热处理对铸态Mg-Sn-Al-Zn-Si合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对铸态Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织性能的影响。结果表明,固溶处理时,随着固溶时间延长,合金枝晶逐渐溶解、晶粒逐步球化,适宜的固溶处理制度为510℃×8 h,此时合金组织分布均匀,析出少量细小的二次颗粒相,延伸率较高;合金适宜的时效处理制度为200℃×16 h,此时偏聚在晶界处的合金相析出迁移,晶界清晰,组织均匀度高,合金屈服强度达到136.3 MPa,较铸态提升16.5%。510℃固溶8 h+200℃时效16 h处理后,组织均匀度和弥散程度进一步提升,抗拉强度和硬度分别达到178.2 MPa和59.6HB,相对铸态合金分别提升了21.6%和23.4%。

Mg-Sn合金化与固溶-时效行为的研究现状

作为具备良好发展前景的可时效强化镁合金,Mg-Sn合金通过Mg_(2)Sn相析出强化、固溶强化与细晶强化获得了优异的性能。与Mg-Zn、Mg-Al主要镁合金相比,Sn在Mg中的固溶度较好,析出强化效果优异;另外,Mg_(2)Sn相的熔点高达771.5℃,使Mg-Sn合金成为非稀土系列的低成本耐热镁合金。从合金化、固溶−时效处理工艺分析总结了可时效强化Mg-Sn合金的研究进展,分析Mg-Sn合金时效行为的重要参数及其影响因素,主要目的为细化Mg_(2)Sn析出相或增加Mg_(2)Sn析出相数量;同时,对添加到Mg-Sn合金中的合金元素的固溶效果、细晶效果与形成三元强化相效果进行系统总结与分析,为Mg-Sn合金成分的设计和性能改善提供重要参考。

铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能

通过光学显微金相定量分析、SEM扫描电镜及EDX分析、XRD分析以及抗拉强度、显微硬度测试等实验手段,研究添加量0～10%（wt）Sn的铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能.实验结果表明,显微硬度随Sn的增加而增加,Mg2Sn的第二相强化是主要原因.Sn≤5%（wt）时,合金的抗拉强度和伸长率随Sn的增加而增加,Sn的细晶强化起到了主要作用.Mg-10%Sn的抗拉强度、特别是伸长率降低,细晶强化作用消失和脆性的Mg2Sn颗粒数量增多是主要原因.

Mg-Sn-Y三元系富Mg角500℃等温截面的测定

采用合金法,利用XRD、SEM-EDS测定一系列Mg-Sn-Y三元合金在500℃下富Mg角处相平衡关系及各相平衡成分,建立Mg-Sn-Y三元系在500℃下富Mg角处的等温截面相图。结果表明:Mg-Sn-Y三元系富Mg角处存在Mg2Sn、MgSnY、Sn3Y5和Mg24+xY54种化合物与α-Mg固溶体平衡,从而构建3个三相区和4个两相区;Sn在α-Mg基体中的固溶度为2.5%～3.9%(摩尔分数),Y在α-Mg基体中的固溶度为1.1%,但二者不能同时固溶到α-Mg基体中,同时Sn3Y5相中大约可以固溶3.6%～4.1%的金属Mg;由于MgSnY和Sn3Y5等一些高熔点化合物在高温下能够稳定存在,使得Mg-Sn-Y体系有可能成为一种潜在的新型耐热镁合金。

铸态Mg-Sn-Si-Sr合金的显微组织与力学性能

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)分别研究Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1,2)和Mg-5Sn-ySi-2Sr(y=1,2)合金的相组成和显微组织,采用力学性能试验机测定合金的拉伸性能。结果表明:Mg-Sn-Si-Sr系合金组织由α-Mg、MgSnSr、Mg2Sn、Mg2Si相所组成。Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加,加入Sr元素会促进MgSnSr相的形成,抑制相界上Mg2Sn相的析出。Sn和Sr均能够细化Mg2Si相。当Sr含量由0.5%提高到2%(质量分数)后Mg2Si和Mg2Sn相均能得到显著细化,从而显著提高合金的抗拉强度与屈服强度。

