熔体处理在制备Mg-9Zn-2Al镁合金半固态浆料中的作用

采用自孕育法制备新型Mg-9Zn-2Al高锌镁合金半固态浆料,研究孕育剂加入量为5%（质量分数）、导流器角度为45°时熔体处理温度对Mg-9Zn-2Al镁合金组织的影响。对孕育剂加入熔体后的熔化状况进行分析,并从原子团簇角度探讨熔体处理温度对一次孕育的作用机理。结果表明：熔体处理温度过高或过低时,组织平均晶粒尺寸较大;在695-710℃范围内,晶粒平均尺寸较小,约为47.5-48.8μm。根据所推导出的孕育剂在导流器入口处的温度表达式,可以确定自孕育法铸造的最佳熔体处理温度,提出用固相率fS描述自孕育剂的熔化状况。

等温时间对自孕育法制备Mg-9Zn-2Al镁合金半固态浆料的影响

采用自孕育法在线制备Mg-9Zn-2Al镁合金半固态浆料，研究了等温温度为585℃时，等温时间对Mg-9Zn-2Al镁合金半固态组织演变的影响。结果表明，随着保温时间的延长，晶粒先球化而后恶化，并且不断长大，保温4～8min时，其晶粒较好，尺寸为65～72μm，圆整度在1．2～1．3之间。在此过程中，组织的演变主要经历高熔质点相的析出及较小过冷度下的瞬态形核、镁原子堆积促使初生相的长大和a相的合并长大三个阶段。

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。

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。

均匀化处理对铸态Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金组织和力学性能的影响

均匀化热处理能够消除合金铸造缺陷,改善成分偏析提升变形能力。利用光学显微镜(OM)、差分扫描量热计(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和万能拉伸实验机等手段,研究了不同均匀化时间(2、5、10、15、20 h)和温度(480、500、520℃)对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金主要包括沿晶界呈网状分布的块状Mg5(Gd,Y,Zn)相及片层状长周期堆垛有序结构相(LPSO),粗大的第二相容易引起局部应力集中而引发裂纹萌生,造成了铸态合金较低的力学性能;经均匀化处理后,大量第二相溶入基体,合金的力学性能得到了显著提升,断裂机制也由铸态的脆性断裂转变为塑性断裂,表明材料塑性得到显著提升;合金的最佳均匀化处理工艺为520℃/15 h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别由铸态的166.2 MPa、130.2 MPa和3.3%提高到213.5 MPa、154.5 MPa和7.6%。

Zr含量对Mg-5Zn-2Al镁合金组织与性能的影响

采用光学显微镜及拉伸试验机等手段,研究了Zr含量对Mg-5Zn-2Al合金铸态和热处理后显微组织及力学性能的影响。结果表明,Zr的加入使Mg-5Zn-2Al镁合金的铸态和热处理后的晶粒得到明显的细化。在铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度与伸长率均呈现先上升后下降的变化趋势。对于铸态合金而言,Zr含量为0.6%时,Mg-5Zn-2Al合金的晶粒最为细小,并且其抗拉强度与伸长率均达到最大值,为215MPa和12.563%。经热处理后,合金的抗拉强度较铸态得到了显著地提高。当Zr含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为249MPa。

挤压比对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金组织和力学性能影响

对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金进行了不同挤压比的挤压试验,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验研究了不同挤压比对合金组织与力学性能的影响。结果表明:均匀化态试验合金组织主要由α-Mg基体、层状LPSO相及少量块状LPSO相构成。随着挤压比的增加,合金再结晶程度越来越高,层状LPSO相逐渐减少。与均匀化态试验合金相比,挤压态合金的强度及伸长率均有明显提高。随着挤压比的增加,试验合金的强度有小幅提升,伸长率显著提高。挤压比为42的Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Z合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率均达到最大值,分别为407、332MPa和12.2%。

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。

时效对挤压态Mg-11Al-3Zn-2Ca镁合金组织和性能的影响

采用箱式电阻炉进行时效处理,试样埋入石墨中防止氧化,利用OM、SEM和TEM等手段对含Ca高铝Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金时效状态下的组织和力学性能进行了分析。结果表明,Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金在9～25 h内时效,析出相为短棒状的β-Mg17Al12,析出过程遵循先晶界后晶内的规律;经过200℃时效后,抗拉强度有所提高,最大提高10 MPa;伸长率随时效时间延长呈下降趋势,15 h以内降低比较明显,超过15 h下降趋势变得较为缓慢。

