双相Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的微观组织、力学性能和阻尼性能的协同调控与优化

镁锂合金是目前最轻的金属工程结构材料,具有密度低、比强度高、阻尼性能好等优点,在航空航天、兵器军工、3C等领域具有广阔的应用前景。但是现有的镁锂合金绝对强度较低,而现有提升镁合金强度的方式通常带来其阻尼性能的降低,因此,实现镁合金强度与阻尼的协同调控是研究者亟待解决的问题。本文旨在研究通过热挤压来实现双相Mg–Li–Zn–Mn合金的微观组织调控与优化,以期实现合金力学性能和阻尼性能协同调控。结果表明:Mg–8Li–4Zn–1Mn合金主要由α-Mg、β-Li、Mg–Li–Zn相和单质Mn组成。热挤压过程中,合金内部发生动态再结晶,合金的晶粒尺寸由铸态的50 μm细化到5.86 μm。挤压变形后,细小的析出相均匀分布在Mg–8Li–4Zn–1Mn合金中。挤压态合金的屈服强度( YS )、抗拉强度( UTS )和伸长率( EL )分别达到156 MPa、208 MPa和32.3 %,较铸态合金显著提升。挤压态和铸态Mg–8Li–4Zn–1Mn合金均呈现出优异的阻尼性能,在应变振幅为2?×?10?3时的阻尼值 ( Q?1 )分别为0.030和0.033,合金阻尼性能无明显变化。热挤压变形可以显著提高Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的力学性能,而阻尼性能无明显变化,这表明基于合金化和热变形工艺协同调控,可以实现双相镁锂合金微观组织–力学–阻尼性能之间的协同调控,研究为后续高强高阻尼镁合金的研发提供重要的理论指导。     

合金元素对ZnAl4压铸锌合金组织和力学性能的影响

通过合金熔炼、压铸试样制备,微观分析及力学性能等方法,研究铝、镁、镧元素对ZnAl4压铸锌合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:铝、镁元素对锌合金铸锭显微组织的影响在于β相形貌及共晶组织区域的变化,不同实验合金压铸试样的组织特性与铸锭组织有关,通过对原始铸锭组织进行控制,可以进一步影响压铸制件的各项性能,实验合金中,添加0.06%～0.12%稀土镧对提高ZnAl4合金综合力学性能较为有效。     

Ca对变形Mg-9Li-2Zn合金显微组织和机械性能的影响

实验熔制了Mg-9%Li-2%Zn(质量分数)合金并研究了添加质量分数为0.1%~0.5%的Ca对合金的影响.合金板材具有良好的冷加工性能,室温下可以轧成2 mm厚的薄板.研究了微量元素Ca对板材显微组织和机械性能的影响.室温下对板材进行拉伸测试,结果表明添加元素Ca能够提高合金的机械性能,当添加质量分数为0.1%的Ca时,板材的抗拉强度和延伸率分别提高了19%和6%,随着Ca含量的增加,强度略有提高而延伸率下降.通过显微观察可知,Ca对显微组织有细化作用,其中含Ca 0.1%时效果最明显.通过分析结果可知Ca在晶界处的吸附致使显微组织细化,进而影响了板材的机械性能.     

Zn对Cu-Ni-Ti合金电导率和硬度的影响研究

为进一步提高Cu-Ni-Ti合金的导电性能及力学性能,通过添加元素Zn以提高其综合使用性能。根据材料制备工艺过程,制备了不同Zn含量的铸态、轧制态、时效态的Cu-Ni-Ti-Zn合金,分别进行了硬度及电导率测试;通过金相组织分析、扫描电镜及能谱分析,对合金的显微组织及第二相形貌、成分进行了分析;结合差热分析,对时效后的生成相进行了研究,采用Miedema理论模型对各生成相进行了热力学计算。分析结果表明,Zn在Cu-Ni-Ti合金中主要以固溶体的形式存在,并通过细化晶粒作用强化Cu-Ni-Ti合金,同时可促进其他元素的时效析出,从而提高合金的硬度,并保持较高的导电性能。研究结果可为引线框架用铜合金的制备提供参考。     

