Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能.随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能.实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成.2%Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相.2%Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒.而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒.在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相.Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力.根据Power-law公式,在175℃/50～80MPa和70MPa/150～200℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(<60MPa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.

二元稀土镁合金Mg-La和Mg-Nd的组织和性能

系统研究了二元稀土镁合金Mg-2%La(L2)和Mg-2%Nd(N 2)的铸态显微组织、拉伸性能和抗蠕变性能。通过研究发现,L2铸态组织中有大量网状的Mg-Mg17La2的共晶相析出;而N2则以Mg12Nd离异共晶析出,析出物的数量少得多。N2合金在室温或者175℃条件下,强度和塑性都优于L2合金。N2合金的抗蠕变性能在175℃、70MPa条件下比L2低近3个数量级。通过计算两种合金的应力指数和蠕变激活能,L2合金的蠕变机制是受晶界滑动控制的,而N2合金为位错攀移机制控制。

Mg-6Al-(Sr,Ca)合金的显微组织和蠕变性能

系统研究了Mg-6Al-2Sr和Mg-6Al-(1-2)Sr-1Ca合金在水冷模铸造和压铸态下的显微组织、力学及蠕变性能．Mg-6Al-2Sr合金的铸态组织由α-Mg和沿枝晶界分布呈片状的α-Mg+Al4Sr共晶相组成．在Mg-6Al-2Sr基础上加入少量的Ca,合金中的Al4Sr被Mg2Ca取代,且出现了Mg—Al—Sr三元中间相,合金的抗蠕变性能显著提高．对蠕变后试样进行的扫描电镜观察表明, Mg-6Al合金中添加Sr和Ca后形成的中间相均具有很高的热稳定性．Mg-6Al-2Sr合金蠕变后的试样中出现了β-Mg17Al12相的非连续析出;而采用Sr和Ca复合合金化的试样显微组织在蠕变后无明显变化,也未析出β相,因而显著地提高了合金的抗蜗变性能．与水冷模铸造试样相比,压铸试样具有更细的显微组织和更高的室温与高温力学性能,但抗蠕变性能略低．

Al含量对耐热Mg-Al-Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Mg-（4-7）Al-2Sr系列四种合金的显微组织、拉伸和蠕变性能及Al含量对其组织和性能的影响。Mg-（4-7）Al-2Sr系合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相构成。Al含量为4%时在晶界处形成了离异共晶和少量层片共晶Al4Sr相及大块的三元τ（Mg-Al-Sr）相。Al含量的增加使Al4Sr全部转变为更加粗大的层片状共晶,同时共晶相的体积分数增加而τ相体积分数减小,当Al含量6%时全部为α-Mg＋Al4Sr共晶组织。Al含量继续升高到7%后,基体中形成了少量的Mg17Al12相。含Al 4%和5%的合金中Sr抑制了显微组织中Mg17Al12相的形成和高温下的非连续析出,并且在高温100h蠕变后显微组织没有发生明显变化,有较好的蠕变抗力。三元τ相比Al4Sr有更高的热稳定性,因此在Al含量低于6%时,随着Al量增大,τ相减少而Al4Sr相增加,导致合金蠕变性能有所下降;Al含量高于6%时,胞状Mg17Al12相非连续析出,Al含量增大使析出相增多,蠕变性能也逐渐下降。

锶和钙在镁-铝系合金中的应用及研究进展

论述了耐热镁合金的研究现状。介绍了碱土元素Ca和Sr对Mg-Al系合金的铸造性能、微观组织、拉伸性能和抗蠕变性能的影响。同时对Ca、Sr在镁合金中应用前景作了展望。

Mg-2Nd合金的组织与抗蠕变性能

研究了Mg-2Nd合金的铸态显微组织、力学性能和抗蠕变性能。结果表明:Mg-2Nd合金的铸态组织由α-Mg基体和分布于晶界的离异共晶相Mg12Nd组成;铸态Mg-2Nd合金的抗拉强度和屈服强度随温度的增加而下降,但下降的幅度不大,具有较好的高温稳定性,伸长率则随温度增加明显上升;铸态Mg-2Nd合金表现出良好的抗蠕变性能。通过计算,合金在150～250℃、30～110MPa下的应力指数为3.3～8.0,蠕变激活能在108～142kJ/mol的范围。合金的蠕变机制归结于位错攀移控制,晶界滑移起一定的作用。