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。

T4和T6热处理参数对Mg-12Zn-2Al镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-12Zn合金中添加2%Al(质量分数)制备出一种新型Mg-12Zn-2Al(ZA122)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ZA122合金在铸态、T4和T6处理后显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:铸态组织主要由α-Mg基体和共晶相(α-Mg+Mg2Zn3+Mg7Zn3+Mg32(Al,Zn)49)组成。合金经330℃固溶32 h后获得较均匀的组织和231 MPa抗拉强度及9.23%的伸长率。合金双级时效的强化效果优于单级时效的,且提前24 h获得力学性能峰值。经过(180℃,48 h)单级时效后,抗拉强度和伸长率的峰值分别为283 MPa和8.03%;采用(90℃,24 h)+(180℃,24 h)双级时效后,同时出现了抗拉强度和伸长率的峰值为294 MPa和7.81%。单级时效下,合金中沉淀相的形核机制主要借助于位错、空位、层错、亚晶界和晶界等晶体缺陷实现异质形核。双级时效下,预时效时脱溶析出的G.P.区或团簇原子作为亚稳相和平衡相的现成异质形核核心实现异质形核。

体育器材用Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金铸态组织与性能研究

在Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金中添加Al2Ca,并进行了显微组织、物相组成、高温力学性能和耐腐蚀性能分析。结果表明:添加了Al2Ca的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn镁合金由α-Mg相、Mg17Al12相和Al2Ca组成;与未添加Al2Ca相比,添加Al2Ca可使该合金的高温力学性能和耐腐蚀性能均得到提高,其中150℃抗拉强度增加53%、450℃抗拉强度增加246%、盐雾腐蚀120h后的质量损失率从5.52%下降至1.11%。

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%。

Mg-9 Al-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金。用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌。结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由-αMg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的-βMg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相。该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿-αMg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1。

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。

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。

金属型铸造Mg-10Zn-2Al合金的凝固行为及铸态组织

用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、差热分析等方法,研究了金属型铸造Mg-10Zn-2Al合金的凝固行为及铸态组织特征,并结合差热分析结果和Mg-Zn-Al三元液相投影图,阐明了合金凝固过程中的相变反应。结果表明,合金铸态组织由α-Mg相、Mg32(Al,Zn)49相和MgZn相组成,Mg32(Al,Zn)49相结晶形貌呈连续/半连续网状骨骼形态,均匀分布在晶界以及枝晶间;合金的液相线温度为609.4℃,固相线温度为300.0℃,凝固温度范围为309.4℃,第二相转变在300.0～332.2℃温度范围内进行。

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。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金减振性能的研究

采用TA Q800 DMA对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金进行阻尼性能测试,并通过阻尼-应变、应力-应变曲线的拟合公式计算出减振系数。结果表明：不同热处理工艺对合金的减振性能有一定的影响。热变形、热处理对合金内的析出相有调控作用,进而影响合金的阻尼性能。高应变区域,变形＋T6态合金内的析出相最小,数量最多,其阻尼性能最差。合金的屈服强度对减振系数有较大影响,变形＋T6态合金的减振系数较高,变形态次之,铸态合金的最小。

不同温度下Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金的拉压不对称性

通过光学显微镜、扫描电镜观察和拉伸、压缩试验研究了在不同温度下Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr(WGZ115)镁合金的拉压不对称性及其原因。结果表明:该合金在低于200℃拉伸时发生脆断,在200～300℃内拉伸屈服强度大于压缩屈服强度,在300℃时拉伸屈服强度与压缩屈服强度相等,在高于300℃后拉伸屈服强度小于压缩屈服强度;相同温度下该合金抗压强度大于抗拉强度,压缩的最大应变量大于拉伸的最大应变量;在拉伸时,合金裂纹多为穿晶扩展,二次裂纹导致合金在25～200℃迅速脆断;在压缩时,合金内部出现孪晶带,使其压缩变形能力增强。