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)。

间断直流磁场对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金凝固组织和性能的影响

对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金的凝固过程施加不同直流电压(0~300 V)和放电频率(0~20 Hz)以及占空比为30%的间断直流磁场,研究了间断直流磁场对其凝固组织及力学性能的影响。结果表明:间断直流磁场有效细化了合金的凝固组织,初生α-Al相由无磁场时的粗大枝晶变为细小的蔷薇状晶粒,第二相由粗大而连续的网格状结构变为细小而断续分布结构。随着直流电压的增加,合金的晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均减小,抗压强度和断裂应变均先升后降;随着放电频率的增加,晶粒尺寸、第二相体积分数和长度均先减小后增大,抗压强度和断裂应变均先升后降。施加间断直流磁场后,合金的拉伸性能提高,断口中的准解理面减少,撕裂棱增多。当直流电压为200 V、放电频率为5 Hz时,合金的抗压强度和断裂应变最大,与无磁场时相比分别提高了31.6%和43%,抗拉强度和断后伸长率则分别提高了79.71%和83.3%。

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

Al-6Mg-0.7Zr新型铝合金力学性能及微观组织

采用快速凝固-粉末冶金工艺制备Al-6Mg-0.7Zr新型中高强铝合金。通过室温拉伸、高温拉伸、SEM和TEM等手段对退火态Al-6Mg-0.7Zr合金的力学性能及组织变化进行分析研究。结果表明:快速凝固-粉末冶金法能够突破Zr元素在Al基体中的固溶极限,可制备出质量分数0.7%Zr的新型铝合金。均匀析出的Al_(3)Zr粒子能有效阻碍位错运动,纳米尺度的Al_(3)Zr与基体晶格呈共格关系也有利于合金强度提升。室温下Al-6Mg-0.7Zr合金的抗拉强度达到445 MPa,屈服强度338 MPa,断后伸长率20.10%。此外,Al_(3)Zr粒子在高温下稳定,对晶界迁移及位错运动都有显著阻碍作用,使得合金在200℃以下具有良好的高温性能。150℃下Al-6Mg-0.7Zr合金抗拉强度达到320 MPa,屈服强度266 MPa,断后伸长率33.37%。

电磁搅拌辅助流变挤压铸造Mg-6Gd-3Y镁合金的显微组织和力学性能

通过电磁搅拌制备了Mg-6Gd-3Y(VW63)稀土镁合金半固态浆料,研究了电磁搅拌工艺参数对合金半固态浆料组织的影响,探讨了半固态浆料初生相的形成机理;并对半固态浆料进行了流变挤压铸造成形,研究了压力对流变挤压铸造合金组织和性能的影响。结果表明:电磁搅拌制备VW63合金半固态浆料的最佳工艺参数为浇注温度620℃、搅拌电压350 V、搅拌频率15 Hz,VW63合金半固态浆料的初生相形成机理为枝晶熔断。当压力为120 MPa时,流变挤压铸造合金有着更好的组织与性能,平均晶粒尺寸43.57μm,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为119 MPa、156 MPa和6.9%,均优于重力铸造和液态挤压铸造合金。

微量Mn添加对Mg-6Zn-3Al镁合金非枝晶组织演变的影响

利用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了Mg-6Zn-3Al-xMn(x%=0%,0.1%,0.3%,0.5%,质量分数)合金的铸态组织和在等温热处理过程中的非枝晶组织演变规律。结果表明:铸态基体合金由α-Mg、Mg_2Zn_3、Mg_7Zn_3和Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相组成。添加Mn后,析出了Al Mn和Al_8Mn_5相,且随Mn含量的增加,晶粒逐渐得到细化。合金经580℃等温保温30 min后,获得的非枝晶组织由初生α_1-Mg颗粒和包裹在共晶组织中二次水淬凝固形成的α_2-Mg颗粒及分布在初生颗粒间呈蜂窝状的共晶相组成。随着Mn含量增加,固相颗粒的平均尺寸和形状因子呈先减小后增加的趋势,组织中液相比例逐渐减少。当Mn含量(质量分数)为0.1%时,可获得近似球状、细小圆整、均匀分布的固相颗粒。在等温热处理过程中,溶质扩散和界面张力对组织演变起主导作用。Zn和Al溶质原子在液相中的成分起伏是初生颗粒在分离和球化过程中产生颈缩的重要原因。

