砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸,并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现,VW93合金的自由收缩系数为1.96%,受阻收缩系数随γ的增大而线性减小,此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。

不同挤压温度下Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金的组织与力学性能

对锻态Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金进行了不同温度的热挤压试验,通过金相显微镜、拉伸试验、断口形貌观察等手段研究了不同挤压温度(320~380℃)对该合金组织与力学性能的影响。结果表明:Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金经过不同温度挤压后,晶粒得到一定程度的细化。随着挤压温度的升高,合金晶粒尺寸先减小后增大,350℃下挤压的合金的晶粒平均尺寸最小,组织均匀性最佳。随着挤压温度的升高,合金的抗拉强度和伸长率均先升高后降低。350℃挤压的Mg-3Y-1.5Ce-0.5Zr合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为276.3 MPa和17.6%。

Ho对时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金组织及力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子拉伸实验机等研究了时效态Mg-5Y-3Sm-xHo-0.5Zr(x=0、2、4、6,mass%)合金的显微组织和力学性能。结果表明:时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的组织由α-Mg基体和第二相Mg_(24)Y_(5)、Mg_(41)Sm_(5)组成,添加稀土元素Ho后有新相Mg_(24)Ho_(5)生成;适量Ho的添加能够细化时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的晶粒,提高其室温及高温力学性能;在室温(20℃)~250℃温度范围内,合金的抗拉强度均随Ho含量的增加呈现先增大后减小的趋势,除200℃略有不同外,合金的抗拉强度均在Ho含量为4%时达到峰值。含4%Ho的合金在不超过150℃时,强度非常稳定,对温度变化不敏感;合金拉伸断裂方式主要表现为脆性断裂,当拉伸温度升高时,呈现向微孔聚集断裂转变的趋势。

Effect of Zn addition on microstructure and mechanical properties of Mg-3Y-2Nd-0.5Zr alloy

The effect of 0.5wt.%Zn addition on the microstructure and mechanical properties of Mg-3Y-2Nd-0.5Zr(WE32)alloy was investigated.The results indicate that WE32-0.5Zn alloy takes 48 h to reach peak hardness after solid solution treatment at 525℃and aging at 200℃,10 h earlier than WE32 alloy,which implies an accelerated aging precipitation kinetics owing to the addition of 0.5wt.%Zn.A large quantity of finerod and rectangular block-like Zn-Zr precipitates in theα-Mg matrix are formed in the WE32-0.5Zn alloy,and numerous needle-likeβ1phases are distributed at both ends of the Zn-Zr precipitates at peak-aged condition.In peak-aged condition,the ultimate tensile strength considerably increases from 263.2 MPa(WE32)to 309.6 MPa(WE32-0.5Zn),and the elongation dramatically increases from 4.3%(WE32)to 8.9%(WE32-0.5Zn).Theβ’andβ1phases are the main precipitates of the WE32-0.5Zn alloy peak-aged at 200℃.Theβ’andβ1phases easily nucleate at the Zn-Zr precipitates,and theβ1phases are particularly likely to nucleate and grow at the interface between the two ends of the Zn-Zr precipitates,which accelerates aging precipitation kinetics and leads to a shorter time to achieve peak aging.

热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响（英文）

采用金相分析、SEM、硬度试验和拉伸试验等方法分析和测试砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金在T6态(固溶后空冷然后时效)下的显微组织和室温力学性能,讨论该合金的断裂机理。结果表明,砂铸Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在225°C和250°C时效下的最优T6热处理工艺分别为(525°C,12 h+225°C,14 h)和(525°C,12 h+250°C,12 h)。峰时效下T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金主要由α-Mg+γ+β′相组成,2种峰时效热处理工艺下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339.9 MPa、251.6 MPa、1.5%及359.6 MPa、247.3 MPa、2.7%。在不同热处理工艺下Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金断裂的类型不同,峰时效态合金的断裂方式为穿晶准解理断裂。

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-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的蠕变行为

通过蠕变试验、组织观察和理论计算,研究了Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金在200℃、50MPa和200℃、70MPa条件下的蠕变行为。结果表明,Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金在200℃时具有与商用耐热镁合金WE43相近的蠕变性能;随着蠕变应力的增大,合金的晶粒尺寸变化不大,晶界变得不明显;应力指数计算值显示,此时蠕变受扩散和晶界滑动两种机制控制。

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-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金中镁稀土相形成机理

