固溶处理对含准晶相Mg93Zn6Y1合金显微组织及性能影响

通过光学显微镜、扫描电镜分析了铸态及固溶处理态Mg93Zn6Y1合金的显微组织,并利用EDS、XRD进行了物相分析。结果表明,铸态Mg93Zn6Y1合金的显微组织主要由α-Mg相和准晶相(Mg3Zn6Y1)组成。此外,差热分析(DTA)用来分析其相变,得到Mg93Zn6Y1合金合适的固溶温度为430℃。研究发现固溶处理后,Mg93Zn6Y1合金中准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。通过阻尼性能测试以及腐蚀速率测试,发现固溶处理可以较好地改善Mg93Zn6Y1合金的阻尼性能以及耐蚀性能。

时效温度对含准晶相Mg93Zn6Y1合金的组织及性能影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射及能谱分析,研究了铸态、固溶处理及在不同温度下时效处理的Mg93Zn6Y1合金的显微组织。发现铸态Mg93Zn6Y1合金显微组织主要由α-Mg和I相组成。经过固溶处理后,晶界处准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。在不同的时效温度下,晶界处颗粒状准晶相长大且α-Mg晶内出现颗粒状准晶相。随着时效温度的升高,颗粒状准晶相发生长大,逐渐变为多边形状或鱼骨状。时效温度为300℃时,合金中准晶相大部分以颗粒状均匀分布在基体上。通过硬度及耐腐蚀性能测试,发现时效处理可大幅提高合金的硬度及耐腐蚀性能。其中,时效温度为300℃时效果最佳。

机械搅拌对含准晶相Mg_(93)Zn_6Y_1合金的显微组织及性能影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析和力学性能测试研究了机械搅拌对Mg_(93)Zn_6Y_1合金的显微组织及力学性能的影响。发现机械搅拌后,α-Mg枝晶破碎,呈菊花状,部分球化,游离分布于组织中;晶粒细化,组织均匀。对不同机械搅拌参数下的Mg_(93)Zn_6Y_1合金进行了力学性能测试。通过改变机械搅拌参数,发现Mg_(93)Zn_6Y_1合金硬度可增加13.8%,耐磨性能及阻尼性能均得到提高。

挤压和等通道角挤压制备高强度Mg_(97)Y_2Zn_1镁合金

采用常规挤压和等通道角挤压工艺加工得到高强度Mg97Y2Zn1镁合金。结果表明:常规挤压后,镁合金晶粒尺寸为0.5～2.0μm,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到352MPa、413MPa和10%。常规挤压后再经过等通道角挤压,晶粒尺寸被进一步细化到300～400nm,屈服强度和抗拉强度进一步提高到400MPa和450MPa。在铸态、常规挤压态和等通道角挤压态的Mg97Y2Zn1合金中,都发现有长周期有序的精细层状结构存在,其产生与基体中溶有少量Y和Zn元素有关。晶粒细化和精细层状结构的存在是材料高强度的原因。

定向凝固制备Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金中LPSO相的结构及其对合金电磁屏蔽性能的影响

研究了定向凝固制备Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金中LPSO相的微观结构以及对电磁屏蔽性能的影响。实验结果表明Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金中生成了有序排列的片层状14H-LPSO相。通过对比普通铸造与定向凝固Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金的电磁屏蔽性能,发现有序排列的LPSO相可以提高合金的电磁屏蔽性能。阐述了多层均匀平面体屏蔽体的理论模型,探讨了长周期有序相的位向与镁合金电磁屏蔽性能的关系。通过在合金中加入Zr元素,研究了LPSO相的宽度对电磁屏蔽性能的影响。结果表明,在高频下细小的LPSO相能够提升材料的电磁屏蔽性能。

Mg_(74)Zn_(25)Y_1三元合金中的准晶相

旨在研究高镁、低锌和低钇合金中准晶的形成和分布,降低材料的密度,研究制备准晶增强自生复合材料的可行性。用金相显微镜和SEM分析低Zn和低Y含量下,Mg_(74)Zn_(25)Y_1合金普通凝固组织:EDS分析合金和凝固组织中各相的成分;XRD分析凝固组织的相组成;TEM确定准晶的结构。研究结果表明,Mg_(74)Zn_(25)Y_1合金的凝固组织为α-Mg+MgZn+Zn_(60)Mg_(30)Y_(10)。其中,Zn_(60)Mg_(30)Y_(10)准晶为五次对称的20面体结构,微观形貌呈现出完整五瓣花瓣和没有完全长大的五边形。准晶晶粒尺寸小于50μm。

Mg_(97)Y_2Zn_1合金高温热压缩流动行为

通过Gleeble-3500型热模拟机研究了Mg97Y2Zn1镁合金在热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率等之间的关系,并建立了相应的流变应力模型.结果表明:在所采用的试验条件下,Mg97Y2Zn1合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而提高;Mg97Y2Zn1合金的流动应力应变行为可用Zener-Hollomon参数表示;Mg97Y2Zn1合金在高温塑性变形过程中的平均变形激活能为137.277 kJ/mol.