微量Ti对Mg-2Nd二元合金的组织和性能的影响

研究了微量Ti对Mg-2％Nd(N2)二元合金组织和性能的影响．结果表明,在不影响N2铸造性能的情况下,微量 Ti的加入大大细化了N2铸态合金的组织,提高了铸态合金N2在室温和高温的强度和塑性．微量Ti的加入也使N2合金在中温条件下的抗蠕变性能略有提高．使用二维点阵错配度模型研究了Ti对Mg-Nd二元合金的细化机理,结果表明α-Ti可以成为α-Mg凝固过程中的形核核心．

Al含量对AJC镁合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-4Al-2Sr-1Ca合金为基体,在提高合金中Al含量的基础上,配制了不同成分的几种Mg-（4-7）Al-2Sr-1Ca合金.研究了Al含量对Mg-Al-Sr-Ca合金显微组织和力学性能的影响.研究发现,Mg-4Al-2Sr-1Ca合金的主要组成相为α-Mg,沿枝晶界分布的Mg2Ca＋α-Mg共晶相、Mg-Al-Sr三元相及晶内Al2Ca颗粒相.当Al元素质量分数增大到5%～6%时,合金中出现了（Mg,Al）2Ca相;进一步增大Al元素质量分数至7%,另一种新相Al4Sr相也被观察到.随着Al含量的增大,合金的强度和塑性在室温和高温下都有所上升.在175℃/70MPa和200℃/70MPa下,Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金表现出了比其他合金更好的高温抗蠕变性能.

Mg-2Nd合金的组织与力学性能

在铸钢坩锅中熔炼制备了Mg-2Nd二元镁合金,试样经不同热处理工艺处理后,测试合金的室温拉伸性能,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察合金的显微组织,通过X射线衍射法(XRD)和能谱分析(XEDS)及选区电子衍射花样进行合金中的物相鉴别和微观成分分析。结果表明:Mg-2Nd合金的铸态组织由α-Mg基体和呈离异共晶形貌的Mg12Nd相组成;热挤压后,Mg12Nd相沿挤压方向呈纤维或颗粒状分布;挤压过程中发生动态再结晶,合金的抗拉强度(σb)由铸态的148.8 MPa提高到挤压态的210.2 MPa,伸长率(δ)由铸态的2.8%提高到挤压态的19.9%;热挤压和热轧成形的Mg-2Nd合金,直接时效T5(extruded、rolled)处理能产生形变强化和时效硬化双重作用,其中T5(rolled)态合金σb高达276.4 MPa,δ较热轧态提高了64%;T5(rolled)态组织中出现了β′和β沉淀,尺度均在50 nm左右,对合金产生了明显的时效强化作用。

Mg-4Nd和Mg-4Nd-0．7Zr合金显微组织和力学性能

制备了Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr两种合金,并系统研究了它们在各种状态下的组织和性能.研究结果表明:铸态的二元Mg-4Nd合金由α-Mg基体和中间相Mg12Nd组成,少量Zr(0.7%质量百分数)的加入使合金铸态组织得到明显细化,且使Mg12Nd相呈网状连续分布于晶界.合金经热挤压加工后,强度和塑性均得到大幅度改善.由于在合金挤压及热处理过程中,Zr明显提高了再结晶温度并抑制了再结晶后晶粒的长大,因此Zr的加入使Mg-4Nd合金在挤压和时效处理后强度都有不同程度的提高.直接时效(T5)处理工艺能产生形变强化和时效硬化双重作用,使合金呈现良好的综合力学性能.在对合金时效组织的TEM观察中发现了β′和β两种沉淀颗粒,其尺度均在10～100nm之间,它们都对合金产生了沉淀硬化作用.