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。

Mg-Zn-Mn-Nd合金作为一次镁空气电池阳极的腐蚀和放电行为

利用金相显微镜、X射线衍射仪、带有能谱仪的扫描电镜、电化学测试及恒电流放电测试对挤压态及固溶时效态Mg-6Zn-Mn-x Nd(ZM61,x=0,0.2,0.6,0.8,1.0,质量分数,%)合金微观结构、耐腐蚀性能及放电性能进行表征。结果表明,Nd的微合金化能促进ZM61合金晶粒细化,挤压态及固溶时效态ZM61-0.6Nd合金在所有合金中具有最为优异的耐腐蚀性能及放电性能;然而,热处理却降低挤压态合金的综合性能。其中,挤压态ZM61-0.6Nd合金的腐蚀电流密度为1.611×10^(-5)A/cm^(2),在电流密度为1和10m A/cm^(2)放电24 h的放电电位分别为-1.517 V和-1.336 V(vs SCE),其阳极利用率约36%,在所有研究合金中具有最好的综合性能。分析认为,挤压态ZM61-0.6Nd合金良好的放电性能可归因于镁合金耐腐蚀性能的提升及放电产物的开裂效应。

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%。

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。

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。

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.

Mg-6Y-7RE-0.4Zr镁合金的显微组织和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验等方法,研究了固溶处理和挤压对Mg-6Y-7RE-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响,以及挤压后合金的高温力学性能。结果表明,铸态合金组织主要由α-Mg基体和Mg24Y5、Mg12RE相组成,经过固溶处理(500℃×8h)之后,Mg-Y相基本消失,Mg-RE相仍有部分存在于晶界处;室温条件下,挤压后合金塑性有了大幅度提高,抗拉强度由156MPa提高到260MPa,且出现了明显的屈服特征,屈服强度为220MPa,伸长率由0.5%提高到7.0%;高温条件下,低于250℃时挤压态合金仍保持与室温条件下相当的力学性能,300℃时强度有所降低,伸长率大幅度提高,σ=215MPa,σ=164MPa,δ=20.5%。

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。

Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能和阻尼性能

研究了铸态和固溶态下Mg-2.5Nd-1Cd-0.6Zr-0.4Zn镁合金的力学性能及阻尼行为。结果表明,固溶处理提高了合金抗拉强度、伸长率。室温下,铸态和固溶态合金的应变无关阻尼性能相当。该合金其应变相关阻尼随应变振幅的增大而增大,且固溶态的阻尼明显高于铸态的。合金的阻尼行为可采用Granato-Lucke位错阻尼理论解释。

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。

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-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%。

添加Sm对不同尺寸Mg-6Zn-0.4Zr镁合金坯料非枝晶组织演变的影响

采用半固态等温热处理法对添加0%、2%(质量分数)稀土SmΦ10mm和Φ20mm的Mg-6Zn-0.4Zr合金坯料非枝晶组织演变进行研究。结果表明,未添加Sm的两种尺寸合金坯料的半固态组织都存在明显的尺寸效应。从试样的边缘到芯部,固相颗粒尺寸由小逐渐变大,圆整度趋于恶化,液相逐渐减少;此外,随着坯料尺寸增大,由边缘到芯部的半固态组织的差异也增大。添加Sm的两种合金坯料经等温热处理后,固相颗粒的尺寸效应基本消除。固相颗粒尺寸整体变得均匀且细小,同时颗粒圆整度趋于完美,适宜触变成形要求。此外,添加2%的Sm使合金的非枝晶组织演变进程加快。

时效对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及力学性能等测试手段,研究了时效处理对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd合金挤压后经T5处理后有球状的第二相粒子析出,使合金硬度和强度明显提高;经T5处理后合金的第二相有富集的趋势,使得耐蚀性能略有下降。

钛含量对锻压态机械壳体镁合金性能的影响

为了研究钛(Ti)含量对锻压态机械壳体Mg-6Al-4Sn-Ti镁合金耐磨损性能和耐腐蚀性能的影响,优化Mg-6Al-4Sn-Ti镁合金中的钛含量,制备了锻压态Mg-6Al-4Sn-xTi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5(质量分数,%))镁合金试样,并进行了合金显微组织、耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与对比分析。结果表明:合金元素Ti有助于细化锻压态Mg-6Al-4Sn镁合金晶粒、提高合金耐磨损性能和耐腐蚀性能。随着合金元素Ti含量从0逐渐增加到0.5%,合金晶粒先细化后粗化,磨损体积先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,耐磨损性能和耐腐蚀性能均先提高后下降。与不添加Ti的锻压态Mg-6Al-4Sn镁合金相比,添加0.3%Ti的锻压态Mg-6Al-4Sn-Ti镁合金磨损体积减小幅度达21%、腐蚀电位正移幅度达13%。锻压中机械壳体Mg-6Al-4Sn-xTi镁合金的合金元素Ti含量优选为0.3%。

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。

Ca含量对Mg-5Al-10Zn-xCa镁合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-10Zn-xCa(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0,1.25,1.5,质量分数,%)镁合金。通过X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-10Zn-xCa合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg32(Al,Zn)49、MgZn2和Al2Ca相组成。当Ca含量从0.25%增加到1.25%时,β-Mg17Al12相由粗大的网状转变为细小的网状分布于晶界上,基体晶粒显著细化,此时合金的室温抗拉强度达到最大值157 MPa,较未加Ca时提高了49.5%;Ca含量继续增加至1.5%,晶粒及β-Mg17Al12相又发生粗化,抗拉强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。