通过SF6+CO2气体保护,在大气环境下制备了Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr镁合金,并基于电负性理论分析以及应用Miedema生成热模型对合金镁稀土相的形成进行了分析研究。结果表明,铸态合金内除存在α-Mg基体相外,还有Mg5Gd、Mg24Y5和Mg3Sm相;Mg与稀土元素Gd、Y、Sm具有较好的亲和力,镁稀土相的形成有其必然性。

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应。

Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的强化作用评估

通过组织分析、拉伸试验和理论计算,研究了强化作用对时效态Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金屈服强度的贡献量。结果表明,该合金在细晶强化的基础上,以损失部分固溶强化为代价,产生了显著的析出强化,大幅提高了屈服强度。固溶强化对合金屈服强度的贡献量略低于细晶强化,析出强化的贡献量超过总屈服强度的50%。

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。

时效时间对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金力学性能的影响

选取了在工程实践中有广泛应用的Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金,在225℃下对合金进行了时效处理,研究了时效时间对合金力学性能的影响。结果表明：在6、8、10、12、14、16 h时效时效范围,合金的硬度、抗拉强度和屈服强度在12 h处理之后达到最大值。

热处理对Mg-11Gd-3Y-0.6Ca-0.5Zr合金显微组织和腐蚀行为的影响

本工作以Mg-11Gd-3Y-0.6Ca-0.5Zr合金为研究对象,对其进行固溶和时效热处理。采用金相显微镜、带能谱的扫描电镜、X射线衍射仪对热处理前后及腐蚀后合金的显微组织和物相进行分析,并采用静态失重法、电化学测试方法研究了热处理前后合金的耐腐蚀性。结果表明:合金铸态组织由α-Mg基体和沿晶分布的粗大共晶相Mg 5Gd、Mg 24 Y 5和Mg 2Ca组成,经固溶时效后,共晶相种类没有改变,但第二相变得细小、弥散,呈颗粒状和短棒状均匀分布在基体上。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,热处理显著提高了合金的耐蚀性,其中,时效态合金的腐蚀速率最小,自腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,合金的耐蚀性最好,表现为轻微的均匀腐蚀,其次为固溶态、铸态。合金表面的腐蚀产物主要为Mg(OH)2。

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。

晶粒尺寸、变形温度和应变率对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr合金力学性能的影响

通过对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr合金进行单向拉伸试验,检验晶粒尺寸、温度和应变率对合金力学性能的影响。通过退火处理可以获得不同晶粒尺寸((9.63±0.69)～(94.24±2.41)μm)的试样,拉伸温度分别为20℃、-25℃和-50℃。当温度足够低时,塑性变形由滑移主导的变形方式向孪生主导过渡;同样的情况可在晶粒尺寸变大时发生。变形机制的转变导致Hall-Petch关系中斜率的变化。采用Zener-Hollomon参量来描述温度、应变率对孪生的综合影响。实验结果表明,随着Z参量的变大,孪生发生率增大;当Z值足够大时,变形机制发生转变。

变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响

采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为143.2 HV,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s^(-1)条件下合金抗压强度可高达682 MPa;在100℃及应变速率为1500 s^(-1)条件下抗压强度为635 MPa;在400℃及应变速率为3000 s^(-1)条件下抗压强度为583 MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。

挤压态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的低温力学性能(英文)

研究多循环低温交变(液氮浸泡处理)和拉伸温度对挤压态Mg10Gd3Y0.5Zr镁合金的微观组织、力学性能以及断裂机制的影响。结果表明,Mg10Gd3Y0.5Zr合金经10d液氮浸泡或10个周期高低温交变循环后,合金室温力学性能基本不变;而经过20个周期高低温循环后,合金的室温抗拉强度由398MPa升高到417MPa。在196°C下拉伸时,挤压态Mg10Gd3Y0.5Zr镁合金的屈服强度和抗拉强度均大幅度提高,分别为349MPa和506MPa,分别增长了18%和27%。合金室温断裂机制为穿晶解理断裂,而低温条件下为韧性断裂和解理断裂并存的混合断裂机制。

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。

Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金阻尼性能

航天结构飞行过程中,温度、应变振幅等会有大幅的变化,为了研究服役环境对阻尼的影响,采用DMA测试仪研究了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金材料内部阻尼随服役环境的变化。结果表明:两种材料阻尼都随应变振幅的增大而增大,且同样应变振幅下Mg-6Gd-3Y-0.5Zr阻尼性能优于ZL114A;两种材料阻尼都随温度的升高而增大,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr和ZL114A合金330℃时阻尼均值分别是30℃时2.1倍和1.3倍,可知Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金对温升更敏感,当结构温升较大时,其阻尼应作为变量进行考虑。