热处理工艺对Mg-6Zn-3Al镁合金显微组织和力学性能的影响

通过金属型铸造制备新型Mg-6Zn-3Al(ZA63,质量分数,%)镁合金,并利用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试研究ZA63合金在铸态、固溶和时效处理后显微组织和力学性能的变化规律。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_7Zn_3+Mg_(32)(Al,Zn)_(49))共晶和晶内孤立的颗粒相组成。合金在350℃固溶12～36 h时,随着时间延长,固溶效果逐渐增强,且在28 h时获得了较好的组织和241 MPa的抗拉强度及11.12%的伸长率。随后在180℃时效6～72 h后,合金的抗拉强度进一步提高,力学性能随保温时间延长呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时同时出现抗拉强度、伸长率和硬度的峰值298 MPa、9.78%和96.3 HV,比铸态的214 MPa、8.54%、62.2 HV分别提高39.25%、14.52%和54.82%。180℃时效24 h后,析出相的主要形态有板条状和短棒状。

高塑性Mg-3Zn-1Y-1Mn合金在不同挤压温度下的组织演变、强化机制和变形行为

为了改善铸态Mg-3Zn-1Y-1Mn合金的力学性能、研究合金在不同变形温度下的组织演变规律和变形机理,对铸态Mg-3Zn-1Y-1Mn合金进行热挤压实验。实验结果显示,当挤压温度为330℃时,挤压态合金具有最佳的力学性能,抗拉强度和伸长率分别达到270 MPa和16.8%。挤压态合金性能大幅提高主要归因于3个方面:由动态再结晶导致的细晶强化作用、未被动态再结晶抵消的加工硬化以及第二相粒子强化作用。在热挤压过程中,当挤压温度为300℃时,同时发生连续动态再结晶和动态回复;而当挤压温度为330和360℃时,发生不连续动态再结晶。此外,在热变形过程中{0001}基面滑移、{10 10}Ⅰ型柱面滑移和{11 20}Ⅱ型柱面滑移对塑性变形的贡献受挤压温度影响很大,而{11 20}Ⅱ型柱面是3个滑移系中最难启动的滑移系。

热处理对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金阻尼性能的影响

采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、动态机械分析仪(DMA)研究了热处理温度和热处理时间对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明:随着热处理温度升高,合金晶粒长大,晶界共晶体减少,合金阻尼性能提高;300℃热处理时,保温时间越长,晶界共晶体越少,晶内微小点状析出物越多,合金阻尼性能越好;当热处理工艺为400℃保温2 h时,合金阻尼性能最好,与铸态相比,其阻尼性能的提高超过一倍。不同热处理工艺对合金阻尼性能的影响规律可用G-L理论来解释。

固溶态Mg-3Zn-Y-1.5Nd-0.4Zr合金组织演变及力学性能优化

研究了固溶处理(T4处理)对Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的组织演变与力学性能的影响。采用X射线衍射,扫面电子显微镜和能谱仪对铸态及固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的微观组织进行分析,采用单轴拉伸测试和显微硬度测试对铸态及固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的力学性能进行测试。结果表明,铸态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金晶界处连续的第二相在固溶过程中发生断裂并球化现象,其综合力学性能先增加后减小。Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金在490℃下保温26 h时力学性能最佳,其极限抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为278.20 MPa,226.79 MPa和13.53%。固溶处理过程中,Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金因为第二相发生球化现象,第二相中溶质元素的溶解产生固溶强化,使固溶态Mg-3Zn-1Y-1.5Nd-0.4Zr合金的综合力学性能得到提高。

