热处理对Mg-Gd-Y-Zr合金组织、性能和腐蚀行为的影响EI北大核心CSCD

以铸态、固溶态和时效态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金为研究对象,采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、带能谱的扫描电子显微镜(SEM)以及电子拉伸试验机分析了热处理对Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金的微观组织、微区成分、物相组成以及力学性能的影响,并通过静态失重实验和电化学测试研究了不同热处理状态合金的耐蚀性能。结果表明:铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体、Mg_(5)Gd和少量的Mg_(24)Y_(5)相组成,固溶处理后组织均匀,部分未熔相(富Y相)以颗粒状形式存在,时效态合金析出相尺寸较小且弥散均匀分布。固溶和时效态合金的抗拉强度有不同幅度提升,分别为191.33和265.73 MPa,均表现为准解理断裂特征,在本研究范围内,Mg-11Gd-2Y-0.5Zr合金耐蚀性主要与热处理工艺、析出相的形貌和尺寸有关,不同状态下的合金在腐蚀过程中化学反应类型相似。     

热处理对Mg-11Gd-2Y-5Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和万能力学试验机等研究了Mg-11Gd-2Y-5Sm-0.5Zr合金在不同热处理工艺下显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:合金的最佳固溶时效热处理工艺为525℃×8 h+225℃×12 h;Mg-11Gd-2Y-5Sm-0.5Zr合金铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界网状分布的Mg_5Gd,Mg_(41)Sm_5相组成,经固溶时效热处理后析出相主要为均匀分布于晶内和晶界的点状或粒状的Mg_5Gd,Mg_(24)Y_5以及Mg_(41)Sm_5相;经该工艺处理后,合金在室温下的硬度和抗拉强度分别为145.6HV和261.4 MPa;固溶时效态合金的主要强化机制为固溶强化和析出相弥散强化。     

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。     

Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-(0.1～0.8)Sb合金的显微组织和抗拉强度

采用组织分析和拉伸试验,研究了Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-(0.1~0.8)Sb(%,质量分数)合金的显微组织和抗拉强度。结果表明,铸态合金的显微组织由α-Mg基体和Mg_(24)Y_5,Mg_(41)Sm_5,Mg_2Ca,Mg_3Sb_2相组成。随着Sb含量的增加,时效态合金的室温(20℃)和高温(200,250,300,350℃)抗拉强度均先升高后降低,且在Sb含量为0.5%时取得最大值。随着温度的升高,Mg-5Y-3Sm-0.8Ca-0.5Sb合金的抗拉强度缓慢降低,其抗拉强度稳定性可归因于强化相Mg24Y5显微硬度的稳定性。     

Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的显微组织与力学性能

通过熔炼铸造及热挤压方法制备了Mg-13Gd-2Nd-2Cu(质量分数)镁合金。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、维氏硬度、拉伸性能测试等方法,研究了Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的铸态显微组织特征及退火温度对挤压态合金的组织与力学性能影响。结果表明:退火热处理促进了晶界处Mg5(GdNdCu)_1相充分溶入α-Mg基体中。提高退火温度使基体晶粒发生再结晶长大,改变了Mg5(GdNdCu)_1相的形态和分布。当退火温度超过500℃时,晶粒粗化并部分发生过烧现象。提高退火温度,会使挤压态合金的屈服强度有所降低。     

钙对Mg-Gd-Nd-Zr-xCa合金组织和力学性能的影响

镁合金的轻量化优势使其有广阔的应用前景,然而普通镁合金低强度限制了它的应用。镁稀土合金拥有良好的力学性能,在Mg-GdNd-Zr合金的基础上,添加不同量的Ca元素,通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸性能测试等方法,对Mg-9Gd-2Nd-x Ca-0.5Zr (x=0,0.5,1.0,1.5(%,质量分数))合金热处理前后的组织和性能的变化进行了探究。结果表明：合金组织由α-Mg,Mg₅Gd相和Mg₄₁Nd₅相组织,添加Ca元素后,组织中形成了Mg₂Ca相。铸态合金经过热处理后,晶界上的第二相大部分溶入基体,时效态组织中析出了大量细小的板条状析出相,使合金的力学性能得到提高。时效态Mg-9Gd-2Nd-1Ca-0.5Zr合金有最高的抗拉强度,达到了256 MPa。     

