不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

Mg-Gd-Y合金及其构件的组织与性能研究

目的针对VW103(Mg-10Gd-3Y)和VW63(Mg-6Gd-3Y)2种铸造镁合金,从材料微观结构入手,探讨分析2种合金力学性能差异性,获取了2种镁合金在工程应用中的铸造性能及其力学特性。方法采用热分析法和改进的裂纹环试样等方法,开展2种合金的凝固温度范围和铸造裂纹倾向研究。测量和分析其凝固温度范围、液态流动性、热态和冷态下的材料抗裂性能,获得Mg-Gd-Y稀土铸造镁合金的铸造特性;基于构件本体不同区域取样,获得Mg-Gd-Y合金在室温和150℃下的力学性能,并对整体铸件结构的承载能力和稳定性进行评估。结果在铸造性能方面,热态下脱模,VW103和VW632种合金均未出现开裂现象;冷态下脱模,VW103合金试样出现开裂。在力学性能方面,与VW103合金相比,VW63合金具有更好的综合力学性能,VW63合金铸件本体试样在高温(150℃)条件下拉伸性能均值为320 MPa,表现出优异的力学性能。结论VW63合金具有更好的力学性能和铸造性能,采用VW63合金、树脂砂反重力方法制备的整体铸件满足了结构承载能力需求,并且在测试过程中铸件位移(变形)与载荷和加载时间呈现出良好的线性关系,证实了VW63铸件的安全性与可靠性,可为VW63合金的后续应用提供参考。

高强易溶时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu组织与性能

为满足井下压裂工具对高强易溶镁合金材料应用需求,在高强Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr合金基础上,添加1%Cu(质量分数,下同),通过纯净化冶炼、挤压变形和热处理等工艺制备出Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu(质量分数,下同)合金。并对时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度、显微组织、室温/高温拉伸性能、室温压缩性能及腐蚀性能进行研究。结果表明:时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度为1.99 g/cm^(3);显微组织为等轴晶,存在大、小晶粒区域,晶粒度评级分别为10、12级;少量Gd、Y固溶于合金基体中,部分Gd、Y以第二相形式存在,Cu主要存在于第二相中;室温抗拉强度为453 MPa,屈服强度为357 MPa,断后伸长率为4.2%;120℃抗拉强度为438 MPa,屈服强度为351 MPa、断后伸长率为6.7%;室温抗压强度为577 MPa;在80℃的质量分数为5%的NaCl溶液中,φ10 mm×10 mm的试样17 h降解完毕,φ50mm压裂球样件84 h降解完毕。研究结果为400 MPa级高强易溶压裂工具研发奠定基础。

热处理方式对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射及拉伸试验机等研究固溶处理和时效处理对铸态和轧制态Mg-10.6Gd-1.69Y-0.42Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:经峰时效处理后合金强度均显著提高,但伸长率有所降低;与200℃峰时效态合金相比,220℃峰时效态合金的屈服强度相差不大,但伸长率明显提高。合金在峰时效阶段的主要强化相为柱面β’相,该相能够有效阻碍位错的基面滑移,提高合金强度。轧制后直接时效的合金能够保留轧制产生的位错,而位错能够促进析出相形核,此时,合金具有最高的析出强化效果,屈服强度和抗拉强度分别为380.0 MPa和416.0 MPa。

水下搅拌摩擦加工对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织和力学性能的影响

在空气及水介质中对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行搅拌摩擦加工(FSP),分析了加工区的组织形貌特征,并研究了加工过程中不同冷却介质对加工区组织性能的影响。结果表明,空气中和水下FSP试样的平均晶粒尺寸分别为4和2μm。在空气中及水下FSP过程中,试样的大角度晶界比例提高,织构显著弱化。温度曲线表明:空气中FSP试样的持续热输入时间和冷却速率分别为49 s和8.5℃·s^(-1),水下FSP试样为23 s和30.7℃·s^(-1)。由于水下FSP试样热输入的减少对再结晶过程的影响,其试样组织中的亚结构比例高于空气中FSP试样。同时,水下FSP试样保留了更多均匀分布的LPSO相。空气中FSP试样的屈服强度和抗拉强度分别为213和315 MPa,水下FSP试样分别为334和393 MPa。此外,所有FSP试样无力学性能各向异性。

