Mg-Y-Gd-Sm系铸造镁合金的显微组织和力学性能

针对生产中稀土镁合金低成本化,结合溶质总量控制与稀土耦合强化原理,设计了3种Mg-Y-Gd-Sm镁合金。结合DSC曲线和铸态组织分析3种合金离异共晶相占比;对比分析3种合金不同固溶处理后的组织及力学性能和不同温度的时效硬化曲线,以优化固溶及时效热处理工艺。结果表明,在砂型慢冷条件下Mg-4.5Y-2.5Gd-1.5Sm合金经530℃×24 h+200℃×100 h(T6)处理后,力学性能最优,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为267 MPa、200 MPa、2.0%。

Mg-Gd-Y-Sm-X-Zr(X=La、Ce、Sr、Sb)合金显微组织及性能研究

以纯镁及镁基中间合金为原材料制备Mg-Gd-Y-Sm-X-Zr(X=La、Ce、Sr、Sb)合金,采用维氏硬度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪、金相显微镜、扫描电子显微镜和拉伸测试试验机等设备对试样进行测试。研究了Mg-Gd-Y-Sm-X-Zr(X=La、Ce、Sr、Sb)合金经固溶时效处理后的维氏硬度,稀土元素Gd、Y含量对Mg-Gd-Y-Sm-La-Zr合金时效态维氏硬度的影响,以及铸态、固溶时效态Mg-8Gd-3Y-2Sm-0.15La-0.5Zr合金的显微组织结构、时效硬化特性和力学性能。结果表明,La为最佳强化元素;Gd/Y质量比为8/3的合金维氏硬度优于Gd/Y质量比为6/4和9/2的合金;铸态Mg-8Gd-3Y-2Sm-0.15La-0.5Zr合金的晶粒尺寸主要集中在20~45μm,时效16h时其硬度达到峰值132.87HV;该合金时效态的抗拉强度和屈服强度达到了259.02MPa和240.31MPa,相对于铸态分别提升了42.32%和51.87%。

Gd对Mg?Gd?Y?Sm?Zr系稀土镁合金显微组织和抗腐蚀性能的影响

采用失重法研究了不同含量的Gd对Mg-Gd-Y-Sm-Zr系稀土镁合金抗腐蚀性能的影响,利用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的显微组织及其腐蚀形貌,并对合金及其腐蚀产物进行了XRD分析。结果表明:经热处理后,Mg-Gd-Y-Sm-Zr系稀土镁合金主要由α-Mg基体和Mg5Gd和Mg24Y5析出相组成;随着Gd含量的增加,合金晶粒逐渐细化,析出相逐渐增多;合金的抗腐蚀性能随Gd含量的增加先减小后增大,其中Mg-12Gd-2Y-1Sm-0.5Zr合金的抗腐蚀性能最佳。

Al对Mg-12Gd-3Y-1Sm合金显微组织和耐蚀性的影响

采用静态质量损失法和电化学测试实验等研究了Al元素添加对时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm合金耐蚀性的影响。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对合金的微观组织及腐蚀产物的物相和形貌进行了观察分析。结果表明:Mg-12Gd-3Y-1Sm时效态合金组织由α-Mg基体和Mg_(5)Gd、 Mg_(24)Y_(5)和Mg_(41)Sm_(5)相组成,添加Al元素后,合金中出现了Al_(2)RE相。随着Al元素添加量的增加,时效态合金的晶粒先减小后增大,当Al添加量为0.8%时,合金晶粒最细小,第二相最均匀。Al的添加能显著提高合金的耐蚀性,但当Al添加量超过0.8%时合金耐蚀性又开始略有降低,添加0.8%Al的合金具有最佳的耐蚀性,这与电化学测试分析结果相一致,合金腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)和少量的Al_(2)RE。

Mg-12Gd-2Y-1Sm-0.5Zr镁合金高温拉伸过程中的显微组织演变

采用高分辨透射电镜和选区电子衍射谱研究了时效态Mg-12Gd-2Y-1Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金经室温及200℃、250℃和300℃拉伸断裂后恢复至室温过程中的显微组织演变。结果表明:该合金经室温拉伸后合金的第二相结构未发生明显变化;在经过200℃和250℃拉伸后,合金中依然存在大量β′相,β′相可有效阻碍位错运动,强化合金高温力学性能。除此之外,在200℃拉伸后,还出现了长周期有序结构相(LPSO相),LPSO相具有优异的高温热稳定性和塑性变形能力,可有效提高合金的性能;当拉伸温度进一步提高到300℃时,基体软化加剧,强化相β′相减少,合金抗拉强度下降。

时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β′相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。

低钆镁合金的组织和耐蚀性

采用OM、SEM和XRD观察并研究了Mg-6Gd-2Y-1Sb-0.5Zr和Mg-9Gd-2Y-1Sb-0.5Zr(质量分数/%)合金的微观组织和析出相,并采用腐蚀失重试验对合金的耐蚀性能进行了测试。结果表明,合金微观组织主要由沿晶界分布的枝状共晶相和少量分布在晶内的小颗粒状相组成;析出相有α-Mg,Mg5Gd和Mg24Y5相。该合金腐蚀程度随着NaCl浓度的增加而增加,腐蚀产物以Mg(OH)2为主,腐蚀速率较低,耐蚀性能较好。

高钆耐热镁合金在高温蠕变过程中的显微组织演变

以时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr (%,质量分数)合金为研究对象,利用蠕变持久试验机在250℃/50 MPa下对合金的蠕变性能进行了测试,并采用TEM研究了合金在250℃/50 MPa下蠕变10, 30 min, 100 h过程中的显微组织和相的演变。结果表明:时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金相由α-Mg基体和β′相组成,β′相为纳米析出相,在高温蠕变过程中,晶内析出相明显长大,形貌由黑色椭圆形颗粒向菱形和长条状转变,经对应的选区电子衍射谱标定,相结构未发生变化;晶界上析出相粗化,转化为平衡相β相。本研究为开发高温高强抗蠕变耐热镁合金提供理论基础。