锌对稀土镁合金组织与力学性能的影响

采用OM, XRD, SEM和EDS等试验手段研究了Zn对稀土镁合金Mg-4Y-1Ca(%,质量分数)微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着Zn (x=1%, 3%, 5%)的加入, Mg-4Y-1Ca合金中生成的Mg_(24)Y_5二元相逐步转变为Mg_3Y_2Zn_3(W相)+Mg_(12)YZn(X相)三元相,铸态组织细化,第二相沿晶界成网状分布;经热挤压变形后,合金再结晶后晶粒细化明显,第二相弥散分布于基体和晶界上,强度提高的同时伸长率也获得较大提升,其中Mg-4Y-1Ca-5Zn合金表现最为显著。得益于Zn添加对再结晶晶粒细化和W相、 X相弥散强化的共同作用, Mg-4Y-1Ca-5Zn合金经热挤压处理后具有较佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到198 MPa, 271 MPa和24.6%。     

锑对AZ81-1.2Y-0.6Sm合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、组织观察和拉伸试验,研究了加入0.2%~0.8%Sb(质量分数)对AZ81-1.2Y-0.6Sm合金组织和力学性能的影响。结果表明:向AZ81-1.2Y-0.6Sm合金中加入适量的Sb后,可生成高熔点的Mg3Sb2相,从而细化晶粒,改善组织。随着Sb含量的增加,合金在室温和150℃下的抗拉强度和伸长率均先升高后降低,且在Sb含量为0.5%时取得最大值。     

铸态Mg-Sm-Gd-Zn-Zr合金微观组织与力学性能研究

采用光学显微镜、 X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验机研究了铸态Mg-xSm-yGd-Zn-Zr (x=3,y=5;x=4,y=4;x=5,y=3(%,质量分数))合金的微观组织和力学性能。铸态合金中存在面心立方结构的(Mg, Zn)_3(Sm, Gd)相,a=0.726 nm。三种铸态合金的平均晶粒尺寸分别为46.4±3, 37.7±2和49.8±3μm, Mg-4Sm-4Gd-Zn-Zr晶粒细化效果最好,室温力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为133, 198 MPa和9.2%,优于相应状态的WE43商用耐热镁合金,在保持合金性能不变的前提下,降低了合金成本。为稀土镁合金中Sm替代Nd,提供了事实和理论依据。     

钇对Mg-0.8Zr-0.35Zn基合金组织及高温性能的影响

采用XJG-04型金相显微镜、 JCXA-733电子探针、 D/max-rB型X射线衍射仪及WDW-200型电子万能实验机研究了Y对Mg-0.8Zr-0.35Zn基合金铸态、固溶时效组织及高温(250 ℃)性能的影响. 结果表明: Y能细化Mg-0.8Zr-0.35Zn基合金铸态及热处理态组织, 加入Y形成新相Mg24Y5. 在250 ℃时, 随着Y含量增加合金高温抗拉强度增大, 延伸率及断面收缩率降低; 高温拉伸断口SEM图像显示脆性断裂趋势增大, 断裂由延性向解理方式发展.     

