等通道转角挤压Mg-6Zn-2Si合金组织及性能研究

采用等通道转角挤压变形工艺,在573 K下以Bc路径对Mg-6Zn-2Si镁合金进行4道次和8道次挤压细化合金晶粒来提高其力学性能,同时对合金室温拉伸断口进行分析,并阐述了等通道挤压改善实验合金微观组织和力学性能的机理。结果表明:经4道次挤压后晶粒由310μm细化到13μm,Mg_2Si相最大约60μm,细化为细小颗粒状约7μm,α-Mg基体与Mg Zn相均得到显著细化,屈服强度提高180%,伸长率提高140%,抗拉强度提高75%。与4道次相比,经8道次挤压后微观组织无明显变化,屈服强度有所提高,抗拉强度和伸长率变化不大。合金的室温拉伸断口由铸态合金的脆性断口过渡为韧性断口,并且韧窝加深,分布更均匀。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

均匀化对Mg-6Zn-0.25Ca镁合金耐蚀性能的影响

本文研究了均匀化对Mg-6Zn-0.25Ca合金耐腐蚀性能的影响。通过XRD、OM、SEM、失重、析氢实验研究了均匀化对Mg-6Zn-0.25Ca合金的显微组织及耐腐蚀性能。实验研究表明铸态Mg-6Zn-0.25Ca合金由α-Mg相以及第二相Ca2Mg6Zn3、Mg2Ca组成,均匀化处理后Mg-6Zn-0.25Ca合金晶粒尺寸稍有变大但是晶粒更加均匀,合金是由α-Mg相以及第二相Mg2Ca组成,由于Ca2Mg6Zn3相的熔点小于均匀化的温度,所以Ca2Mg6Zn3相溶于基体中,Ca2Mg6Zn3相溶于基体导致了合金第二相体积分数减少,第二相体积分数减少有效的降低了电偶腐蚀的发生。析氢失重实验表明进行均匀化处理有效地降低了Mg-6Zn-0.25Ca合金在3.5%NaCl水溶液24小时氢气的产生量,降低了析氢失重速率,即增强了Mg-6Zn-0.25Ca合金的耐腐蚀性能。对腐蚀产物膜进行分析,结果发现经过均匀化处理的合金生成的腐蚀产物膜更加致密,可以有效的增强合金的耐腐蚀性能。

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)。

Sb变质对Mg-6A1-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响

通过金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和差热分析(DSC)等手段,研究Sb变质对Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响,尤其是对合金固溶处理组织的影响。结果表明:固溶处理可以变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金铸态组织中的汉字状Mg2Si相,使Mg2Si相从汉字状变为短杆状和条块状,并且添加0.4%Sb到实验合金中可使固溶处理变质汉字状Mg2Si相的效果提高。也正是由于固溶处理可以使实验合金组织中的汉字状Mg2Si相变质,使得Mg-6A1-1Zn-0.7Si合金时效处理后获得了较铸态更高的的抗拉性能和抗蠕变性能,并且添加0.4%Sb可以进一步增强热处理对性能的改善作用。

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773 K,应变速率为0.001～1 s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图。结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36 kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773 K,应变速率为0.1 s-1左右的区域,和变形温度小于750 K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773 K,应变速率为0.001～0.01 s-1。

热处理工艺对Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响

通过在Mg-6Zn合金中添加0.4%Zr和2%Sm(质量分数)制备出一种新型Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金;利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度及力学性能测试研究铸造Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金在铸态、固溶、时效处理下的显微组织和力学性能的变化。结果表明:合金铸态组织主要由基体α-Mg、晶界处呈连续或半连续分布的(α-Mg+Mg_2Zn_3+Mg_(41)Sm_5)共晶和晶内孤立的点状相组成。合金在440和450℃固溶12~36 h时间范围内,随着时间和温度的增加,固溶效果逐渐增强。当在450℃固溶28 h时获得了较好的显微组织,抗拉强度为230 MPa,伸长率为9.58%。随后经200℃时效6~48 h后,合金的力学性能明显提高,时效强化效应随时间的延长呈先增加后减小的趋势,其中时效12 h时同时出现了抗拉强度和伸长率的峰值258 MPa和14.43%,比铸态的分别提高44 MPa和90.80%。