超声高温熔体处理对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒及力学性能的影响

探究超声处理温度、超声处理时间及超声功率密度对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒和力学性能的影响。结果表明:超声高温熔体处理可有效细化Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒,提高其力学性能;在660~750℃范围内,随着处理温度的升高,合金晶粒尺寸逐渐增大;相较于未处理合金,处理温度在750℃时,合金晶粒的细化效果更为显著。当超声功率密度为0~2.31 W/cm^(3)或处理时间为0~90 s时,随着超声功率密度的提高或处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,转折点分别为1.29 W/cm^(3)和60 s。合金的力学性能与其晶粒尺寸基本对应,合金的晶粒尺寸越小,其抗拉强度和伸长率越高。当处理温度为750℃、超声功率密度为1.29 W/cm^(3)、处理时间为60 s时,与未处理的合金相比,合金晶粒尺寸减小53%,其抗拉强度和伸长率分别提高了31%和79%。

Zn对Mg-Gd-Y-Zr镁合金微观组织和力学性能的影响

Zn元素的添加对Mg-Gd-Y-Zr合金的微观组织和力学性能具有重要影响,特别是LPSO结构的演变对高性能镁合金的产业化应用具有重要的作用。为研究Zn对Mg-Gd-Y-Zr合金微观组织演变和性能影响,对不同Zn元素含量的Mg-10Gd-4Y-0.5Zr-xZn(x=0,1,2,质量分数,%)铸棒进行挤压处理,采用OM、SEM、XRD、和TEM对挤压试样进行了组织观测,并对试样的力学性能进行检测。结果显示,挤压状态Mg-10Gd-4Y-0Zn-0.5Zr由基体α-Mg和少量的Mg-RE微粒相组成。随着元素Zn的添加,试样的相组成变为大量基体α-Mg、晶界流线形LPSO结构、晶粒内部微小层片状LPSO及少量随机分布Mg-RE微粒相。随着元素Zn的不断增加,晶粒尺寸不断细化,细晶强化效果不断增强,使得试样的强度显著提升,而试样伸长率呈现先增强后减弱的趋势。

柱状多晶Mg-Gd-Y合金形变组织演变及形变硬化机制

利用定向凝固技术制备了生长取向集中于[2243]、基面〈a〉滑移取向因子(Schmid factor,SF)大于0.4的柱状多晶Mg-6.38Gd-0.45Y合金,并研究了实验合金室温拉伸形变行为。结果表明,形变初期,软取向柱状晶内首先启动{1012}拉伸孪生协调应变。形变过程中,{1012}拉伸孪晶界快速、大范围扩展,吞噬基体并使基体取向逐渐转为[1210](SF<0.15),于是启动{1011}压缩孪生和{1011}-{1012}双孪生协调应变。压缩孪晶和双孪晶易形成压缩孪晶带群,并贯穿整个晶粒,滑移或扩展的位错及拉伸孪晶界与压缩孪晶带群交织在一起,产生形变硬化,提高合金强度的同时也形成应力高度集中分布区域,成为微裂纹形成之地。

锤锻及时效对Mg-8.3Gd-2.6Y-0.4Zr合金组织和力学性能的影响

用OM、EBSD、TEM、拉伸测试等手段,研究15%变形量的单向锤锻及265℃时效对Mg-8.3Gd-2.6Y-0.4Zr(质量分数)合金显微组织和力学性能的影响,结果表明:经510℃锻造,合金中变形与再结晶晶粒数量各占一半且尺寸接近。经440℃锻造,合金以变形大晶粒为主,晶内位错相互缠结。经390℃锻造,合金只存在变形大晶粒,其内部产生孪晶和呈近似平行分布的位错。锤锻态样品力学性能接近。经265℃/6 h时效,再结晶晶粒及富含缠结位错的晶粒内部形成均匀对称分布的β’相,合金强度提升约45~49 MPa,但伸长率降低。含平行分布位错的晶粒内部形成相同取向的β’相和无沉淀析出带(PFZs),相同取向的β’相可提升合金强度约30~36 MPa,PFZs促进应力释放,提升了合金伸长率。

变形态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热处理微观组织演变规律与硬度研究

热处理是提升变形稀土镁合金综合力学性能的常用方法,探明合理的工艺参数,掌握合金组织与性能演变规律是需要解决的关键问题。研究了固溶与时效处理对变形态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织与硬度的影响,实验结果表明:原始变形态合金主要由α-Mg基体、破碎的块状14H-LPSO相与β-Mg 5(Gd,Y,Zn)组成;经过固溶处理后,合金组织中块状LPSO相溶于基体,体积分数减小,并析出片层状LPSO相,最佳固溶处理制度为520℃×16 h,合金硬度为94.50 HV;200℃下的合金峰时效保温时间为32 h,硬度为120.35 HV,欠时效析出相为β″相,峰时效析出相为β′相,过时效析出相为稳定的β-Mg 5(Gd,Y,Zn)相。