铝对铸态Mg-9Gd-2Nd合金显微组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜研究了铸态Mg-9Gd-2Nd-xAl(x=0,0.4%,0.8%,1.2%,质量分数)合金的物相和显微组织,采用拉伸试验机和布氏硬度计测试了合金的力学性能。结果表明：铸态Mg-9Gd-2Nd合金由α-Mg基体和沿晶界分布的Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅第二相组成,加入Al元素后,合金中产生了新相Al₂Gd和Al₂Nd,组织明显细化,当Al添加量为0.8%时,合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和延伸率分别为193.2 MPa,157.1 MPa,91.6 HBW和3.7%。随着Al元素含量的增加,合金的断裂方式有向韧性断裂转变的趋势。     

Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金热压缩行为及热加工图

采用光学显微镜、扫描电镜研究了铸态和均匀化态的Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金的显微组织,然后用Gleeble-1500D热模拟试验机对均匀化态合金在变形温度350～500℃,应变速率0.003～1 s^-1条件下进行了热压缩实验,计算了合金的变形激活能,构建并分析了合金的本构方程和热加工图。结果表明：铸态Mg-9Gd-2Nd-0.8Al合金主要由α-Mg基体和Mg₅Gd,Mg₄₁Nd₅,Al₂RE相组成,经均匀化处理后(510℃×12 h),Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅相基本溶解,Al₂RE相保持稳定。均匀化态合金的流变应力曲线表现出动态再结晶的特征,其流变应力和峰值应力随温度的升高或应变速率的降低而显著降低,合金的变形激活能为185.836 kJ·mol^-1。合金在本实验的变形条件范围内存在两个失稳区：变形温度350～375℃,应变速率0.003～0.012 s     

预压缩变形Mg-Zn-Y-Zr合金的微观组织及时效硬化效应

对铸造Mg-8.14Zn-1.44Y-0.47Zr (%,质量分数)合金进行了0%～5%预压缩变形后,再经160℃进行等温时效处理。利用电子背散射衍射、高分辨率的透射电镜等分析手段研究了预变形镁合金的形变组织特征及其对后续时效组织、时效硬化效应的影响。结果表明:经预变形在镁合金基体中预置■拉伸孪晶和小角度晶界(位错),其小角度晶界所占百分比由1%预变形的2.6%增加到5%预变形的■拉伸孪晶变体数量随预变形量增加呈先增大后减少的趋势。160℃时效进程中,孪晶界成为准晶I-Mg_3Zn_6Y择优析出的有效衬底;而基体中存在的位错,提高了杆状或盘状β_1′-MgZn_2相析出密度,进而提高了镁合金时效初期析出速率及近峰值时效硬度; 5%预变形下达到近峰值时效硬度所需时间由未预变形的12 h缩短到6 h,近峰值时效硬度由未预变形的HV 81.5提高到HV 104.8。     

冷却速度对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和固溶行为的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、差热(DTA)分析等手段,研究了砂型差压铸造和金属型Mg-10Gd-3Y-Zr合金的组织和固溶行为差异.结果表明,与金属型相比,砂铸Mg-10Gd-3Y-Zr合金的晶粒明显粗大,而第二相含量则相对较少;冷却速度不仅影响了合金的铸态组织,同时也影响了合金随后的固溶行为.金属型条件下,500℃× 8 h的热处理已使第二相达到完全固溶,而砂型铸造合金则需525℃×8 h的高温固溶才能使第二相溶解完全.     

锌含量对铸态Mg-10Y-xZn-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、电子拉伸实验机等研究了铸态Mg-10Y-xZn-0.5Zr(x=1,1.5,2(%,质量分数))合金的微观组织和力学性能。结果表明:铸态Mg-Y-Zn-Zr合金组织主要由α-Mg,LPSO相和W相组成,其中LPSO相的化学式为Mg_(12)YZn,W相的化学式为Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)。LPSO相主要呈块状或层片状,随着Zn含量的增加,块状LPSO相体积分数逐渐增多,同时合金的屈服强度逐渐增加。当Zn含量为2%时,LPSO相形貌表现出以块状相为主,铸态Mg-10Y-2Zn-0.5Zr合金具有最佳的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为123.9,206.2 MPa和12.06%。块状LPSO相体积分数的增加是合金力学性能提高的主要原因。     