厚度对Mg-Sn共掺ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶凝胶(Sol-Gel)旋涂法在抛光石英衬底上制备不同厚度Mg-Sn共掺的ZnO薄膜。用XRD、SEM、UVVis、PL、FT-IR光谱仪和四探针等对薄膜的微观结构、表面形貌、室温光致发光及光电特性进行表征。薄膜结构分析显示样品均沿c轴高度择优取向,呈六角纤锌矿晶体结构,随着膜厚的增加,薄膜结晶度明显提高,薄膜晶粒尺寸逐渐增大。由SEM照片观察到,厚度的增加明显促进了薄膜表面颗粒生长的均匀性与致密性。由光致发光谱表明:厚度增加,薄膜的本征发光峰增强且均出现较强的紫外发光峰和蓝光发光峰。FT-IR结果显示780 nm厚的薄膜在高波数区域红外吸收明显比320 nm和560 nm弱。薄膜电阻率随厚度增加由1.4×10-2Ω·cm减小至2.6×10-3Ω·cm,且薄膜透过率均保持在90%左右。

Mg-Sn型复合纳米粒子的摩擦学和磨损修复性能

采用化学方法制备了Mg-Sn型复合纳米添加剂,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。采用扫描电子显微镜、粗糙度测定仪及X-射线光电子能谱仪等对摩擦副磨损表面进行了分析,并探讨了其抗磨减摩作用机理。结果表明,Mg-Sn型复合纳米添加剂具有优良的减摩抗磨性能,且对磨损表面具有一定的修复作用。其原因在于,Mg-Sn型复合纳米添加剂在摩擦表面沉积,并在接触区的高温高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜。由于这层膜的剪切强度比较低,可以减少摩擦界面的黏着磨损,故表现出良好的减摩抗磨和自修复性能。

多孔纳米Mg-Sn金属复合氧化物的制备及性能表征

采用液相沉淀法制备Mg-Sn金属复合氢氧化物前驱体,在不同温度下加热分解,得到一系列Mg-Sn金属复合氧化物;通过差热及热重分析仪(TG/DTA)、X-射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM),分析了其前驱物、产物的结构、组成及形貌等特征。结果表明:Mg-Sn金属复合氢氧化物前驱体热分解得到的是多孔纳米材料,且低温(400,600,700℃)热分解得到的是非晶态的MgSnO3复合氧化物,高温(750,850℃)热分解得到的是四方相的MgSnO3和少量尖晶石型Mg2SnO4,900℃热分解得到的是MgO和SnO2的混合物。所得Mg-Sn金属复合氧化物均为多孔材料,而且孔径、结晶度及电化学性能均依赖于分解温度。若从容量和循环寿命折中考虑,850℃热分解试样的电化学性能最优。

第三组元对Mg-Sn合金铸态组织与力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析Mg-3.52Sn-xM和Mg-6.54Sn-xM(M=Al,Zn,Nd,Gd)合金的铸态组织和相组成,测试其拉伸力学性能。结果表明:在Mg-3.52Sn合金中分别添加0.91%(质量分数,下同)Al和1.03%Zn后,粗大树枝晶有所细化,小块状Mg2Sn相极少;分别添加0.92%Nd和1.10%Gd后,树枝晶明显弱化,出现较多的小块状或细短杆状化合物Mg-Sn-Nd和Mg-Sn-Gd。在Mg-6.54Sn合金分别添加0.93%Al和1.08%Zn后,树枝晶明显细化,原先趋于连续网状分布的Mg2Sn相有所破碎;分别添加0.86%Nd和0.74%Gd后,树枝晶亦明显弱化,Mg2Sn相已完全破碎成小块状并呈弥散分布或出现明显破碎,同样出现较多的小块状或细短杆状化合物Mg-SnNd和Mg-Sn-Gd。在Mg-3.52Sn和Mg-6.54Sn二元合金中添加约1%的Al和Zn能有效提高其室温和高温拉伸力学性能,而分别添加约1%的Nd和Gd则不能有效提高其室温和高温拉伸力学性能,且Nd的弱化效果更明显。

