断直流磁场对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金凝固组织和性能的影响

对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金的凝固过程施加不同直流电压(0~300 V)和放电频率(0~20 Hz)以及占空比为30%的间断直流磁场,研究了间断直流磁场对其凝固组织及力学性能的影响。结果表明:间断直流磁场有效细化了合金的凝固组织,初生α-Al相由无磁场时的粗大枝晶变为细小的蔷薇状晶粒,第二相由粗大而连续的网格状结构变为细小而断续分布结构。随着直流电压的增加,合金的晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均减小,抗压强度和断裂应变均先升后降;随着放电频率的增加,晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均先减小后增大,抗压强度和断裂应变均先升后降。施加间断直流磁场后,合金的拉伸性能提高,断口中的准解理面减少,撕裂棱增多。当直流电压为200 V、放电频率为5 Hz时,合金的抗压强度和断裂应变最大,与无磁场时相比分别提高了31.6%和43%,抗拉强度和断后伸长率则分别提高了79.71%和83.3%。

Mg-3Li和Mg-3Li-1Sc合金直接化学镀镍工艺研究

选用真空熔炼Mg-3Li和Mg-3Li-1Sc合金为实验材料,在以Ni2SO4为主盐的溶液中对其进行化学镀镍。以主盐和还原剂的配比、施镀温度和时间为变量,进行正交实验,对获得的化学镀镍层进行形貌观察,并用3.5%NaCl水溶液全浸实验评价镀层的耐蚀性。结果表明:主盐与还原剂配比为1∶1时两种合金镀层耐蚀性较高;最优温度与时间为:90℃/3 h(Mg-3Li)和80℃/2 h(Mg-3Li-1Sc)。

高塑性Mg-3Zn-1Y-1Mn合金在不同挤压温度下的组织演变、强化机制和变形行为

为了改善铸态Mg-3Zn-1Y-1Mn合金的力学性能、研究合金在不同变形温度下的组织演变规律和变形机理,对铸态Mg-3Zn-1Y-1Mn合金进行热挤压实验。实验结果显示,当挤压温度为330℃时,挤压态合金具有最佳的力学性能,抗拉强度和伸长率分别达到270 MPa和16.8%。挤压态合金性能大幅提高主要归因于3个方面:由动态再结晶导致的细晶强化作用、未被动态再结晶抵消的加工硬化以及第二相粒子强化作用。在热挤压过程中,当挤压温度为300℃时,同时发生连续动态再结晶和动态回复;而当挤压温度为330和360℃时,发生不连续动态再结晶。此外,在热变形过程中{0001}基面滑移、{10 10}Ⅰ型柱面滑移和{11 20}Ⅱ型柱面滑移对塑性变形的贡献受挤压温度影响很大,而{11 20}Ⅱ型柱面是3个滑移系中最难启动的滑移系。

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。

固溶态Mg-3Zn-Y-1.5Nd-0.4Zr合金组织演变及力学性能优化

研究了固溶处理(T4处理)对Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的组织演变与力学性能的影响。采用X射线衍射,扫面电子显微镜和能谱仪对铸态及固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的微观组织进行分析,采用单轴拉伸测试和显微硬度测试对铸态及固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的力学性能进行测试。结果表明,铸态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金晶界处连续的第二相在固溶过程中发生断裂并球化现象,其综合力学性能先增加后减小。Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金在490℃下保温26 h时力学性能最佳,其极限抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为278.20 MPa,226.79 MPa和13.53%。固溶处理过程中,Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金因为第二相发生球化现象,第二相中溶质元素的溶解产生固溶强化,使固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的综合力学性能得到提高。

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%。

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。

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.

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。

双相合金Mg-8Li-1Al的等通道转角挤压 Ⅰ.挤压过程中的变形方式

以X射线衍射分析术为主要分析手段,探讨了双相合金Mg-8Li-1Al(质量分数, ％)在等通道转角挤压(ECAP)变形过程中的变形方式. α相在第1道次ECAP过程中主要的变形方式是{1011}〈1012〉孪生,在随后道次的ECAP过程中主要变形方式为位错滑移,变形方式的转变主要是由于ECAP造成的组织细化效应;对于β相,各道次ECAP的主要变形方式均为位错滑移.