退火对热挤压Mg-3.8Zn-1Y合金组织及性能的影响

采用光学显微镜,扫描电子显微镜等手段研究了退火处理对热挤压Mg-3.8%Zn-1%Y合金组织及性能的影响。结果表明,该合金经425℃×15 min退火可通过完全再结晶获得细小的晶粒,合金的拉伸屈服强度为171.9 MPa,伸长率为29.8%。EBSD分析表明合金的优良的塑性来自于合金在拉伸过程中拉伸压缩({10 12}-{10 11})二次孪生的交互发生引起的协调变形。另外,拉伸过程中形成的较弱的"双峰"型{0002}纤维织构作为变形有利的取向也有利于改善合金的塑性。

退火对热挤压Mg-5Zn-1Y合金组织及性能的影响

研究了退火处理对热挤压Mg-5 mass%Zn-1 mass%Y合金组织及性能的影响。结果表明,425℃/15 min为该合金的最佳退火工艺,完全再结晶同时避免晶粒长大,所获得晶粒尺寸仅为10μm。该条件下退火合金的抗拉强度为284.8 MPa,断后伸长率高达31.2%,较高的强度与细小再结晶晶粒及弥散分布的第二相有关;较高伸长率主要源于拉伸过程中{1012}拉伸孪生、{1011}压缩孪生以及({1012}-{1011})拉压二次孪生引起的协调变形。

机械搅拌对含长周期结构Mg_(97)Zn_1Y_2合金组织细化及性能的影响

过在合金凝固过程中施加机械搅拌制备含长周期结构的Mg_(97)Zn_1Y_2合金,通过改变搅拌时间以及搅拌转速工艺参数制备多组试样,研究机械搅拌对镁合金组织细化及力学性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察合金的显微组织,利用显微硬度仪对试样进行了硬度测试,采用析氢法对试样进行耐腐蚀性能的测试,探究最佳搅拌时间及搅拌速率。研究结果表明:经搅拌处理后,试样的组织形态及尺寸发生不同程度的细化,合金的硬度及耐腐蚀性能也发生了较大变化。就本实验参数而言,搅拌速率为700 r/min、搅拌时间为2 min时合金力学性能最好。

热轧Mg97Zn1Y2合金板材组织和力学性能的研究

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温拉伸等方法,研究了总压下量分别为25%和50%的热轧Mg97Zn1Y2（at%）合金板显微组织以及力学性能。结果表明：轧制过程中,具有14H长周期堆垛结构（LPSO）的Mg12ZnY相发生了扭折变形。随着轧制变形量的增大,LPSO相扭折变形程度增大。同时,轧制变形量较大的合金板材具有较强的基面织构,较高的抗拉强度和较好的塑性。

Mg_(97)Zn_1Y_2合金的摩擦磨损性能研究

研究了铸态Mg97Zn1Y2合金的室温、高温力学性能和干摩擦条件下摩擦磨损行为,并与AZ91合金进行了对比。结果表明:室温下AZ91合金的屈服强度要高于Mg97Zn1Y2合金,但高温下Mg97Zn1Y2合金较AZ91合金表现出更好的热强性,当温度超过150℃时,AZ91合金的屈服强度急剧下降,Mg97Zn1Y2合金则下降较少。Mg97Zn1Y2合金由轻微磨损向严重磨损的转变点明显滞后于AZ91合金,相同载荷范围内Mg97Zn1Y2合金磨损表面的温升要低于AZ91合金,其原因是Mg97Zn1Y2合金中的金属间化合物Mg12YZn较AZ91合金中的Mg17Al12相具有更佳的热稳定性。

挤压及时效处理对铸造Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金组织与力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜等研究了Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金正挤压及随后200℃等温时效过程中的组织与力学性能变化。结果表明:Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金挤压过程发生动态再结晶,晶粒明显细化,颗粒状的W(Mg3Zn3Y2)相弥散分布,晶界处X相和晶内的14H相发生了小角度变形扭折;挤压态Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金经时效50 h处理后,可以实现组织均匀化,消除大部分挤压缺陷,抗拉强度高达345 MPa,伸长率为22.5%左右。

Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金板材组织及力学性能的研究

利用铸锭冶金的方法制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金及对比合金Mg-4.9Zn-0.7Zr,研究了Y元素的添加对合金组织性能的影响。通过XRD对合金进行了物相分析,运用SEM观察了元素Y对合金铸态组织的影响,通过EDAX,TEM技术对第二相化学成分及形貌进行了分析。研究结果表明:Y是Mg-Zn-Zr镁合金强韧化的有效元素,Y的加入使得合金中生成大量Mg3Zn6Y相。在热轧过程中,Mg3Zn6Y相被破碎成大量弥散细小的质点,这些小质点严重阻碍了位错,从而提高了合金在室温下的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性。