添加Al-Ti-B中间合金对ZnAl4合金显微组织及性能的影响

利用OM(光学显微镜)、SEM(扫描电镜)、拉伸测试等方法,研究了Al-Ti-B中间合金对ZnAl_4合金显微组织及力学性能的影响,研究表明:ZnAl_4合金中加入Al-Ti-B能够细化合金显微组织,抑制粗大的β-Zn枝晶析出,扩大共晶组织区域面积,同时析出α-Al相,随着Al-Ti-B合金添加量的增加,实验合金力学性能得到改善,本实验研究中,添加0.48%的Al-Ti-B对改善实验合金力学性能最为有效。     

高Zn含量对挤压Mg-Zn-Ca-Y镁合金微观组织和力学性能的影响

制备不同Zn质量分数的Mg-xZn-0.3％Ca-0.1％Y(x=7％,10％,13％)挤压镁合金,研究Zn质量分数对合金组织和力学性能的影响.研究结果表明:随着Zn质量分数增加,挤压合金的第二相体积分数增加,平均晶粒粒径和再结晶程度均先减小再增大,织构强度(极密度)则先升高再降低.与Zn质量分数分别为7％和13％的合...     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-6.0Zn-2.0Mg-0.12Zr和Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr 2种合金,借助力学性能测试、金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电镜等手段分别对其热轧态、固溶态和时效态的组织性能进行对比观察分析.研究结果表明:复合添加Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,更好地抑制合金变形组织的再结晶,使主要强化相η′相更加细小、均匀、弥散,明显提高Al-Zn-Mg合金的力学性能.在固溶状态下,含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金抗拉强度、屈服强度比未添加Sc的合金分别提高40 Mpa和54 Mpa;在时效状态下,抗拉强度和屈服强度分别提高25 Mpa和35 Mpa;微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金的强化作用主要源于含Sc和Zr化合物对合金起到了细晶强化、亚结构强化和析出强化作用.     

Gd对Mg-2Ca合金组织和性能的影响

通过真空感应熔炼、金属模铸造方法制备Mg-2Ca-xGd合金,利用光学显微镜(OM)、X-射线衍射分(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和AG-10TA型微机控制电子式万能材料试验机,对铸态的合金进行显微组织、力学性能以及断口形貌分析.结果表明:Gd含量的添加,使得晶粒得到细化,在Gd质量分数为1.5%时,细化效果最为明显,之后随着Gd含量的增加,晶粒变化不大,析出相增多;Mg-2Ca-xGd合金的抗拉强度先增加后减少,硬度随着Gd含量的增加而增加.     

添加合金元素Cu和Mn对锆合金中第二相的影响

以Zr-4为母合金,分别添加电解纯铜或电解金属锰,用非自耗真空电弧炉熔炼了成分不同的6种锆合金.用透射电子显微镜观察了合金中第二相的形貌,用EDS分析了第二相的成分,用SAD确定了第二相的晶体结构.添加Cu元素的合金中有3种第二相：Zr(Fe,Cr)₂粒子、Zr(Fe,Cr,Cu)₂粒子和含少量Fe或不含Fe的Zr-2Cu粒子;添加Mn元素的合金中只有1种Zr(Fe,Cr,Mn)₂第二相,且随着合金中Mn的质量分数从0.07%增加到0.35％,Zr(Fe,Cr,Mn)₂粒子中Mn元素的质量分数也升高.     

稀土对ZnAl27合金组织性能影响的研究

本文对ZnAl 27合金及加入稀土后合金的室温及高温机械性能、超塑拉伸性能及抗蚀性能进行了系列实验,微量稀土加入能使合金的所有性能得到改善。文中还初步分析了加入稀土RE后的不同状态的金相显微组织,并探讨了RE对合金的作用机理。     

时效工艺对两种钴基高温合金组织和合金元素分布的影响

用不同的时效工艺对两种钴基高温合金进行处理,观察并分析其显微组织的变化,并有针对性地利用X射线衍射（XRD）,电子探针（XED）和透射电镜（TEM）等手段,对其中主要合金元素的分布和存在形式进行测定,结果表明：时效工艺的改变对GWC050合金的组织和合金元素分布的影响不大,而对GWCo20合金的影响很大,特别是在组织组成和碳化物构成方面变化很大。     

Si和Sb对AZ31合金铸态显微组织和力学性能的影响

运用光学金相（0M）、扫描电子显微镜（SEM）结合电子拉伸实验研究了0～1．5wt％Si和0—1．5wt％Sb对AZ31合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：Si能够细化AZ31合金组织,但生成的Mg2Si相极易呈现汉字状形貌,降低合金的力学性能11而Sb的加入,可以改善Mg2Si的形貌,同时细化合金显微组织,有助于合金室温力学性能的提高。当AZ31合金加入0．5wt％Si和1．0wt％Sb后,力学性能达到最佳,在保证合金延伸率不变的情况下,抗拉强度达到185MPa,比AZ31合金提高了23．5％．     

