Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金组织及性能的影响

本文研究了不同Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金的强化机理,采用金相实验、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对显微组织进行观察,并通过EBSD分析了Sm含量对合金显微组织的影响。本文主要是对不同Sm含量的Mg-6Al-2Sr铸态合金进行挤压实验。结果表明:随着Sm含量的增加,生成的Al_(2)Sm相在挤压的作用下破碎,并且沿挤压方向在晶界处均匀弥散,阻碍晶粒长大;继续不断增加Sm,使得在晶界处Al_(2)Sm相增多聚集,反而对合金力学性能产生不利影响;当Sm含量为1.5 wt%时,合金的平均晶粒尺寸最细小,其抗拉强度、屈服强度和伸长率达到297.9 MPa、257.8 MPa和21.3%,硬度达到HV78.9,较Sm含量为0 wt%的合金,抗拉强度提升了15.6%,屈服强度提升了34.6%,伸长率提升了34.8%。

Mg-6Al-1Ca镁合金热压缩变形及本构方程

采用AG-100KN电子万能材料实验机对新型Mg-6Al-1Ca镁合金进行了热压缩实验,分析了该合金在温度为573~773 K、应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下的材料流动行为和应变硬化行为。通过线性拟合分别构建了该镁合金的本构模型和动态再结晶模型,得到了Mg-6Al-1Ca镁合金应力与应变及应变速率的关系。并根据本构方程与实验值的对比,验证了该本构关系式。在低应变区,温度在573~673 K时,压缩曲线呈现显著的加工硬化特征,温度在723~773 K时,加工硬化现象不明显,在流动应力达到峰值后随即进入稳态流动状态;在高应变区,受动态再结晶和动态回复机制的影响,材料的流动行为表现为稳态流动的特征。

Al_(2)O_(3f)/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织及时效行为

采用维氏显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al_(2)O_(3f)/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织和时效行为。结果表明:复合材料的组织主要由α-Mg、Al_(2)O_(3)、β-Mg_(17)A1_(12)、Mg_(2)Si、MgO、Al_(2)Nd、Al_(2)Gd以及Al_(11)Nd_(3)相组成。Al_(2)O_(3)短纤维的引入加速了基体合金的时效动力学,使基体合金的时效峰值时间由32 h显著缩短至24 h。时效过程中,β-Mg_(17)Al_(12)相主要以连续析出和非连续析出两种形式析出,连续析出和非连续析出的生长呈竞争关系,随着时效时间的增加,非连续析出相逐渐长大并由晶界向晶粒内部推移,过时效阶段晶粒内部出现成片的非连续析出相。

RE元素Y和Nd对Mg-6Al合金显微组织的影响

研究了RE元素Y和Nd元素对Mg 6Al镁合金在铸态和固溶热处理状态下显微组织的影响。金相显微镜、扫描电镜及电子探针分析结果表明 ,Y和Nd稀土元素均有促进Mg 6Al合金铸态组织晶粒细化的作用 ,添加质量分数为 0 .5 %的Y元素可使合金的晶粒尺寸由Mg 6Al合金的 10 2 .0 0 μm细化至 76.92 μm ,加入质量分数为 1%的Nd后合金晶粒尺寸为65 .79μm ,而且Y和Nd在复合加入时 ,细化效果更为显著 ,晶粒尺寸为 5 7.47μm。Y和Nd与合金中的铝元素形成热稳定性较高的块状YAl2 相和条状NdAl2 相 ,两者在α Mg晶粒内和晶界均有分布。

Mg-6Al-1Zn-Y镁合金组织及力学性能的研究

在Mg-6Al-1Zn合金的基础上添加不同质量分数的Y(分别为0%,0.5%,0.9%,1.4%),制备了4种实验合金,研究了Y的添加对合金组织性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了Mg-6Al-1Zn合金添加Y后组织结构的变化。研究结果表明,添加了不同含量Y的合金中都出现了一种新相Al2Y相。随着Y含量的增加,Al2Y相数量增多而Mg17Al12相则减少。Y能细化合金铸态及挤压态显微组织,其细化作用在添加了0.9%Y的镁合金中尤为明显。铸态合金室温拉伸试验表明:该合金具有最佳的综合力学性能。当Y含量添加至1.4%时,Al2Y相变得粗大且出现团聚现象而导致了拉伸性能的下降。经过挤压后,合金的力学性能大幅度上升。

