形变热处理对Mg-4Al-1Si-1Gd合金组织及性能的影响

为改善Mg-Al-Si系(AS系)变形镁合金因第二相粗大、分布不均而性能较低的现状,在200℃下对挤压态Mg-4Al-1Si-1Gd合金分别进行不同时间(5 h、10 h、15 h)的等温时效和等通道挤压(ECAP)处理,并利用光学显微镜、扫描显微镜和拉伸实验分析其组织及拉伸性能。结果表明:随着等温时效时间的延长,晶粒尺寸增大,晶界处析出少量聚集的大尺寸Mg_(17)Al_(12)相,时效10 h后合金的室温拉伸性能较优,但与挤压态相比强塑性明显降低。而形变时效提供的热变形能和应变累积量促进了动态再结晶的充分进行,晶粒尺寸由挤压态的10.68μm减小至2.20μm,Mg 2Si相和Si_(3)Gd_(5)相碎化完全且分布更均匀,晶界处析出了大量颗粒状Mg_(17)Al_(12)相,基面织构明显弱化,形成了新的非基面织构组分,抗拉强度、屈服强度和延伸率与挤压态相比分别提高了11.7%、33.7%和19.9%。经计算,细晶强化对屈服强度的贡献值为42.8 MPa,Orowan强化的贡献值为4.25 MPa。

Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金固溶时效处理工艺研究

采用显微组织观察、硬度测试等手段研究了不同固溶、时效处理对Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金组织和硬度的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金经过430℃×2 h+565℃×4 h固溶后,合金中β-Mg_(17)Al_(12)相完全溶入基体,稀土相呈短棒状在Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金基体中弥散分布,合金晶粒没有明显长大。再对其进行230℃不同时间的时效处理,随着时效时间的增加,Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金中析出第二相数量逐渐增加,最终细小的第二相在局部富集,合金的硬度先增加后降低。Mg-5Al-0.3Mn-1Gd合金的最佳固溶时效工艺为430℃×2 h+565℃×4 h固溶+230℃×16 h时效。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

Gd对Mg-6Al-1Nd合金高温蠕变行为与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)和力学性能测试等方法研究了Gd添加对Mg-6Al-1Nd合金显微组织、高温压缩蠕变行为(150℃、90 MPa)以及高温拉伸力学性能(150℃)的影响。结果表明:在Mg-6Al-1Nd合金中加入稀土元素Gd后,Mg-6Al-1Nd-xGd合金的物相组成为α-Mg相、β-Mg17Al12相以及金属间化合物Al2Nd和Al2Gd相,组织中的β-Mg17Al12相由连续网状分布逐渐变得不连续;当Gd添加量为1.5%时,合金的蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.95%和1.946×10^-8,较Mg-6Al-1Nd合金的3.25%和3.209×10^-8分别降低了40%和39.3%,合金的高温压缩蠕变性能大幅提高;当Gd添加量为0.5%时,合金在室温及高温下具有最大的抗拉强度,分别为183.13 MPa和181.45 MPa,较Mg-6Al-1Nd合金的130.54 MPa和114.11 MPa分别提高了40.3%和59%。

热处理对Mg-6Al-1Nd-1Gd合金组织和蠕变行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等研究了Mg-6Al-1Nd-1Gd合金固溶与时效处理后的显微组织及在200℃和70 MPa条件下的高温压缩蠕变行为。结果表明:固溶+时效处理后Mg-6Al-1Nd-1Gd合金的β-Mg_(17)Al_(12)相几乎完全消失,金属间化合物为Al_(2)RE(Nd、Gd)相,且在晶界产生偏聚。蠕变后,热处理后合金的金属间化合物有所增加,T4态合金金属间化合物体积分数增加最多,高温蠕变抗力最好,蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.8%及2.333×10^(-8) s^(-1),较铸态时的4.45%及5.817×10^(-8) s^(-1)分别降低了59.6%和59.9%。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

Si对Mg-4Al-1Zn-xSi合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机研究了Si含量变化对Mg-4Al-1Zn-xSi(x=0.5,1.0,2.0,质量分数,%,下同)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的增加,合金中的α-Mg基体组织逐渐细化;β-Mg17Al12相由点状(块状)逐渐转变为网状分布于晶界上;大量粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布。Si含量从0.5%增加到1.0%和2.0%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸从25μm分别细化到20μm和10μm;汉字状Mg2Si颗粒的平均尺寸从5μm分别增大到10μm和100μm;合金的硬度逐渐提高;其抗拉强度、屈服强度和伸长率先降低后升高;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。

固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si-0.6Sb合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备Mg-8Al-1Zn-1Si-0.6Sb合金,研究了固溶处理对该合金组织及力学性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si、Mg Zn和Mg_3Sb_2相组成。对合金进行430℃×(8～32) h固溶处理,随保温的时间延长,Mg Zn相和β-Mg_(17)Al_(12)相固溶于α-Mg基体;粗大汉字状Mg_2Si相发生球状化;与此同时,合金的室温及高温(150℃)抗拉强度、屈服强度和伸长率逐步提高,硬度逐渐下降。铸态与固溶处理态合金的拉伸断裂形式均呈准解理脆性断裂。

