Mn对Mg-5Sn-2Al-Zn合金组织及力学性能的影响

利用纯镁锭、锡锭,纯铝粒、锌粒及含锰10%的镁锰中间合金制备Mg-5Sn-2AlZn-xMn合金(x=0、0.2、0.5及0.8),对Mn的含量进行调整,通过光学显微组织分析、XRD分析、扫描电镜(EDS)以及室温抗压强度测试,研究不同Mn含量对合金铸态、固溶后组织及力学性能的影响。结果表明:Mg-5Sn-2Al-Zn合金组织主要由α-Mg相、Mg_2Sn相以及较少量的β-Mg_(17)Al_(12)相组成;Mn含量的增加促进了Mg_2Sn相和β-Mg_(17)Al_(12)相在枝晶间的析出分布,并使枝晶细化;对不同Mn含量的合金进行室温压缩实验,表明当Mn含量在0.2%和0.5%时室温力学性能较好,固溶态合金的抗压强度由不含Mn时的355MPa分别提高到370MPa和360MPa,铸态合金也由不含Mn时的350MPa提高到360MPa;当含Mn达到0.8%时,颗粒状的第二相分布明显增多,其力学性能也急剧下降。

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)。

正挤压挤压比对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金组织和性能的影响

对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金进行了不同挤压比的正挤压试验,并对挤压态合金进行180℃的时效处理。采用OM、TEM、拉伸试验、硬度测试和断口形貌观察,研究了不同挤压比正挤压以及时效对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金组织与力学性能的影响。结果表明:随着挤压比的增加,Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金动态再结晶越来越充分,晶粒不断细化,组织均匀性逐渐提高。挤压比25时,合金动态再结晶完全。随着挤压比的增加,合金的抗拉强度、屈服强度逐渐升高,伸长率逐渐下降。时效处理进一步提高了挤压态合金的硬度与强度。随着时效时间的增加,挤压比25挤压的合金硬度先升高后降低,时效42 h时合金的硬度达到最大值83.7 HV,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为382.5 MPa、335.4 MPa和8.2%。

热处理对挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金组织及性能的影响

为了确定挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金合适的热处理方案,分别采用硬度计、X射线衍射仪、力学性能试验机、光学显微镜,研究了该合金经T4(固溶处理)、T5(200℃×12 h时效)和T6(固溶+时效)热处理后显微组织及力学性能的变化。结果表明:挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金宜采用T5热处理工艺。经T5热处理后,在晶界处析出大量Mg2Si强化相,使合金的屈服强度、抗拉强度分别达210.9 MPa、257.0 MPa,高于挤压态、T4和T6热处理工艺下的合金强度。T4热处理时,固溶强化作用远小于退火软化作用,致使合金力学性能的下降。T6热处理时,析出相及晶粒尺寸的长大使得合金力学性能的提高受到了限制。

Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究Mg-5Sn-2.5Pb镁合金在变形温度250~450℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)条件下的热压缩变形行为,并基于动态材料模型(DMM)建立了Mg-5Sn-2.5Pb镁合金在应变为0.6时的热加工图。结果表明,Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的高温流变应力对应变速率和温度的变化敏感,随变形温度的降低和应变速率的增大而增大;Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的最佳加工区域:变形温度为375~450℃、应变速率为0.01~0.3 s^(-1)。在此区域Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的显微组织为动态再结晶组织。

Ca和La对Mg-5Sn-2Si合金组织和蠕变性能的影响

利用Mg-20%Ca(质量分数,下同)和Mg-20%La中间合金分别对Mg-5Sn-2Si合金进行变质处理,研究Ca和La对Mg2Si相的变质效果,并进行了高温蠕变实验。结果表明:Ca和La对Mg2Si相起到了良好的变质效果,初晶Mg2Si颗粒消失,粗大树枝晶得到有效细化,且有CaMgSi(花瓣状)和La5Si4(棒状)新相生成。经过Ca和La变质后合金的蠕变速率大幅度降低,在250℃和60MPa应力下,Mg-5Sn-2Si-2Ca和Mg-5Sn-2Si-2La的稳态蠕变速率分别减少到未变质时的1/48和1/28。蠕变抗力提高的原因可能与Mg2Si相细化、新相生成后位错的滑移和晶界的滑动受到阻碍有关。

Sr和P变质对Mg-5Sn-2Si合金显微组织的影响

利用Sr、P及Sr与P复合添加分别对Mg-5Sn-2Si合金进行变质处理,研究了不同Sr含量。不同P含量以及Sr和P复合添加对Mg2Si变质效果的影响。结果表明:随着Sr含量的增加,共晶Mg2Si相的形貌逐渐由汉字状向蠕虫状和颗粒状转变,共晶Mg2Si显著细化,但对初生Mg2Si相钝化作用有限。在Mg-5Sn-2Si合金中添加P后,P和熔体Mg形成Mg3P2,对初生Mg2Si起到形核核心作用,从而细化初生Mg2Si,而对细化共晶Mg2Si相作用不大。P和Sr复合变质后,初晶Mg2Si尺寸相对单一P变质效果更细小,P和Sr复合变质对合金中的初生Mg2Si和共晶Mg2Si具有更好的细化作用。