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、微观组织、表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加0.5%的Sm时,合金的第二相得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时,合金的析出相增多,并产生粗化、偏聚的现象。另外,在两种浓度的腐蚀介质中,合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势,其中当Sm含量为0.5%时,合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显的改善。

等径道角挤压对Mg-6Al合金性能的影响

为了优化铸态Mg-6Al合金等径道角挤压的工艺参数,通过等径道角挤压实验研究了工艺参数对其性能的影响.研究表明:等径道角挤压可大幅度提高Mg-6Al合金坯料的力学性能.当Mg-6Al合金挤压1道次至4道次后,其力学性能提高较大,微观组织明显细化.随挤压温度从260℃升高至300℃,被挤压坯料的力学性能先提高后降低.当挤压路径为路径B,挤压道次为4道次,挤压温度为300℃时,Mg-6Al合金的力学性能最高,其抗拉强度为308.2 MPa,延伸率达到30.6%.

锌对Mg-6Al合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、万能材料试验机、X射线衍射仪、电子探针和扫描电镜等手段分析了Mg-6Al-xZn合金的显微组织和力争性能。结果表明:加入不同锌含量的Mg-6Al合金显微组织主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)和τ-Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相组成;随着锌含量的增加,合金中第二相的数量增多,晶粒逐渐细化;Mg-6Al-6Zn合金具有最高的室温抗拉强度和韧性,当锌含量超过6%后合金晶粒粗化,综合力学性能下降。

Ca对Mg-6Al合金力学性能的影响

采用拉伸试验、断口分析和组织观察,对室温和150℃下不同Ca含量的Mg-6Al合金的力学性能进行了研究。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-6Al合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低,且均在w(Ca)=1%时取得最大值。加入适量的Ca可改善Mg-6Al合金的显微组织,从而提高其力学性能。

等径道角挤压制备高力学性能细晶Mg-6Al合金

为了制备高力学性能细晶Mg-6Al合金坯料,采用金相显微镜、材料拉伸实验机等手段对Mg-6Al合金铸坯进行等径道角挤压实验研究.并利用热处理工艺对挤压后材料进行处理,研究热处理工艺参数对材料力学性能的影响规律.结果表明,Mg-6Al合金的铸坯的抗拉强度为196.4MPa,延伸率为12.6%.经过等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的晶粒被大大细化,其晶粒尺寸由铸坯的140μm左右细化到8μm左右.其力学性能有很大提高,抗拉强度由196.4MPa提高到308.2MPa;延伸率由12.6%提高到30.6%.等径道角挤压工艺是一种非常好的制备高力学性能、细晶Mg-6Al合金的工艺方法.固溶和人工时效热处理工艺对等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的强度有较大影响,对延伸率影响较小.

添加稀土Gd对Mg-6Al镁合金组织和耐蚀性的影响

Mg-6Al镁合金具有较好的铸造性能和力学性能,目前鲜见单一稀土元素对其腐蚀性能影响的报道。通过合金制备、微观组织分析和耐蚀性测试等方法研究了稀土Gd添加量对Mg-6Al镁合金微观组织和耐蚀性能的影响。OM、SEM、EDS、XRD分析结果表明,稀土Gd的添加改善并细化了Mg-6Al合金的铸态组织,形成杆状或块状的Al2Gd新相;动电位极化、浸泡试验等测试结果表明Gd的添加显著提高了Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,Mg-6Al-2%Gd镁合金的腐蚀速度最小,为0.83 mm/a,且腐蚀后组织较为致密,腐蚀产物和腐蚀坑均变小,Mg-6Al-x Gd合金的腐蚀产物主要为Mg(OH)2。

Sb对Mg-6Al合金腐蚀行为的影响

采用腐蚀试验和组织分析,结合腐蚀速率计算和腐蚀形貌观察,研究Sb对Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,加入质量分数为0.5%的Sb后,Mg-6Al合金的显微组织得到细化,腐蚀速率降低,腐蚀形貌改善,耐腐蚀性能得到显著提高。

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-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织与性能的影响

研究了热处理对Mg-6Al-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织和显微硬度的影响。结果表明,经过固溶处理,β-Mg17Al12逐渐溶解到基体中,Mg2Si保持良好的热稳定性,合金的显微硬度明显提高,在固溶48 h时显微硬度较铸态时提高了约20%;固溶处理后再进行时效处理,沿晶界逐渐析出第二相,起到了晶界强化和弥散强化的作用。