(Y,Gd)BO_3∶Eu^(3+)荧光粉的合成及粒度控制

使用草酸共沉淀法合成了钇钆铕氧化物生粉,以此为原料合成了PDP用(Y,Gd)BO3∶Eu3+荧光粉;研究了各种因素对(Y,Gd)BO3∶Eu3+荧光粉相对亮度及粒度的影响。结果表明,加入适当的添加剂可以有效控制荧光粉的粒度和颗粒形貌,但加入量过多会影响荧光粉的亮度;温度、保温时间、预烧、硼酸配比等参数均对荧光粉度及粒度有较大影响。给出了优化的工艺参数,按此工艺可以直接合成粒度2～4μm的荧光粉,无须球磨分散。在λex=147nm激发时,该荧光粉色坐标x=0.644,y=0.356。

Y、Gd与Ca对AZ81镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法研究了Y、Gd与Ca对AZ81镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,适量合金元素的加入使AZ81镁合金的组织明显细化,β(Mg17Al12)相减少,同时析出了针状和粒状的化合物Al2Y和Al2Ca。经时效处理后,随着合金元素含量的增加,从室温到175℃时,合金的强度和伸长率基本上呈先升后降的趋势。当Y、Gd与Ca总含量为2.1%时,合金在室温和175℃下的抗拉强度达到最大,分别为230MPa和160MPa。Y、Gd与Ca主要是通过细晶强化、固溶强化和弥散强化提高了镁合金的室温和高温强度。

纳米Ln_2O_3:Eu(Ln=Gd,Y)荧光粉的燃烧法合成及其光致发光性质

本文报道了用燃烧法制备的纳米（5～100nm）Gd2O3：Eu和Y2O3：Eu荧光粉，对它们的晶体结构和光致发光性质进行了研究．结果表明，纳米Gd2O3：Eu和Y2O3：Eu的光致发光性质与常规的Gd2O3：Eu和Y2O3：Eu的性质有很大的差别，纳米Gd2O3：Eu和Y2O3：Eu表现出很强的介观效应．对实验结果进行了初步的探讨．

(Y,Gd)BO_3∶Eu的真空紫外光谱特性

The (Y,Gd)BO 3∶Eu phosphor was synthesized by solid state reaction. The UV spectra showed that in a certain range of Gd 3+ concentration, more Gd 3+ absorbed energy and transferred it to Eu 3+ with its increasing concentration. From the spectra in VUV region, it was observed that both the doping and the concentrations of Gd 3+ , Eu 3+ greatly affected the absorption of the host lattice. The absorbances at 147 nm and 170 nm increased when the Gd 3+ was doped which can be explained as that Gd 3+ transferred energy to BO 4. The optical properties of (Y,Gd)BO 3∶Eu were the best when the concentration of Eu 3+ was about 0.04.

均一球形PDP用荧光粉(Y,Gd)BO_3∶Eu的合成

利用共沉淀法通过控制稀土离子浓度、沉淀温度等得到稀土氧化物前驱体沉淀,再将其和H3BO3 按化学计量比混合煅烧制备出了平均粒径在 0. 5~1. 0μm的球形、粒径分布较小和无团聚的 (Y,Gd)BO3∶Eu荧光粉,其性能在一些方面优于商用荧光粉。利用X射线衍射、SEM、粒度分析仪和PL光谱进行表征。研究了不同的煅烧温度对荧光粉性能的影响,结果发现用本实验方法在 800 ℃煅烧即可得到纯相的(Y,Gd)BO3∶Eu。而传统固相合成纯相的(Y,Gd)BO3∶Eu反应温度高达 1 200℃。因本方法工艺较易控制,适于在工业生产上推广。

Y、Gd对ZA63镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法研究了Y、Gd复合稀土对ZA63镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加适量RE元素后,ZA63合金中的τ相由半连续网状分布转变为针状或棒状且分布较均匀,ε相由岛状变为细小颗粒状,部分RE元素固溶于τ相中形成Mg-Al-Zn-RE相。随着RE含量的增加,经T6处理后的合金在室温、150℃和175℃下的抗拉强度和伸长率基本都呈先升高后降低的趋势。当RE含量为1.5%时,合金在3个温度下的抗拉强度和伸长率都达到最大值。