热挤压Mg-Zn-Y合金显微组织及拉伸性能

为探索钇元素及热挤压变形对镁合金组织及性能的影响,研究了热挤压态Mg-3.8wt%Zn-1wt%Y及Mg-6wt%Zn-3wt%Y合金的组织及性能。结果发现,采用普通熔铸方法,适量Y合金化的镁合金生成了具有很好热稳定性的Mg3Zn6Y准晶相;热挤压态合金具有细小的再结晶晶粒,平均晶粒度为2μm;准晶相及细小的晶粒有效提高了镁合金的室温拉伸性能,挤压态Mg-3.8wt%Zn-1wt%Y和Mg-6wt%Zn-3wt%Y合金的屈服强度及伸长率分别达265.9 MPa,223.0 MPa及13.4%,11.5%。

电流密度对Mg_(97)Y_2Zn_1-0.5Al合金阳极氧化及膜层性能的影响

为制备出绿色环保且耐蚀性能更好的镁合金阳极氧化膜,以无害、无污染的氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠和柠檬酸钠为电解液主要成分,以不同的电流密度(5~20 m A/cm^2)对Mg_(97)Y_2Zn_1-0.5Al合金进行阳极氧化,通过扫描电镜观察阳极氧化膜的表面形貌,利用动电位极化曲线和3.5%Na Cl水溶液浸泡试验检测膜层的耐腐蚀性能,研究了电流密度对膜层表面形貌与性能的影响。结果表明:恒流条件下不同电流密度时的阳极氧化过程均分为氧化膜快速生长、缓慢生长及生长相对平稳3个时期;随着电流密度的增加,氧化膜上的孔洞数目逐渐减少,孔径逐渐增大,膜层的耐蚀性能先增强后减弱;15 m A/cm^2电流密度下所得膜层的孔洞与裂纹较少,孔径较小,自腐蚀电流密度最小,腐蚀失重最小,耐蚀性最好。

Zr添加对含LPSO相Mg-Y-Zn合金组织和力学性能的影响

研究了Zr添加对含LPSO相的Mg97Y2Zn1合金凝固组织和力学性能的影响。研究结果表明,添加Zr能够显著细化合金中的初生α-Mg相;随着Zr含量的增加,第二相的体积分数逐渐增加,其分布也变得越来越均匀,而且合金的抗拉强度和伸长率也迅速提升,但Zr含量超过0.6wt.%后,性能提升变得不再明显。考虑到成本因素,Zr的最佳含量为0.6wt.%,此时,合金的抗拉强度和伸长率分别为168 MPa和6.4%,与未合金化的合金相比提高了27.3%和77.8%。

挤压铸造Mg-Zn-Y合金显微组织与力学性能的研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、万能拉伸试验机等手段,研究了不同挤压压力(0,50,100,150 MPa)对挤压铸造Mg_(93)Zn_6Y_1合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同挤压压力下合金显微组织由基体α-Mg相和I-Mg_3YZn_6准晶相组成。α-Mg相呈枝晶状形态存在,分枝明显,I-Mg_3YZn_6准晶相以(I-Mg_3YZn_6+α-Mg)层片状共晶组织形态存在,呈网状分布在基体枝晶间。随着挤压压力的增大,α-Mg晶粒明显细化,层片状共晶组织变得细小,且由连续网状逐渐变为断裂网状,分布更均匀。合金的拉伸力学性能随着挤压压力的增大而逐渐提高,当挤压压力为150 MPa时,合金拉伸力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别为193 MPa和4.2%,增幅为30.4%和75.0%,合金力学性能的提高主要归因于细晶强化和I-Mg3YZn6相的强化作用。合金拉伸试样的断口形貌呈现准解理断裂特征。

复合磁场对Mg_(93)Zn_6Y_1合金凝固组织和力学性能的影响

将脉冲磁场和稳恒磁场组成复合磁场作用于Mg_(93)Zn_6Y_1合金的凝固过程,分析复合磁场对合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,相比单一磁场,经复合磁场处理后合金的凝固组织细化更为显著,初生相的形貌转变为蔷薇状和多边形状共存,平均晶粒尺寸仅为146μm;第二相的形貌转变为不连续网状,其分布也更为均匀和弥散。经复合磁场处理后,合金表现出理想的综合力学性能,其室温下的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到172 MPa、231 MPa和3.39%,相比未处理合金提高了73.4%、68.6%和63.1%。

挤压铸造LPSO相增强Mg_(97)Zn_1Y_2合金的组织及性能

以Mg_(97)Zn_1Y_2合金为对象,利用超声振动处理制备半固态浆料,研究了半固态流变挤压成形工艺中挤压压力对合金组织及性能的影响。经过超声处理制备的半固态浆料直接浇注得到的合金中α-Mg晶粒尺寸减小,LPSO相也得到细化并均匀分布于基体中。经过挤压成形的合金,LPSO相得到进一步细化,在块状LPSO相上出现条状相,并且随着压力增大,条状相数量增多。合金抗拉强度和伸长率随着压力增大先升高后基本保持不变。最优挤压压力为100 MPa,此时合金的抗拉强度和伸长率分别为234 MPa和11.6%。