Mg-7Sm-4Al细化剂对Mg-6Al合金细化的研究

针对稀土化合物对Mg-Al合金的细化问题,通过向纯Mg中复合添加Al和Sm元素制得Mg-7Sm-4Al细化剂,研究了细化剂对Mg-6Al合金的细化效果,并设计了直接添加同等量Al和Sm的对照实验。讨论了这俩种添加方式对Mg-6Al合金晶粒尺寸的影响。实验结果表明:外添加Mg-7Sm-4Al细化剂可以很好的细化Mg-6Al合金。当Mg-7Sm-4Al细化剂的添加量质量分数为36.4%时,Mg-6Al合金的平均晶粒尺寸由原始的126.12μm细化到75.68μm。细化机制是Mg-7Sm-4Al中未溶解的Al2Sm颗粒起到了异质形核作用,溶解的Al和Sm元素的溶质效应,二者协同作用使合金细化。从直接添加Al和Sm的对照实验可以得出,添加质量分数为0.64%Sm会使Mg-6Al合金晶粒粗化,因为Sm元素具有去除氧化物杂质的作用,带走Mg-Al合金中富氧异质形核质点,降低形核率。当Sm的添加量达到质量分数的2.55%时,Sm和Al生成具有异质形核能力的Al_(2)Sm颗粒,使合金细化。

Mg-6Al-1Zn-1.8Gd-0.9Y镁合金的高温蠕变行为

研究了Mg-6Al-1Zn-1.8Gd-0.9Y镁合金的高温蠕变行为。结果表明:Mg-6Al-1Zn-1.8Gd-0.9Y合金在50MPa、150℃的蠕变量为0.86%,稳态蠕变速率为1.8×10^(-8) s^(-1);经热处理后的合金在50MPa、150℃的蠕变量为0.36%,稳态蠕变速率为8.9×10^(-9)s^(-1),基本可满足高温下的使用要求。铸态合金在50MPa下的蠕变激活能为24.3kJ/mol,热处理后的合金在50、70MPa下的蠕变激活能分别为23.4、34.3 kJ/mol,这与晶界滑移激活能接近。

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%。

Sb对Mg-6Al合金力学性能的影响

为了找出Sb对镁合金力学性能的影响作用,采用拉伸试验、断口分析和组织观察,对150℃和175℃下不同Sb含量的Mg-6Al合金的抗拉强度和伸长率进行了研究,得出了Mg-6Al合金的力学性能随Sb含量的变化关系。结果表明,随着Sb含量的增加,Mg-6Al合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低,且均在Sb含量为1%时取得最大值。加入适量的Sb可改善Mg-6Al合金的显微组织,从而提高其力学性能。

硅钙合金在Mg-6Al-0.5Mn合金中的应用

Mg2Si强化相可以提高镁合金的室温和高温性能,但汉字形Mg2Si,割裂基体,反而使合金的力学性能降低。本文首次将硅钙合金应用到镁合金,研究其对Mg-6Al-0.5Mn合金显微组织和性能的影响。结果表明,硅钙合金加入后改善了合金的显微组织,第2相趋于弥散分布,合金的平均晶粒尺寸从180μm减小到100μm;合金中形成了弥散分布、稳定性较高的规则多边形Mg2Si相,起到弥散强化作用;加入硅钙合金后,显著改善了合金的力学性能,Mg-6Al-0.5Mn合金的铸态显微硬度、抗拉强度、伸长率和冲击韧度都有明显的提高,合金的抗腐蚀性能也有了一定程度的改善。

铸态Mg-6Al-xGd合金凝固组织及力学性能研究

采用x射线衍射分析、扫描电镜分析、显微组织分析及拉伸性能测试,研究Gd含量对Mg-6A1-xGd(x=0,0.6%,0.9%,1.2%,1.5%,1.8%)镁合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明:Gd含量逐渐增加,α-Mg晶粒尺寸先减小后增大,β-Mg_(17)Al_(12)相从连续网状变为断续网状、颗粒状,且体积数量减少。加入Gd后合金组织中出现了弥散分布的Al_2Gd相。Gd的添加使得合金晶粒得到细化,在Gd含量为0.9%时细化效果最为明显。Mg-6Al-xGd铸态合金的室温抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,在Gd的添加量为0.9%时,抗拉强度为210.93 MPa,比未添加Gd元素提高了21.4%。由铸态合金拉伸断口可见大量韧窝和撕裂棱,合金表现为韧-脆混合型断裂特征。