Al-6Zn-2Mg-2Cu合金热处理后的拉伸与晶间腐蚀性能

为了研究不同时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金性能的影响,研究了强化固溶后T6和T76时效处理对Al-6Zn-2M g-2Cu合金硬度、拉伸性能与晶间腐蚀性能的影响.结果表明,强化固溶后与经过T6时效处理的合金相比,T76时效处理后合金的硬度并无明显变化,但合金的抗拉强度下降了4.39%,伸长率则明显上升.经T6和T76时效处理后,合金的晶间腐蚀等级均为4级.两种时效状态下合金腐蚀速率均在0~1.5 h范围内急剧增大,之后开始下降.经过强化固溶与T76时效处理后,合金的抗晶间腐蚀性能得到明显改善.

Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr合金的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～1 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程,采用TEM分析变形过程中合金的组织特征。结果表明:合金变形抗力随变形温度的升高而下降,随应变速率升高而增大。在360～400℃范围内变形时,合金组织仅发生动态回复,当变形温度高于400℃以后,合金热变形以动态再结晶为主。应变速率在0.01～1 s-1范围内,不影响合金的变形软化机制,但对合金亚结构的影响较大,随应变速率的增加,位错密度增加,亚晶尺寸减少。此合金适宜的变形条件为变形温度380～400℃、应变速率0.1 s-1。

Mg-8Zn-2Si-0.5Ca合金热处理前后的组织性能

研究了Mg-8Zn-2Si-0.5Ca合金及其热处理后的组织和性能。结果表明:铸态下合金由α-Mg相、MgZn相、Mg2Si相和CaSi2相组成。Mg2Si的形状为块状,颗粒较细小,Mg2Si的晶核为CaSi2相。固溶处理后,合金中原来呈骨骼状分布的MgZn相明显减少,并变得细小。固溶处理未能使Mg2Si相溶入基体组织中。时效处理后固溶到基体中的MgZn相以细小的弥散相析出。经固溶和时效处理后,合金的硬度明显提高。

高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金均匀化退火制度研究

研究了不同单级均匀化退火制度对高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织的影响。通过对第二相及共晶组织的演化规律分析获得了合金较为理想的单级均匀化退火制度。组织分析发现,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金中第二相主要为片层状的T(AlZnMgCu)相,以及片层间与T(AlZnMgCu)相共生的Al_(2)CuMg相,过烧温度为476℃。在465、470、475℃三种温度下开展的单级均匀化退火处理研究结果表明,在过烧温度下进行单级均匀化退火处理很难将共晶组织完全消除。本研究确定的较为理想的均匀化退火制度为475℃96 h,在此制度下的第二相残留数量最少、形貌圆滑,且共晶组织体积分数最低为0.5%。

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金连续降温压缩扭转组织演变

采用Gleeble-3500热力拟试验机对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金棒材进行了热压缩扭转实验,变形过程中采用连续降温,温度范围为420~480℃,降温速率为10℃·s^(-1)。分析了变形后试样微观组织的演化规律。结果表明,形成了梯度组织;随棒状试样半径的增加,晶粒尺寸、LPSO相尺寸及ED//<0001>织构强度均减小。晶内LPSO相发生了机械破碎和扭折;块状LPSO相发生溶解,形成条纹状结构,部分条纹状结构在外力条件下发生扭折。变形过程中主要发生了连续动态再结晶及LPSO相激发的再结晶。连续降温有利于再结晶形核,产生大量细小的动态再结晶晶粒,抑制了再结晶晶粒长大和ED//<0001>织构强度增加。