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%。

固溶、时效处理对Mg-6Zn-3Al合金组织和性能的影响

通过OM、室温拉伸性能测试等方法,研究了固溶和时效处理对Mg-6Zn-3Al合金组织和性能的影响。研究表明:铸态Mg-6Zn-3Al合金组织为α-Mg基体和共晶组织,共晶组织以连续或半连续的网状结构分布在基体边界处。Mg-6Zn-3Al合金最佳热处理工艺为:350℃×16 h固溶,水淬+170℃×48 h时效,空冷,此工艺下,Mg-6Zn-3Al合金组织中有大量分布均匀的析出相,晶粒尺寸达到最小,抗拉强度和伸长率达到284.2 MPa和13.4%,比铸态试样分别提高了38.9%和22.9%。

热处理工艺对Mg-3Zn-0.6Zr合金组织和性能的影响

本工作采用的热处理工艺分为均匀化处理及固溶处理,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、压缩试验和硬度测量等多种实验方法,研究Mg-3Zn-0.6Zr合金铸态和热处理态的组织及性能。研究发现,均匀化处理后,铸态合金晶粒细化,抗压强度提高到338.3 MPa;固溶处理后,铸态合金中的MgZn第二相逐渐溶解到α-Mg基体中,抗压强度提高到431.1 MPa。最后,确定了最佳热处理工艺为:固溶处理温度400℃,保温8h,水冷。

铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn镁合金组织和力学性能

通过OM、SEM、XRD和力学性能测试等手段研究了半连续铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn(ZTM630)镁合金铸锭的组织和力学性能。结果表明,铸态显微组织主要由α-Mg相、Mg_2Sn相、Mg_7Zn_3相组成;经过420℃×8 h固溶处理,Mg_7Zn_3相和绝大部分的Mg_2Sn相全部溶解到基体中,剩余少量Mg_2Sn相呈颗粒状分布在晶界或晶粒内部;固溶处理后实验合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均有所提高。

添加稀土元素Nd对Mg-6Zn-3Cu镁合金微观组织和力学性能的影响

通过采用合金制备、组织分析、力学性能测试等手段研究了Nd的加入对Mg-6Zn-3Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,Nd的加入改变了组织和相的分布;随着Nd加入量的增加,合金抗拉强度、屈服强度及延伸率先提高,达到最大值后开始下降。

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。

Sn对Mg-6Zn-3Al合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、室温拉伸试验等研究了Sn含量对Mg-6Zn-3Al-xSn(x=0,2,4 mass%)合金组织与性能的影响。结果表明:铸态合金主要由α-Mg、MgAlZn以及Mg2Sn相组成,且均呈枝晶结构。Mg2Sn相随着Sn的添加逐渐出现,第二相逐渐聚集生长为网状结构。随着Sn含量的增加,挤压态合金的晶粒逐渐细化、尺寸变均匀。挤压态Mg-6Zn-3Al-4Sn合金拥有最佳的力学性能:抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为328 MPa、244 MPa、21.2%。该合金经双级时效(75℃预时效24 h+150℃时效18 h)工艺处理后,屈服强度提高到288 MPa,伸长率降为16.4%。

浇注温度对Mg-6Zn-3Cu镁合金组织性能的影响

通过对Mg-6Zn-3Cu (ZC63)合金进行XRD衍射、硬度及拉伸性能的测试,研究了浇注温度对其组织和性能的影响。研究表明,随着合金的浇注温度增高,ZC63镁合金的晶粒尺寸不断增大,降低浇注温度可细化晶粒,且降低生产成本。当浇注温度为680℃,合金组织比较细小均匀,力学性能较高,其抗拉强度和伸长率分别为205 MPa和13.2%。ZC63镁合金铸态的断口主要由解理面和撕裂棱组成,具有准解理断裂特征。浇注温度越低,解理面尺寸越小,撕裂棱占比越多,表明合金的塑性变形能力越强。

热处理工艺对Mg-6Zn-3Y-0.7Zr合金组织及力学性能的影响

重点研究了采用不同的热处理工艺后合金的组织和性能的变化。

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。