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。

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%。

挤压变形对Mg-4Zn-3Cu合金组织与力学性能的影响

采用半连续铸造Mg-4Zn-3Cu合金铸锭进行了420℃×24h均匀化退火,系统研究了不同温度下二次挤压变形对合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,采用挤压加工的方法可提高铸态Mg-4Zn-3Cu合金的组织及力学性能,挤压变形后的合金具有大量孪晶,这是由于孪生机制是合金挤压塑性变形过程中重要的变形机制。在360℃二次挤压后的合金强度最高,抗拉强度为277MPa,屈服强度为181MPa。这是因为在低温挤压时,相比于晶粒细化的强化作用,织构弱化作用是主导因素。因此,在260℃下二次挤压的Mg-4Zn-3Cu合金强度较低。

超声功率对Mg-3RE-3Zn-0.7Y合金组织和力学性能的影响（英文）

如果在铸造过程能够细化含有稀土元素的金属间化合物,那么稀土镁合金在耐热应用方面将具有巨大的潜力。研究了半固态制浆过程中不同超声功率的超声振动对Mg-3RE-3Zn-0.7Y合金半固态微观组织以及铸态试样力学性能的影响。试验对液相线以上20~40℃镁合金熔体分别施加超声功率为800 W至1200 W的超声振动,振动时间为90 s,结束超声振动温度为液相线以下10℃左右。结果表明,超声振动可以制备出组织中具有细小圆整的初生α-Mg相的优良半固态浆料,并且经过超声功率为1000 W的超声处理后浆料组织中初生α-Mg晶粒的平均晶粒直径和平均形状系数S F分别为55μm和0.63。此外,1000 W超声处理的铸件试样比未经超声处理的试样抗拉强度提高了25.2%,伸长率提高了93.5%。可见,声空化效应和声流效应使超声振动成为一种制备具有细小圆整初生晶粒镁合金半固态浆料的有效途径。

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。

Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和性能的影响

研究了Al3Ti4B中间合金对 Mg 7Al 0.4Zn 0.2Mn合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明: 当Al3Ti4B加入量小于0.3%(质量分数)时, 合金的平均晶粒尺寸显著减小; 当 Al3Ti4B加入量为0.3%时, 合金组织显著细化, 平均晶粒尺寸由未变质合金的 135μm细化到 30μm, 合金拉伸力学性能和耐腐蚀性能最好; 当加入量超过0.3%时, 晶粒粗化; 具有密排六方结构的高熔点化合物 TiB2 (θm =2 980 ℃)和 AlB2(θm=980℃)均可作为α Mg的异质核心, 大量异质结晶核心的存在是导致α Mg晶粒细化的主要原因。

浇铸温度与模具温度对AZ91D和Mg-3Nd-0.2Zn-Zr镁合金热裂性能的影响(英文)

研究了浇铸温度和模具温度两个温度参数在重力金属型铸造中对商业AZ91D和新型Mg-3Nd-0.2Zn-Zr （质量分数，%；NZ30K）镁合金热裂性能的影响。结果表明，模具温度对合金热裂性能的影响比浇铸温度的更显著，后者的影响仅在模具温度较低时（AZ91D在341 K，NZ30K在423 K）有所显现。与只包含补缩参数的热裂模型相比，同时包含补缩参数、晶粒尺寸和合金凝固区间的热裂模型更能够准确地评价不同镁合金的热裂性能。为了获得较好的热裂抗力，建议AZ91D合金的浇铸温度为961~991 K，模具温度≥641 K；NZ30K合金的浇铸温度为1003~1033 K，模具温度≥623 K。

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。

热处理对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金阻尼性能的影响

采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、动态机械分析仪(DMA)研究了热处理温度和热处理时间对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明:随着热处理温度升高,合金晶粒长大,晶界共晶体减少,合金阻尼性能提高;300℃热处理时,保温时间越长,晶界共晶体越少,晶内微小点状析出物越多,合金阻尼性能越好;当热处理工艺为400℃保温2 h时,合金阻尼性能最好,与铸态相比,其阻尼性能的提高超过一倍。不同热处理工艺对合金阻尼性能的影响规律可用G-L理论来解释。

二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr显微组织及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X线衍射、维氏硬度计和万能拉伸试验机研究二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr合金板材显微组织、时效行为及力学性能的影响。研究结果表明:加入合金元素Zn后,合金中形成了块状和针状的LPSO组织,块状LPSO组织能够细化挤压态合金的晶粒,改善合金的二次成形能力,针状LPSO组织能够减小时效强化相β′,使其分布更加弥散,从而提高时效合金的拉伸力学性能;二次变形显著地改变了合金组织,使合金的晶粒沿变形方向拉长,并对时效过程产生了较大的影响,经过二次变形的合金强化相析出加快,时效峰提前,β′相尺寸更小,分布更加弥散,从而使合金获得了较高的力学性能。在LPSO组织和二次变形的共同作用下,T10态的合金C获得了最高的屈服强度和抗拉强度,分别为375 MPa和420 MPa。