新型Mg-Sn-Y-Zr镁合金热压缩行为的研究

利用Gleeble-1500D热模拟机在250~450℃、应变速率0.002~2 s^(-1)、变形量为50%的条件下对Mg-5.1Sn-1.5Y-0.4Zr合金进行高温压缩模拟试验。根据应力-应变曲线分析了该合金流变应力变化特点,建立了流变应力本构方程和动态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明:该合金在高温压缩变形时,随应变速率的增大和变形温度的降低,峰值应力不断增大而动态再结晶晶粒尺寸不断减小。

铸态和固溶态Mg-Sn二元合金的组织与力学性能

分析了铸态和固溶态Mg-xSn（x=2.18-6.54）合金的组织,测试了其拉伸力学性能、硬度及冲击韧性.结果表明,随着Sn含量的增加,铸态组织中粗大树枝晶状α-Mg逐渐细化,Mg2Sn相逐渐增多,并且趋于连续网状分布于晶界处.室温下合金铸态拉伸力学性能及冲击韧性表现为先提高后降低,具有最佳性能的Mg-3.52Sn合金的抗拉强度σb、延伸率δ和冲击韧性值αnK分别为151 MPa,12.5%和10J/cm2;高温（423K）时σb和δ先分别逐渐提高至Mg-3.52Sn合金的87MPa和19.0%,经略有降低后又分别逐渐提高至Mg-6.54Sn合金的92 MPa和15.5%.经固溶处理后,Mg2Sn相完全固溶于α-Mg基体中;室温下拉伸力学性能有所提高,而高温下拉伸力学性能基本保持不变;在Sn含量低和高时冲击韧性分别降低和提高.

挤压态Mg-Sn-Ca合金的显微组织、力学及生物腐蚀性能（英文）

制备了用于骨科的挤压态Mg-Sn-Ca合金,并应用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉伸测试、浸泡测试和电化学测试等仪器和方法对其进行研究。结果表明:当锡添加量为1%,钙含量从0.2%增加到0.5%时,挤压态Mg-Sn-Ca合金的显微组织变得均匀,力学性能增加,耐腐蚀性提高。钙含量进一步增加到1.5%时,合金的强度增加,但伸长率和耐腐蚀性降低。在钙含量为0.5%的合金中,锡的含量从1%增加到3%时,合金的最大抗拉强度增加,耐腐蚀性降低。当锡含量为2%时,合金呈现最低的屈服强度和伸长率。挤压态Mg-Sn-Ca合金的这些行为受到Sn/Ca比率的控制。分析表明挤压态Mg-1Sn-0.5Ca合金有潜力作为可降解骨科植入体。

连续挤镦Mg-Sn合金的显微组织与力学性能

通过光学显微金相、扫描电镜和力学性能测试等手段,研究了Sn添加量为3wt%、5wt%、8wt%和10wt%的铸态和连续挤镦态的Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能。结果表明,Sn含量≤8wt%时,Mg-Sn二元合金的组织被细化。铸态的Mg-Sn合金经连续挤镦后,晶粒得到明显细化。同时,Mg2Sn相含量随锡含量的升高而增加;连续挤镦的Mg-8wt%Sn合金组织抗拉强度最大,达到204 MPa,比相应的铸态组织增加67%;连续挤镦变形合金的拉伸断口出现大量韧窝,断裂方式为典型韧性断裂。

铸态Mg-Sn-Al-Zn合金组织和力学性能

利用纯镁、锡粒、纯锌和AZ31合金制备Mg—Sn—Al-Zn系合金，通过调整Sn、Al和Zn含量来研究Mg-Sn-Al-Zn系合金的组织和性能，以获得设计合金的成分范围。通过光学显微金相观察、XRD分析以及硬度测试，研究了添加量5wt％8wt％Sn、2wt％-3wt％Al、1wt％-2wt％Zn的铸态Mg—Sn—Al-Zn系显微组织与力学性能。实验结果表明：Mg-Sn—Al-Zn系合金主要由α-Mg、Mg2Sn相以及较少量的p-Mgl7A112和，τ—Mg32（AI，Zn）49相组成，β-Mg17Al12和T-Mg32（Al，Zn）49相沿枝晶间断续分布。提高Sn含量，可细化枝晶，Sn是影响合金力学性能的主要因素。Al、Zn含量提高时．可提高合金固溶强化效果，而且Al强化效果优于Zn。