Mg-5Sm-xGd合金及其抗拉强度反常温度效应

采用光学显微镜、扫描电镜、 X射线衍射和电子拉伸试验等研究了时效态Mg-5Sm-xGd (x=1, 2, 3, 4)合金的显微组织和力学性能。结果表明：时效态合金主要由α-Mg基体以及位于晶内弥散分布的稀土相Mg₅Gd和Mg₄₁Sm₅组成,随Gd含量的增加,稀土相的种类没有发生明显变化;Gd含量可改变晶粒大小,随Gd含量的增多晶粒大小先减小后增大,在Gd含量为3%时合金晶粒最小;合金抗拉强度总体变化趋势为随温度升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应;在同一温度下,3%Gd含量的合金抗拉强度最高,并随温度升高而升高,在300℃达到峰值229.9 MPa;合金的屈服强度随温度升高而升高,随Gd含量的增加先升高后降低然后再升高,在Gd含量为3%,拉伸温度为300℃时屈服强度最大;合金拉伸断裂方式主要为脆性断裂,随温度升高逐渐向韧性断裂转变;合金的抗拉强度反常温度效应可能与晶格常数,晶粒大小及第二相的变化有关。     

铒对铸态Mg-5Sn合金的变质作用研究

通过金相(OM)和扫描电镜(SEM)的显微组织分析、荧光成分分析(XRF),能谱微区成分分析(EDS)、X射线物相分析(XRD),显微硬度(HV)和差热分析(DSC)等测试手段和方法,对铸态Mg-5 Sn-xEr(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,4,6)合金的组织性能进行了全而研究研究结果表明,稀土Er对Mg-5 Sn合金的影响是多方而的,首先是稀土Er对晶粒有明显的细化作用;再就是稀土Er能抑制盘状Mg2 Sn第二相的形成,同时促进不规则ErMgSn稀土相的形成,最后就是提高了合金的相转变温度和显微硬度.因此稀土Er对铸态Mg-5Sn合金具有显著的变质效果.     

钕对Mg-5Al-1Si高温蠕变及组织性能的影响

研究了不同Nd含量对Mg-5Al-1Si镁合金的高温蠕变性能影响, 对析出相进行了分析, 研究了微观组织与力学性能的关系. 研究结果表明, 该合金中的主要强化相Mg2Si呈粗大的汉字状, 分布在晶界的周围, 在受到应力时, 这种汉字状相与基体的界面处易产生微裂纹, 降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能. 在Mg-5Al-1Si合金中加入微量的Nd以后, 合金的组织得到明显的细化, 并使Mg2Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状. 由于显微组织的改善, 使得Mg-5Al-1Si镁合金的室温和高温力学性能均有一定的提高, 并明显的改善了Mg-5Al-1Si的抗蠕变性能.     

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、 微观组织、表面腐蚀形貌的影响. 结果表明, 添加0.5%的Sm时, 合金的第二相得到了明显的细化, 组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时, 合金的析出相增多, 并产生粗化、偏聚的现象. 另外, 在两种浓度的腐蚀介质中, 合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势, 其中当Sm含量为0.5%时, 合金的腐蚀速率均达到最低, 耐蚀性能得到明显的改善.     

Mg-10Gd-2Y-0.6Zr合金热压缩变形与其微观组织

采用热压缩模拟试验,对Mg-10Gd-2Y-0.6Zr镁合金在350～450℃,变形程度为40%,变形速率在0.001～0.5s-1条件下的热压缩变形规律进行了研究,对变形后的微观组织进行了金相分析,对显微组织中的第二相进行了扫描能谱成分分析,对变形后试样的硬度进行了测试,根据热加工动态回复再结晶的特点和稀土合金相的作用,分析了该合金的微观组织结构和变形行为.结果表明:热压缩变形温度和速率对合金硬度值总的影响不大,但在相同温度下,有速率越大硬度越大的趋势;该合金在350℃,400℃时变形速率为0.1 s-1时晶粒异常粗大,在400℃变形速率大于0.5 s-1或变形温度450℃,变形速率为O.1 s -1下进行热压缩,该合金可以得到组织结构均匀和热塑性成型良好的匹配.