第二相体积分数对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能的影响

采用万能拉伸试验机、SEM、EDS及XRD对固溶处理后的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能、第二相形态、化学成分进行了分析,并利用Image-Pro-Plus软件对第二相体积分数进行了统计。结果表明:固溶处理后,合金中仍有大量不同形态、成分的第二相,主要是灰色块状LPSO相、灰色棒状LPSO相和白色点状富稀土相。随着固溶时间的增加,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的抗拉强度与伸长率表现出先降低后升高的变化规律。在510℃固溶16 h,合金的抗拉强度与伸长率达到最小值,分别为196.77 MPa、3.8%。510℃固溶10~16 h,LPSO相体积分数不变,富稀土相体积分数增加,富稀土相质地较脆,受力时容易破碎,成为裂纹萌发和扩展的源头,使合金抗拉强度、伸长率均降低。510℃固溶16~19 h,富稀土相体积分数减少,合金的力学性能增加。

Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

目的提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化。利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量。利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布。利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制。结果对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了200~370μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40 s的试样的细晶强化层厚约为250μm,硬度约为155HV,较原始试样提高了50%左右。结论经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶。晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4MPa、喷丸时间为40s的试样的耐磨性最好。铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用。另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用。

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%。

深冷处理对Mg-2Zn-0.5Y合金组织与拉伸性能的影响

对挤压态Mg-2Zn-0.5Y合金进行不同时间的深冷处理,采用OM、SEM、XRD、拉伸试验研究了不同时间深冷对Mg-2Zn-0.5Y组织与拉伸性能的影响。结果表明:挤压态Mg-2Zn-0.5Y合金组织主要为α-Mg与少量W相。随着深冷时间的增加,合金中晶粒尺寸没有发生明显变化,W相析出量逐渐增多;深冷12 h后,Mg-2Zn-0.5Y合金中W析出相体积分数为5.33vol%。深冷处理对Mg-2Zn-0.5Y合金的抗拉强度无明显影响,但可以显著提高合金的塑性。深冷1 h的Mg-2Zn-0.5Y合金的伸长率达到17.4%,比挤压态合金的伸长率提高142%。

Sb对Mg-8Al-12Zn-2Si合金组织与性能的影响

采用X-ray衍射仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验机等,研究了Sb含量对Mg-8Al-12Zn-2Si铸态合金显微组织及性能的影响。结果表明,合金主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Zn_(11)和Mg_2Si相组成。合金添加0.2%~0.8%Sb时,Mg_2Si颗粒由原来粗大的十字状、花瓣状和骨骼状逐渐转变为细小的颗粒及短棒状,最大颗粒尺寸由铸态的50μm减小至10μm;当Sb含量增加到1.0%时,Mg_2Si出现粗化,最大颗粒尺寸约30μm。相应地,合金的拉伸强度、屈服强度和伸长率出现先提高后降低,断裂形式为准解理脆性断裂。

Sr对Mg-6Zn-2Al-2Ca合金显微组织的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪和光学显微镜研究了Mg-6Zn-2Al-2Ca-xSr (x = 0, 0.5, 1, 2, 3)合金随Sr的含量变化组织形貌的演化规律。实验结果表明:0.5%Sr可以抑制β-Mg17Al12相的形成;Sr的加入,具有增加Mg-6Zn-2Al-2Ca液态金属成分过冷的能力,使胞状组织向树枝状组织发展,枝晶组织随Sr含量的增加而得到细化。当Sr含量达到3%时,形成非枝晶状组织。当Sr含量超过2%时,组织中板块状Mg17Sr2相尺寸明显增大,对组织的演化规律进行了讨论。

新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu合金的均匀化工艺

采用差热分析仪(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜观察(TEM)、布氏硬度测试等方法研究了一种新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金在单、双级均匀化过程的组织性能演变。结果表明:Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金铸锭组织中存在着严重的枝晶偏析,由ɑ(Al)和T(Al-Mg-Zn-Cu)四元相组成的非平衡共晶相沿晶界呈连续链状分布;合金经470℃×24 h均匀化处理过后,铸锭晶界得到了明显的净化,晶界上原本大量存在的非平衡共晶相回溶入基体中;铸锭先在250℃×4C h下进行均匀化预处理有利于获得尺寸细小、均匀分布的含Mn、Cr析出相,提高合金的布氏硬度值,确定该新型合金铸锭的最优均匀化工艺为250℃×4 h+470℃×24 h。

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%。