Ca和Sr对铸态Mg-Sn-Si合金组织和性能的影响

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)研究了铸态Mg-Sn-Si-Ca-Sr合金的相组成和显微组织,用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-xSi-0.5Ca-0.5Sr(x=1,2)合金由α-Mg、Mg2Sn、Mg2Si和CaMgSn相所组成,Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-1Si-yCa-0.5Sr(y=0.5,2)合金,Ca的质量分数提高到2%后会促进Mg2Ca相和CaMgSn相形成,但同时抑制了Mg2Sn、Mg2Si相的析出,从而导致合金性能下降.对于Mg-5Sn-2Si-0.5Ca-ySr(y=0.5,2)合金,当Sr的质量分数由0.5%提高到2%时,Mg2Si和Mg2Sn相均得到显著细化,并促进了基体内MgSn(Sr,Ca)相形成,从而提高了合金的抗拉强度与屈服强度.

Mg-Sn-Al-Zn-Si合金中合金相的种类与转化过程

以Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si铸态合金为研究对象,分析了合金中的相种类及其转化过程。结果表明：除镁基体外,该合金中含有Mg2Si、Mg2Sn、Mg2（Si,Sn）、Mg2（Sn,Si）和Mg（32）（Al,Zn）（49）五种合金相;合理的Al、Zn元素的含量,有利于生成Mg（32）（Al,Zn）（49）,该相对改善合金的高温性能有积极作用。在平衡条件下,Mg-x Sn-1Si合金中含有Mg2（Si,Sn）、Mg2（Sn,Si）两种多元相;在常规凝固中,该合金含有Mg2Si、Mg2Sn、Mg2（Si,Sn）和Mg2（Sn,Si）四种相。

Mg-Sn-Al-Zn-Si合金的设计原则与元素含量分析

研究了Mg-Sn-Al-Zn-Si多元合金的设计原则及合金元素含量。结果表明:合理控制Al、Zn的含量能避免生成Mg_(17)Al_(12)及MgZn低温相,而生成Mg_(32)(Al,Zn)_(49)三元相。合金元素Si与基体Mg生成Mg_2Si高温相,Si的含量控制在1.2%以下(质量比,下同)较为适宜,加入量高于1.2%时易出现粗大Mg_2Si初晶相。主加元素Sn与基体Mg生成Mg_2Sn,含量为5%时合金铸态组织较佳,Sn的加入对改善Mg_2Si的形貌与分布有重要作用。

Zr对铸态Mg-Sn-Pb合金显微组织的影响

利用传统重力铸造方法,制备了Mg-4Sn-2.5Pb-(1.0-2.5)Zr镁合金。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针分析了Zr对合金组织的影响。结果表明,1.0%的Zr加入Mg-4Sn-2.5Pb合金并未显著细化晶粒,使得合金中的Mg_2Sn相有沿晶界呈网状析出的趋势,在一定程度上提高了合金的抗拉强度和硬度;Mg-Sn-Pb-Zr合金没有良好的塑性。

Mn元素添加对Mg-Sn合金组织和力学性能的影响

通过熔铸法制备Mg-8Sn合金以及Mg-8Sn-2.2Mn合金。通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和室温拉伸试验研究Mn元素对Mg-Sn合金的组织和力学性能的影响。结果表明,添加锰可以细化晶粒,并能形成球状Mn第二相,它弥散分布在基体中,并且分散的Mn颗粒还可以作为异质形核点来提高形核速率,通过晶粒细化和沉淀强化显著改善Mg-Sn合金的力学性能。另外,Mn元素的添加还能起到弱化基面织构的作用。

Mg及Mg-Sn合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜、EDX分析及XRD分析研究了铸态Mg-xSn(x=2,4)合金的显微组织和物相组成。采用万能试验机、布氏硬度计测试了合金的拉伸性能和硬度。结果表明,Sn的加入使纯镁铸态组织由粗大的等轴晶转变为树枝晶,晶粒得到明显细化,并且随Sn含量的增加细化效果越加明显。组织中同时形成了硬度高、热稳定性好的相Mg2Sn。随着Sn含量的增加,合金的硬度与抗拉强度均有明显提升。