新型(Y,Gd)(BO_3,VO_4):Eu荧光粉的合成及发光性能研究

采用草酸根沉淀稀土粒子使其充分混合进行前处理,用固相反应合成了硼钒酸钇钆铕稀土荧光红粉。对试样进行了X射线衍射、光致激发和发射光谱表征。产物与(Y,Gd)VO4:Eu相比,掺入了与钒等摩尔量的硼,硼的掺入提高了发光强度,但没有改变钒酸盐的四方晶系结构。分析了不同浓度Gd3+掺杂对试样发光强度的影响以及基质离子VO43-和BO33-对激活剂Eu3+的能量传递机理。同时将产物与(Y,Gd)VO4:Eu和(Y,Gd)BO3:Eu的发光性能进行对比,发现(Y,Gd)-(BO3,VO4):Eu具有更好的发光强度和色纯度,有望在工业上作为一种优良的新型灯用或PDP显示器用荧光粉。所用方法与传统固相法相比,反应温度降低了100℃,所得试样易粉碎、粒度细,发光强度提高10%以上。

铸态Mg-Zn-Y-(Gd)合金凝固组织、腐蚀性能和力学性能（英文）

采用常规凝固技术在Mg_(94)Zn_3Y_xGd_(3-x)(x=3,2,1.5,1,摩尔分数)镁合金中获得具有长周期堆垛有序(LPSO)结构相,并对合金凝固组织、耐腐蚀性能和压缩力学性能进行系统研究。结果表明:n(Zn)/n(Y+Gd)=1:1的Mg_(94)Zn_3Y_xGd_(3-x)合金凝固组织含有α(Mg)相、Mg_3Zn_3R_E2(W)相、14H-LPSO相和少量颗粒状面心立方结构的Mg-Y-Gd相。Gd含量显著影响合金中LPSO相的形成和分布。随着Gd含量增加,合金中14H-LPSO相体积分数先增加后减少。结合电化学阻抗谱分析,LPSO增强Mg-Zn-Y-(Gd)镁合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀等效电路为R(Q(R(QR)))。4种合金的腐蚀电流密度在10_(-5)A/cm2数量级。当x(Gd)≤1%时,Mg-Zn-Y-(Gd)合金表现出良好的耐蚀性,并优于工业用AZ91D镁合金。而当x(Gd)≥1.5%时,合金的耐腐蚀能力下降。在室温条件下,随着14H-LPSO相体积分数增加,Mg-Zn-Y-(Gd)合金的压缩力学性能显著提高。此外,适量W相和弥散分布块状Mg-Y-Gd相的钉扎作用有利于提高合金的力学性能。

(Y，Gd)_2O_3：Eu^(3+)纳米粒子制备及光谱特性

用湿化学共沉淀法制备了(Y,Gd)_2O_3:Eu^(3+)纳米粒子.用XRD,TEM,SEM及差示/热重分析(DSC/TG)手段对粉体进行了表征.用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱.结果表明:在煅烧温度为800℃保温2h时,合成出近似球形、粒径均匀且分散性好的(Y,Gd)_2O_3:Eu^(3+)纳米粒子,一次颗粒尺寸约为20 nm.样品在波长为612.0 nm监控光下激发,出现235和250 nm两个激发峰,分别为(Y,Gd)_2O_3基质吸收和Eu^(3+)迁移态(CTS)吸收造成的.两个波长激发下的发射光谱峰强度前者高于后者.当掺杂Eu^(3+)的摩尔浓度为3%时,发射光谱对应~5D_0→~7F_2能级跃迁的相对峰强度最大,当Eu^(3+)掺杂的摩尔浓度为7%时,相对峰强度反而降低,这是由于Eu^(3+)的浓度猝灭造成的.

复合沉淀法制备(Y,Gd)_2O_3:Eu纳米粉体及其发光性能

报道了一种采用氨水和碳酸氢铵的混合溶液作为复合沉淀剂来制备(Y,Gd)2O3:Eu发光粉体的新工艺.采用热分析(TG-DTA)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对粉体制备过程中的物理化学变化进行了研究.通过X射线激发的发射光谱研究了Eu掺杂浓度和煅烧温度对(Y,Gd)2O3:Eu粉体发光性能的影响.结果表明采用复合沉淀法制备工艺,经过850℃煅烧2h,可以得到晶粒尺寸为50nm左右,且基本无团聚的(Y,Gd)2O3:Eu粉体,比表面积为23m2/g,其X射线激发的发光强度较草酸盐沉淀法所得到的相同组分的粉体大大增强.