Sr和Y对Mg-3Al-1Zn镁合金组织细化的影响

研究Sr和Y对Mg-3Al-1Zn镁合金组织细化的影响结果表明,添加0.01%～0.1%Sr和0.3%Y均可细化Mg-3Al-1Zn镁合金晶粒,其中添加Sr较添加Y可使Mg-3Al-1Zn镁合金具有更好的细化效果。此外,随Sr加入量从0.01%增至0.1%,试验合金的细化效率逐渐增加。Sr和Y以及不同Sr加入量对Mg-3Al-1Zn合金晶粒的细化效果差异与不同条件下Mg-3Al-1Zn合金的开始结晶温度不同有关。

热处理对Mg-3Sn-1Y合金显微组织及显微硬度的影响

在电阻炉中采用熔剂保护熔铸Mg-3Sn-1Y(质量分数,%)合金,并通过Olympus GX71光学显微镜(OM)、装备能谱(EDS)的FEI QUANTA 400型扫描电镜(SEM)、RigakuD/max-3C型X射线衍射(XRD)、TUKON2100维氏型硬度计和CRY-2P型DTA差热分析仪等分析合金的铸态组织、固溶及时效热处理对组织和时效硬化的影响。结果表明,Mg-3Sn-1Y合金铸态组织由α-Mg枝晶、枝晶间断续网状Mg2Sn相和弥散分布的细小颗粒及短棒状MgSnY相组成。固溶处理后Mg2Sn相已完全固溶,而具有高温稳定性的MgSnY相依然分布在基体中。加入Y元素可以提高合金的高温稳定性。Mg-3Sn-1Y合金具有典型的时效硬化特征,时效温度提高,一定程度上有利于时效峰出现;但时效温度过高,基体组织的长大会降低析出强化作用,延缓峰值硬度的出现。

冷轧Mg-9Li-1Zn合金的退火热处理工艺

以改善冷轧Mg-Li系合金的变形能力为目的,系统研究了冷轧变形后的Mg-9Li-1Zn合金的退火热处理工艺,分析了退火温度和退火时间对合金组织和性能的影响.研究结果表明：Mg-9Li-1Zn合金适宜的退火温度为280~300℃,退火温度过高会出现晶粒长大,表面脱锂等现象.300℃退火60 min后,合金的维氏硬度值为426.7 MPa,充分完成再结晶软化的合金在后续冷轧时总变形率可达70%.合金的退火时间以保证α相的充分球化及组织的均匀化为准则,实验中确定的最佳退火制度为300℃保温60 min.

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。

热处理过程中Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金的组织演变及性能

采用透射电镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射及力学性能等测试手段,研究热处理工艺对水冷铸造的Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr(质量分数)合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。合金铸态显微组织由α-Mg、Mg(Gd,Y)相、富Zr小颗粒相和β-Mg_(24)Y_5网状共晶组成。在520℃固溶24 h后,合金中共晶相固溶进基体,固溶演变过程为α-Mg+β-Mg_(24)Y_5相+Mg(Gd,Y)→过饱和α-Mg固溶体+Mg(Gd,Y)相。225℃时效,合金的析出序列为Mg(S.S.S.S)→β″(DO19)→β′(CBCO)→β_1(FCC)→β(FCC),时效24 h达到峰时效态,合金的室温抗拉强度达到231MPa,伸长率为3.4%。时效处理能提高合金耐腐蚀性能,225℃时效72 h时合金析出稳定β(FCC)相,平均析氢速率最小,为0.22 mL/(cm^2·h),合金的耐腐蚀性能最强。

Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具设计

基于Mg-3Zn-1Zr合金本构方程运用Defrom-3D软件对多种Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具参数的配合进行了有限元模拟分析。结果表明:挤压模入口圆角半径一定时,挤压模模角越大,挤压杆的载荷越小,挤压模圆锥段发生紊流现象越严重,挤压死区越大。挤压模入口圆角处的磨损最为严重,当挤压模模角为120°,挤压模入口圆角半径为2mm时,模具磨损最小,挤压载荷和模具应力也较小。工作带长度超过4mm时,随着工作带长度的增加,模具磨损深度显著增大,管材与模具易产生黏结,进而产生缺陷和变形不均匀。采用模拟优化的模具挤压出的Mg-3Zn-1Zr合金细径管材表面质量良好、尺寸精度高,说明基于Deform-3D有限元分析能够为实际模具设计与镁合金型材的生产提供可靠参考。