Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸及固溶行为的影响

为明确Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸的影响规律,并优化不同Zr含量镁合金固溶处理参数.通过光学显微观察、常温压缩试验,研究了Mg-5Gd-3Y-xZr(x=0%,0.3%,0.6%)合金铸态光学显微组织和力学性能,以及固溶态光学显微组织,统计了合金晶粒尺寸,测定了屈服强度,拟合了霍尔-佩奇公式.实验结果表明:随着Zr含量提高,Mg-5Gd-3YxZr合金晶粒尺寸明显降低,屈服强度与抗压强度提高,且屈服强度与晶粒尺寸关系符合霍尔-佩奇公式,其中佩奇斜率K约为410.Mg-5Gd-3Y,Mg-5Gd-3Y-0.3Zr和Mg-5Gd-3Y-0.6Zr合金最佳固溶处理参数分别为520℃×4h,480℃×6h和450℃×12h.

热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用XRD、OM、SEM、EDS、TEM和拉伸性能测试,研究了不同热处理对Mg-5Gd-3Y-0.5Z合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由基体相α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5相组成;经固溶处理后,铸态组织中粗大的析出相基本都溶入α-Mg基体;再经时效处理后,有纳米级别的颗粒状或片状相重新析出。室温条件下,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金的抗拉强度在T6态达到最大值206.6 MPa。铸态和T6态合金的抗拉强度均随温度的升高,呈现出降低趋势,且下降速度较快;而T4态合金的强度在250℃以前基本保持不变。

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。

Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、金相组织分析和拉伸性能测试等方法,研究了Al对Mg-5Gd-3Y铸态合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-5Gd-3Y铸态合金的组织由α-Mg基体和共晶相Mg5Gd和Mg24Y5组成。加入Al元素后,有新相Al2Gd、Al2Y析出,对合金的晶粒起到细化作用,有效提高了Mg-5Gd-3Y铸态合金的力学性能。

Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为

研究了Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金在不同试验温度和应力条件下的高温蠕变行为。研究结果表明,试验合金在200℃/50 MPa、60 MPa、70 MPa条件下的抗蠕变性能最稳定,100 h的总蠕变应变量分别为0.026 7%、0.050 0%和0.056 7%,稳态蠕变速率分别为3.10×10-8s-1、6.48×10-8s-1和9.06×10-8s-1。在250℃和300℃条件下的蠕变应变量和蠕变速率与200℃相比要高一到三个数量级。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金在不同试验温度和应力的条件下,合金的蠕变机制也有所不同。

Sn对铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机,研究了不同Sn含量对Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金显微组织、力学性能以及拉伸断口形貌的影响。结果表明,铸态Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金主要由基体α-Mg、Mg_(5)Gd和Mg_(24)Y_(5)相组成,Sn的添加能够细化合金组织,在合金中生成新相Sn_(3)Y_(5),促进合金中第二相的析出。Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-0.5Sn合金中第二相呈现出分布均匀的颗粒状,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.0Sn合金中部分区域出现了长条状第二相,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr-1.5Sn合金中部分区域出现了方块状第二相。在本文研究范围内,随着Sn含量的增加,合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度都呈现出先上升后下降的趋势。Sn含量为0.5%时,铸态合金综合性能最好,此时合金的抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别为177 MPa、6.87%和57.47 HBW,与无Sn合金相比分别提高了5.36%、12.25%和11.96%。

稀土镁合金薄腹高筋支架的等温锻造技术

针对Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr合金薄腹高筋支架构件,设计其等温锻造成形方案和模具装置。采用有限元软件DEFORM-3D对薄腹高筋支架等温成形过程进行有限元模拟和实验,分析模具结构和成形方案对成形过程中金属流动充填的影响规律,揭示缺陷产生原因,并进行工艺优化,最终成形出质量良好的锻件。结果表明,采用分瓣模具结构和等温成形技术,可整体一次性精密成形形状复杂的薄腹非对称高圆弧筋类锻件,且构件组织细小均匀;通过设置工艺圆角和增加活动阻尼块的方式,可有效控制薄腹高筋支架圆弧筋处金属的流动充填阻力,消除圆弧筋抽料和侧耳充不满缺陷。