Zr含量对Mg-5Zn-2Al镁合金组织与性能的影响

采用光学显微镜及拉伸试验机等手段,研究了Zr含量对Mg-5Zn-2Al合金铸态和热处理后显微组织及力学性能的影响。结果表明,Zr的加入使Mg-5Zn-2Al镁合金的铸态和热处理后的晶粒得到明显的细化。在铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度与伸长率均呈现先上升后下降的变化趋势。对于铸态合金而言,Zr含量为0.6%时,Mg-5Zn-2Al合金的晶粒最为细小,并且其抗拉强度与伸长率均达到最大值,为215MPa和12.563%。经热处理后,合金的抗拉强度较铸态得到了显著地提高。当Zr含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为249MPa。

钕对Mg-5Zn-2Al合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、电子万能试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了不同含量的稀土元素钕(质量分数分别为0.3%,0.6%和0.9%)对铸态Mg-5Zn-2Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Zn-2Al合金主要由-αMg基体相、-τMg32(Al,Zn)49相及AlNd相组成,并且AlNd相随着合金中钕含量的增加而增多;合金的力学性能随着钕含量的增加呈现先上升后下降的变化趋势,当钕含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为204 MPa,合金的伸长率也达到最大值11.125%。

Mg-12Gd-2Y-2Sm-0.5Zr镁合金高温蠕变行为研究

研究了Mg-12Gd-2Y-2Sm-0.5Zr镁合金的高温蠕变行为。结果表明:时效态Mg-12Gd-2Y-2Sm-0.5Zr合金在200℃、300℃/50 MPa、70 MPa的条件下具有优异的抗蠕变性能;在50、70 MPa的应力下,200℃时应力指数n=3.8,300℃时应力指数n=5.6;在200、300℃的温度下,50 MPa条件下蠕变激活能Qc=50.8 kJ/mol,70 MPa条件下蠕变激活能Qc=64.8kJ/mol。

Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr(wt.%)合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜(OM)、带能谱分析(EDAX)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等方法对Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr(WGZ115)合金的原始铸态(F态)、固溶处理态(T4态)和峰值时效态(T6态)的组织结构进行了分析。研究表明:F态WGZ115合金主要由基体(-αMg)、晶间共晶相(Mg24(YGdZn)5)和长周期结构相(Mg12Y1Zn1)组成。T4态WGZ115合金主要由基体相(-αMg)、长周期结构相(Mg12Y1Zn1)和少量分布于晶界附近的方块相(Mg-Y-Gd方块相)组成。T6态WGZ115合金的形貌与T4态相似,圆形的富Zr相始终存在于三种状态的合金中。通过不同温度下的拉伸实验发现T4态WGZ115合金的抗拉强度和塑性好于F态合金。而T6态合金的力学性能最好,在200℃时抗拉强度达到最大值341.1MPa。

Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能和阻尼性能

研究了铸态和固溶态下Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能及阻尼行为。结果表明,固溶处理提高了合金抗拉强度、伸长率。室温下,铸态和固溶态合金的应变无关阻尼性能相当。该合金其应变相关阻尼随应变振幅的增大而增大,且固溶态的阻尼明显高于铸态的。合金的阻尼行为可采用Granato-Lucke位错阻尼理论解释。

热轧对Mg-5Al-0.3Mn-2Ce合金组织与性能的影响

采用铁模铸造法制备了Mg-5Al-0.3Mn-2Ce镁合金。合金铸锭在410℃均匀化处理24h后,在400℃进行热轧试验。经过4道次轧制,合金的总压下量为62%。利用X-射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验研究了铸态合金和轧制态合金的组织和力学性能。结果表明,Mg-5Al-0.3Mn-2Ce合金由α-Mg和Al11Ce3相组成。轧制变形明显细化了合金的晶粒尺寸,轧制后合金的平均晶粒尺寸约为20μm。轧制后合金强度也得到了显著提高。轧制态合金的抗拉强度和屈服强度分别为301MPa和222MPa,与铸态合金相比,分别提高了69%和196%。