轧制变形量对Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机、导电率测量仪研究轧制温度360℃下18%~55%轧制变形量对铸态Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金的显微组织和性能的影响。结果表明:铸态合金组织明显为枝晶,晶界处有大量Mg17Al12金属间化合物分布。随着轧制变形量的增加,合金中晶粒越来越细化,组织越来越均匀。与铸态合金相比,轧制合金的强度和伸长率均明显提高,导电率明显降低。变形量55%的合金抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为325、234 MPa,其伸长率和导电率分别为24.7%和17.20%IACS。

热处理工艺对Mg-3Zn-0.6Zr合金组织和性能的影响

本工作采用的热处理工艺分为均匀化处理及固溶处理,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、压缩试验和硬度测量等多种实验方法,研究Mg-3Zn-0.6Zr合金铸态和热处理态的组织及性能。研究发现,均匀化处理后,铸态合金晶粒细化,抗压强度提高到338.3 MPa;固溶处理后,铸态合金中的MgZn第二相逐渐溶解到α-Mg基体中,抗压强度提高到431.1 MPa。最后,确定了最佳热处理工艺为:固溶处理温度400℃,保温8h,水冷。

铸态Mg-3.0Zn-0.5Zr合金的制备与微观组织的研究

通过二元合金的熔铸工艺和特点,制备了Mg-3.0Zn-0.6Zr镁合金试样,实验研究了铸态Mg-3.0Zn-0.6Zr镁合金的微观组织特征。借助ICO-OES光谱仪、光学显微镜、X射线衍射仪和硬度分析仪等设备,结合试验合金的物相组成、微观结构特征和硬度情况,分析了各组分的配比对合金微观组织的影响。结果表明,制备的试验合金的成分未发现明显偏析现象,晶粒细小且比较均匀,其硬度平均值为55.2HV,研究显示该合金具有一定的可塑性和较高的强度,适合对其进行热挤压、热轧等变形工艺。

均匀化处理对铸态Mg-3.0Zn-0.5Zr镁合金组织与性能的影响

实验研究了均匀化处理对Mg-3.0Zn-0.5Zr镁合金组织和性能的影响。借助光学显微镜、扫描电镜等技术手段对铸态和均匀化退火后合金的微观组织和室温拉伸断口进行了观测。结果表明,铸态试样经400℃×16h均匀化处理后,铸态组织中的合金相发生了转变,枝晶偏析程度和粗大组织有所减小、明显改善合金的组织结构和性能。

Mg-11Gd-3Y-1.1Zn-0.5Zr的高温热压缩行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对均匀化后的Mg-11Gd-3Y-1.1Zn-0.5Zr合金进行了温度为350~500℃、应变速率为0.002~1 s-1的热压缩实验,构建了合金高温塑性变形的本构方程,建立并分析了合金的热加工图。结果表明:Mg-11Gd-3Y-1.1Zn-0.5Zr合金热变形发生了动态回复和动态再结晶,合金的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而升高,合金热变形激活能Q=286.134 kJ/mol;合金在T=380~500℃、ε·=0.002~0.05 s-1区域能量耗散率大于30%且不发生失稳,适合热加工。

铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn镁合金组织和力学性能

通过OM、SEM、XRD和力学性能测试等手段研究了半连续铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn(ZTM630)镁合金铸锭的组织和力学性能。结果表明,铸态显微组织主要由α-Mg相、Mg_2Sn相、Mg_7Zn_3相组成;经过420℃×8 h固溶处理,Mg_7Zn_3相和绝大部分的Mg_2Sn相全部溶解到基体中,剩余少量Mg_2Sn相呈颗粒状分布在晶界或晶粒内部;固溶处理后实验合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均有所提高。

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。

体育器材用Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金铸态组织与性能研究

在Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金中添加Al2Ca,并进行了显微组织、物相组成、高温力学性能和耐腐蚀性能分析。结果表明:添加了Al2Ca的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金由α-Mg相、Mg17Al12相和Al2Ca组成;与未添加Al2Ca相比,添加Al2Ca可使该合金的高温力学性能和耐腐蚀性能均得到提高,其中150℃抗拉强度增加53%、450℃抗拉强度增加246%、盐雾腐蚀120h后的质量损失率从5.52%下降至1.11%。

Grain refinement impact on the mechanical properties and wear behavior of Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr alloy after decreasing temperature reciprocating upsetting-extrusion

Based on the deforming technique of severe plastic deformation(SPD), the grain refinement of a Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr alloy treated with decreasing temperature reciprocating upsetting-extrusion(RUE) and its influence on the mechanical properties and wear behavior of the alloy were studied. The RUE process was carried out for 4 passes in total, starting at 0 ℃ and decreasing by 10 ℃ for each pass. The results showed that as the number of RUE passes increased, the grain refinement effect was obvious, and the second phase in the alloy was evenly distributed. Room temperature tensile properties of the alloy and the deepening of the RUE degree showed a positive correlation trend, which was due to the grain refinement, uniform distribution of the second phase and texture weakening. And the microhardness of the alloy showed that the microhardness of RUE is the largest in 2 passes. The change in microhardness was the result of dynamic competition between the softening effect of DRX and the work hardening effect. In addition, the wear resistance of the alloy showed a positive correlation with the degree of RUE under low load conditions. When the applied load was higher, the wear resistance of the alloy treated with RUE decreased compared to the initial state alloy. This phenomenon was mainly due to the presence of oxidative wear on the surface of the alloy, which could balance the positive contribution of severe plastic deformation to wear resistance to a certain extent.