Sb含量对铸态Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织和性能的影响。结果表明:加入0.25wt%Sb时,合金中形成了Mg3Sb2相,原来大量聚集于晶界的粗大汉字状Mg2Si相颗粒转变为相对细小的汉字状Mg2Si相颗粒,呈弥散分布于晶界及晶内,同时出现了少量多边形块状Mg2Si相颗粒,此时合金的力学性能有所提高;当Sb为0.5%时,Mg2Si相颗粒尺寸迅速减小,转变为球状或短棒状,此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最大值;当Sb含量为0.75%时,Mg2Si相颗粒尺寸未见明显变化,但又发生聚集现象;当Sb含量为1.0%时,Mg2Si相颗粒又转变为尺寸较大的汉字状颗粒,此时合金的力学性能发生下降。

Ca对挤压Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn镁合金组织和性能的影响

采用传统的熔炼工艺制成Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn-xCa镁合金铸锭并经挤压变形,借助OM、SEM和XRD分析了合金显微组织和相组成,研究了Ca对该镁合金铸态和挤压态显微组织和力学性能的影响。

Al-1Mg-0.6Si-0.5Cr-0.5V新型铝合金建筑模板的挤压工艺优化

采用不同工艺进行Al-1Mg-0.6Si-0.5Cr-0.5V新型铝合金建筑模板的挤压试验,分析了挤压模板试样的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明:随挤压温度从350℃提高到475℃、挤压速度从2 m/min加快到4.5 m/min,试样的力学性能和耐腐蚀性能都先提高后下降。当挤压速度恒定为3.5 m/min时,与350℃:挤压相比,450℃挤压时试样的抗拉强度和屈服强度分别提高12.1%、12.2%,腐蚀质量损失率减小31.5%。当挤压温度保持450丈不变,与4.5 m/min挤压的速度相比,3.5 m/min的挤压速度挤压时,试样的抗拉强度和屈服强度分别提高9.9%、10.0%,腐蚀质量损失率减小33.3%。模板试样的挤压温度和挤压速度分别优选为450℃、3.5 m/min。

热处理对Mg-7Al-1Si-1Gd合金组织及硬度的影响

在不同的T4和T6热处理条件下,对Mg-7Al-1Si-1Gd合金的组织和硬度进行了研究。结果表明,T4(400℃×12h)固溶处理后β-Mg17Al12相几乎全部溶入α-Mg基体中,但Al2Gd相和汉字状Mg2Si相形貌几乎没有发生变化,因而合金的硬度变化很小。经400℃×12h+200℃×10h的T6处理后,β-Mg17Al12相沿晶界沉淀析出,呈层片状不连续分布,Mg2Si相由粗大汉字状变为细小的块状或棒状,合金硬度达到峰值,较铸态提高了12.45%。

Mg-6Al-1Nd-1.5Gd合金的高温蠕变机制

采用高温蠕变装置,研究了Mg-6Al-1Nd-1.5Gd合金在150、175、200℃以及50、70、90 MPa条件下的高温压缩蠕变行为,分析合金在高温蠕变过程中的蠕变机制。结果表明,Mg-6Al-1Nd-1.5Gd合金的平均应力指数及蠕变激活能分别为4.64和73.87kJ/mol,其主要蠕变机制是由位错攀移和晶界扩散共同作用,合金的蠕变本构方程为:ε=1.877×10-8σ4.641exp[-73 865/(RT)];合金在高温蠕变过程中,微观组织中的位错密度逐渐增大,出现位错缠结及位错堆积,合金蠕变后的晶粒变得粗大,金属间化合物Al3Nd和Al3Gd在晶界上出现偏聚。

多向锻造对AZ40镁合金组织和力学性能的影响

采用多向锻造(MDF)对Mg-4Al-1Zn-0.5Mn合金进行塑性变形,利用光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)等分析了合金的组织与织构。结果表明:随着锻造道次的增加,合金中的小角度晶界比例减少,大角度晶界有所增加,晶粒细化,织构有所改变,织构强度降低,各向异性减弱,径向力学性能提高。经过6道次锻造后合金的径向晶粒最细,径向塑性最高。

微弧氧化Mg-3Al-1Zn镁合金应力腐蚀和腐蚀疲劳行为研究

主要对微弧氧化Mg-3Al-1Zn镁合金在空气和3.5%硫酸钠溶液2种环境下的应力腐蚀和腐蚀疲劳行为进行研究,并讨论其相互关系。微弧氧化处理后,Mg-3Al-1Zn镁合金的耐蚀性能得到明显改善。与Mg-3Al-1Zn镁合金基体相比,在空气中,微弧氧化后合金的应力腐蚀和腐蚀疲劳强度均下降了大约10 MPa。在3.5%硫酸钠溶液环境中,微弧氧化后合金的腐蚀疲劳性能仍然是恶化的,但是应力腐蚀强度却得到了显著改善,从58.24 MPa提高至202.08 MPa。这表明材料的力学性能(应力腐蚀和腐蚀疲劳)并不是与其腐蚀性能完全保持线性关系的。微弧氧化处理后镁合金在空气中的应力腐蚀断口为韧性断裂,在硫酸钠溶液环境中为解理断裂。而其腐蚀疲劳断口不论是在空气中还是在腐蚀环境中均为解理断裂。这主要是由于腐蚀环境和变换循环载荷的影响,两者共同作用将会加速裂纹扩展。这表明,周围环境和加载类型对材料断裂机理有重要影响。

基于温度模糊PID控制的镁合金挤压性能研究

对Mg-4Al-1Mn-0.5Ce镁合金试样进行了常规PID控制和模糊PID控制的挤压成形,并进行了力学性能和显微组织的测试、对比和分析。结果表明:与常规PID控制相比,经模糊PID控制后试样的抗拉强度、屈服强度各增大了19、22 MPa,力学性能得到提升。模糊PID控制的效果优于常规PID控制。