固溶处理对Mg-5Sn-1Si合金显微组织和硬度的影响

研究了固溶温度、保温时间对Mg-5Sn-1Si合金显微组织和硬度的影响,并从理论上分析了固溶处理的作用机制。结果表明:在保温时间一定时,随固溶温度的升高,合金组织先后经过不完全均匀、相对均匀和均匀度下降三种变化;在加热温度一定时,随保温时间的延长,合金组织先后发生不完全固溶、完全固溶与析出、析出相重新聚集三种变化;合金经固溶处理后,其硬度低于相应的铸态合金,时间不变时,随温度升高,合金硬度呈现先升高后降低的趋势,温度不变时,随时间的延长,合金硬度逐渐下降。

时效处理对Mg-5Sn-1Si合金显微组织和硬度的影响

研究时效温度、保温时间对Mg-5Sn-1Si合金显微组织和硬度的影响,分析时效处理的作用机制。结果表明,保温时间一定时,随温度升高,晶粒球化程度加强,析出相数量逐渐增加。温度一定的条件下,随保温时间延长,合金组织先后经过不连续析出、连续析出与网状析出三种变化,当保温时间较长时,第二相颗粒发生偏聚。合金经过时效处理后,显微硬度得到明显改善,比相应的铸态合金高出20%,随时效温度升高和保温时间延长,合金硬度均出现先升高后降低的趋势。

Ca对Mg-5Li-3Al-2Zn合金组织和力学性能的影响

实验研究了添加1%、2%、3%、6%Ca对Mg-5Li-3Al-2Zn合金组织和性能的影响。通过观察显微组织,利用XRD和EDS分析组织成分可知,添加适量的Ca可细化晶粒,Ca主要富集在晶界处,当Ca加入量超过2%时,与Al形成Al_2Ca金属间化合物,Al_2Ca较多时,对基体的割裂作用较强。室温拉伸试验结果表明,添加2%Ca,强度和塑性同时提高,继续增加Ca含量,合金的力学性能下降。

Mg-6Al-5Sn-0.3Ce镁合金的离心铸造工艺优化

采用不同的离心铸造工艺参数对Mg-6Al-5Sn-0.3Ce镁合金进行了铸造,研究了旋转速度和离心力保持时间对合金显微组织和腐蚀性能的影响。结果表明:随旋转速度和离心力保持时间的增加,样品的平均晶粒尺寸先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,耐腐蚀性能先提升后下降。在1700 r/min旋转速度下保持时间5 min,合金的平均晶粒尺寸最小,腐蚀电位最正。Mg-6Al-5Sn-0.3Ce镁合金的离心铸造工艺参数优选为:1700 r/min旋转速度、5min离心力保持时间。在这个条件下,合金的平均晶粒尺寸为23μm,腐蚀电位为-0.891 V。

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.15Si合金组织与性能研究

研究了在Cu-9.5Ni-2.3Sn合金中添加质量分数为0.15%的Si后对该合金铸态及时效态微观组织、电导率和硬度的影响.结果表明:添加0.15%的Si后,合金出现发达的树枝状晶体,且有Ni_2Si、Ni_3Si、Ni_3Sn和Ni_4Sn相出现.经400℃×4 h时效处理后,Ni_2Si、Ni_3Si相的析出使得合金得到强化.合金电导率随时效时间的延长和温度的提高而升高,硬度在时效初期随时效温度的提高和时效时间的延长而提高,在430℃时效2 h和在400℃时效8 h得到峰值,较佳时效工艺为400℃×8 h.

变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金的组织性能及再结晶过程

利用金相显微镜、SEM和万能拉伸机等手段对Mg-1.5Zn-0.2Gd合金热轧、退火后的显微组织、结晶组织及力学性能等进行了研究。结果表明:Mg-1.5Zn-0.2Gd合金经450℃热轧和350℃退火60 min后,其性能得到显著提高,织构极密度显著降低,最大值仅为2.3;基面织构沿着TD方向发生分裂,角度大约为30°;经热轧、退火处理的合金在室温下的屈服强度和抗拉强度低于热轧状态,但表现出良好的延伸性,延伸率达29.1%;退火过程中非基面取向的晶粒在原始大角度晶界位置形核长大,是Mg-1.5Zn-0.2Gd合金织构得到优化的关键原因.

不同温度下Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金的拉压不对称性

通过光学显微镜、扫描电镜观察和拉伸、压缩试验研究了在不同温度下Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr(WGZ115)镁合金的拉压不对称性及其原因。结果表明:该合金在低于200℃拉伸时发生脆断,在200～300℃内拉伸屈服强度大于压缩屈服强度,在300℃时拉伸屈服强度与压缩屈服强度相等,在高于300℃后拉伸屈服强度小于压缩屈服强度;相同温度下该合金抗压强度大于抗拉强度,压缩的最大应变量大于拉伸的最大应变量;在拉伸时,合金裂纹多为穿晶扩展,二次裂纹导致合金在25～200℃迅速脆断;在压缩时,合金内部出现孪晶带,使其压缩变形能力增强。