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。

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。

铸态和T6热处理Al-10Si-0.5Mg-0.5Mn挤压铸造铝合金的组织和力学性能

采用挤压铸造的成形方式制备出Al-10Si-0.5Mg-0.5Mn合金,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段研究了铸态和不同热处理工艺对合金的微观组织与力学性能的影响。结果表明,挤压铸造Al-10Si-0.5Mg-0.5Mg合金铸态组织细小致密,晶粒大小分布不均,白色的长条状及块状AlFeMnSi相分布在晶界处。经过T6热处理后大部分共晶硅及AlFeMnSi相的球化效果较好,但存在明显的共晶硅偏聚区域及少量块状AlFeMnSi相。经优化后得到合金的最佳热处理工艺为:固溶535℃×4h+时效160℃×6h,该工艺下合金的共晶硅分布较均匀,长条状及块状AlFeMnSi相转化成近球状甚至点状纳米级粒子,合金硬度为HB115,断后伸长率为9.4%,相对于铸态分别提升53.3%和77.3%。

拉伸变形对Ti-6Al-6Cu-4Mg-0.5Mn钛合金组织和力学性能的影响

通过TEM、显微硬度、拉伸测试对拉伸变形后时效态Ti-6Al-6Cu-4Mg-0.5Mn钛合金板进行了测试,研究了拉伸变形量对其组织和力学性能的影响。结果表明:随着拉伸变形量增加,合金产生了明显的位错滑移交割,使位错缠结增加,GP区密度与尺寸显著下降,不同拉伸变形量下形成的GP区都呈现均匀分布状态。随再时效时间的增加,钛合金板样硬度先增加后降低。在15%的拉伸变形量下,抗拉强度与屈服强度达到最大值,分别为508.2、448.6 MPa;板样伸长率则随拉伸变形量的上升而降低。从拉伸强度考虑,15%的室温拉伸变形量是最优的。

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。

Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响

研究了变质剂Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响。结果表明:Al5TiB的加入显著细化了Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金晶粒,增大了界面面积,提高了合金的界面阻尼。但是,Al5TiB的加入又促进了Al、Zn原子向基体中的扩散,降低了合金的位错阻尼。加入变质剂Al5TiB后Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金的阻尼机制主要是界面阻尼和位错阻尼。二者迭加的结果决定了ZA84镁合金的宏观阻尼行为。

Nd对Mg-6Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等手段,系统研究了稀土Nd的含量对Mg-6Zn-Mn镁合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,稀土Nd对铸态Mg-6Zn-Mn镁合金具有明显的细化枝晶作用。经过360℃挤压后,合金显微组织发生明显变化。当Nd含量较低时(低于0.4%,质量分数),合金的动态再结晶率较低,合金的室温综合力学性能最好,与初始合金相比,其屈服强度提高了17%,达到250MPa,抗拉强度超过300MPa。然而,随着Nd含量的进一步增加,合金的动态再结晶率升高,发生完全动态再结晶,在其晶界上析出粗大的T相,而导致合金综合力学性能下降。

Mg-6Zn-1Mn镁合金热压缩流变行为及动态再结晶

采用Gleeble-1500热压缩模拟试验机对Mg-6Zn-1Mn合金进行压缩实验,研究了该合金其在变形温度250～400℃、应变速率0.01～10 s-1范围内的流变应力及动态再结晶行为。通过计算加工硬化速率θ得到合金发生动态再结晶的临界应力σc和临界应变εc,并且建立临界值与峰值应力σp、峰值应变εp之间的定量关系,用截线法测量合金压缩后的平均晶粒尺寸。结果表明:Mg-6Zn-1Mn镁合金在高温下塑性变形的热本构方程为:.ε.exp(22919/T)=2.77.σ8.19;合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的增加而升高,随变形温度的增加而降低,发生动态再结晶的临界条件为:ε>εc=6.648×10-3Z0.06149;各特征变量之间存在如下关系:σc=0.7295σp、εc=0.2639εp;动态再结晶的平均晶粒尺寸dave随温度的升高、应变速率的减小而增大,与Zener-Hollomon参数之间的关系为:dave=2.11×103.Z-0.1378。

Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金的非枝晶组织演变及机理

半固态金属坯料部分重熔是半固态金属触变成形工艺的重要技术环节,采用等温热处理法对Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金在部分重熔过程中的非枝晶组织演变过程和机理进行研究。结果表明:在半固态重熔初始阶段,Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金沿晶界分布的共晶相逐渐向α-Mg基体中扩散溶解,达到共晶熔化温度后,剩余部分开始熔化。随着保温时间的进一步延长,为了降低系统的界面能,颗粒将发生合并长大。其中,非枝晶颗粒的分离是由液相沿亚晶界浸渗和根部重熔两种机制起主导作用。Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金的最佳等温热处理工艺为保温温度600℃和保温时间25 min,采用该工艺处理后所得非枝晶颗粒平均尺寸为57μm,形状因子为1.16,固相率为68%。

RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响

研究了RE对Mg 8Zn 4Al 0 3Mn镁合金阻尼性能的影响。研究表明 ,加入RE后降低了合金低温下的阻尼性能 ,但明显提高了其在高温下 (≥ 1 2 0℃ )的阻尼性能。高温下 ,加入 1 0 %RE的合金表现出了最高的阻尼性能。由于高温下合金中相界面的软化及粘性滑动 ,四种合金在高温下均存在一个温度内耗峰 ,只是出现的温度不同。RE的加入推迟了温度内耗峰出现的温度。分析认为 ,加入RE后合金的阻尼机制主要是位错机制和界面机制。可动位错密度越高 ,晶粒越细 ,晶界和相界越多 ,阻尼性能越好。

添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金组织与性能的影响

研究了分别添加质量分数均为0.3%的钙、钛以及复合添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加钛提高了该镁合金的塑性和强度,然而Mg17Al12相聚集析出形成粗大的第二相组织;添加钙后提高了该镁合金的塑性,但沿晶界大量析出了连续网状Mg17Al12相,导致其强度略有下降;复合添加钛和钙既增加了共晶相数量又细化了共晶相组织,使得该镁合金铸态组织更加细小均匀,从而显著提高了其强度和韧性。

Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭,利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明:在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网,获得明显细化的铸态组织;熔铸中粗大的Al3(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用,反而恶化合金组织,进而对力学性能产生不利影响,应该严格加以控制。

Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn镁合金的半固态组织演变

采用半固态等温热处理法,研究了重熔温度和等温时间对Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:在不同温度保温30min或在585℃保温不同时间的球化演变过程中,Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn合金中球状组织的平均尺寸、形状因子均先减小后增大,且固相率明显下降;晶界和亚晶界共同提供了溶质原子的扩散通道和液相相互渗透的路径,晶粒内部的溶质原子Zn、Cu和Mn富集区和枝晶壁搭接处形成了高溶质浓度的小"液池";当保温温度超过585℃或时间超过30 min时,颗粒易于粗化,其粗化符合Ostwald熟化机制。适合Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn合金的半固态等温处理工艺为585℃×30 min,其颗粒平均尺寸、形状因子和固相率分别为29.91μm、1.09和47.55%。

Bi对Mg-6Al-1Sm镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和拉伸试验等方法,研究了Bi对Mg-6Al-1Sm耐热镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:在Mg-6Al-1Sm中加入适量的Bi后,细化了合金的铸态组织,同时基体中出现热稳定性较高的颗粒相Mg3Bi2。适量Bi的加入提高了合金的室温和高温力学性能,改善了合金的耐热性能。

Mg-6Al-4Sn镁合金挤压温度的模糊PID控制

在镁合金的挤压过程中,挤压温度控制是极其重要的部分。本文采用常规挤压和模糊PID控制挤压分别进行了Mg-6Al-4Sn镁合金的力学性能和显微组织的测试和分析。结果表明:与常规挤压相比,基于模糊PID控制挤压的试样抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别增大了24 MPa、44 MPa、0.4%,强度和显微组织得到改善和提高。

轧制变形量对Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机、导电率测量仪研究轧制温度360℃下18%~55%轧制变形量对铸态Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金的显微组织和性能的影响。结果表明:铸态合金组织明显为枝晶,晶界处有大量Mg17Al12金属间化合物分布。随着轧制变形量的增加,合金中晶粒越来越细化,组织越来越均匀。与铸态合金相比,轧制合金的强度和伸长率均明显提高,导电率明显降低。变形量55%的合金抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为325、234 MPa,其伸长率和导电率分别为24.7%和17.20%IACS。

汽车零件用差压铸造Mg-9Al-1Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能

采用差压铸造进行了汽车零件用镁合金Mg-9Al-1Zn-0.5Ca的制备,对组织、力学性能和耐磨损性能进行了测试与分析。结果表明:与重力铸造试样相比,差压铸造试样的抗拉强度提高9.7%,屈服强度提高12.5%,断后伸长率从8.8%增大到9.5%,磨损体积减小38.9%;差压铸造可以明显改善合金内部组织,提高合金的力学性能和耐磨损性能。

Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Mn合金固溶时效工艺试验研究

对Al-4.5Cu-l.5Mg-O.5Mn合金铸锭进行均匀化退火、热轧、退火、冷轧,制备成2 mm厚的板材,研究不同的固溶和时效工艺对该合金板材组织和性能的影响。用电子万能试验机测试力学性能,金相显微镜分析显微组织,扫描电镜分析断口形貌,维氏硬度计测试硬度值并分析时效硬化现象。研究结果表明:固溶工艺为500℃1h时,合金板材的固溶效果最好;人工时效最佳工艺为185℃2 h。

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。

稳定化退火温度对Al-6Mg-0.4Mn合金板材组织性能的影响

试验研究了稳定化退火温度对3.5mm厚的Al-6Mg-0.4Mn合金冷轧板材微观组织、强度、耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:随着板材稳定化退火温度的提高,合金的强度降低,塑性增加,晶间耐腐蚀性能则先升高而后降。当稳定化退火温度为200℃保温2 h时,由于在晶界处形成了连续分布的β相,合金的晶间耐腐蚀性能最差。合金板材经320℃2h稳定化退火可实现强度、塑性和耐蚀性的最佳配合。