高黏结相硬质合金与因瓦合金焊接组织性能

为了提高硬质合金与因瓦合金的焊接性能,开发了一种新型因瓦合金的焊接工艺,利用钨极氩弧焊接方法获得因瓦合金在无填充及不开坡口条件下的焊接接头,利用光镜、扫描电子显微镜观察焊接接头界面的组织形貌,并分析了焊接接头的硬度分布.结果表明:利用开发的焊接工艺,能够实现因瓦合金焊接接头的冶金结合;焊接接头硬度为16.3~72.6HRC,且过渡平滑.     

Zn对5083合金显微组织和力学性能的影响

研究了5083合金添加1.5%~5%Zn(质量分数)对合金显微组织和力学性能的影响.通过SEM和EDS对铸态、均匀化处理后和轧制态合金的微观组织进行了表征并测试轧制态合金的拉伸性能.结果表明:铸态合金随Zn含量的增加偏析程度增加,金属间化合物主要为富Mg和富Zn相.均匀化处理后的合金具有良好的轧制性能,均匀化处理后合金金属间化合物量明显减少,部分未溶金属间化合物是Mg_2Si和Al_3Fe相.轧制显著降低晶粒尺寸,轧制试样的晶粒尺寸约150 nm.随着Zn含量增加轧制态合金的屈服强度和抗拉强度增加,延伸率有所下降.     

Nd含量对Mg-5.0Y-xNd-0.6Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸研究了稀土Nd含量对Mg-5.OY-xNd-0.6Zr(x=0,1.0,1.8,2.6,3.4,4.2,质量分数/%)合金铸锭微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着Nd含量增加,合金的平均晶粒尺寸从33.5μm减小到19.2μm,基体内固溶的Y和弥散分布的Mg24Y5颗粒减少,晶界上不连续网状分布的β相增多;合金的抗拉强度先增大后减小,而屈服强度先增大后趋于不变.,其最大值分别为214.5 MPa和102.8 MPa,延伸率和断面收缩率基本呈直线下降,分别从16.4%和23.8%降低到4.9%和2.7%;凝固过程中Nd、Y原子在固液界面前沿富集造成成分过冷度增大以及它们对晶粒生长的抑制作用增强是Nd细化合金晶粒的主要机理.     

冷却方式对Mg-3Nd合金显微组织和物相构成的影响

制备了急冷和铸造的Mg-3mass%Nd合金,采用显微组织分析、X-射线物相分析、电子探针微区成分分析、硬度和强度等检测分析,研究了合金的显微组织、物相构成和力学性能.探讨了压缩变形对铸态合金组织和性能的影响.结果表明,急冷可以大幅度减小晶粒尺度及改变合金的物相构成.急冷合金的物相构成为过饱和α-Mg固溶体相;铸态样品的物相构成为α-Mg固溶体和Mg41Nd5.实验还表明,铸态样品压缩变形后产生大量的形变孪晶,提高了合金的强度.     

合金元素对铸造AlSi7Mg合金导电率的影响

研究了合金元素Ｓｉ、Ｍｇ及杂质元素Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ等对铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金导电率的影响。结果表明,Ｓｉ对合金的导电率有不利的影响,其含量应控制在下限;随着Ｍｇ含量的提高,合金的导电率降低,综合考虑强度和导电率,Ｍｇ含量应控制在０．２５％～０．４％;Ｆｅ是合金中的有害元素,但其对导电率影响不大,其含量应低于０．２％;Ｃｕ、Ｍｎ是合金中的杂质元素,对导电率有不利影响,应减小其含量。     

添加合金元素对耐热铸铁显微组织和抗拉强度的影响

利用光学显微镜观察五组不同化学成分铸锭的显微组织,并对铸锭试样在不同温度下抗拉强度进行测定,研究碳元素和合金元素对铸铁抗拉强度的影响。结果表明,在碳含量适宜的情况下,添加适量合金元素Ni、Mo能提高铸铁的高温强度;w(C)为3.72%、w(Si)为2.45%、w(Mn)为0.661%、w(Cr)为0.90%、w(Ni)为0.66%、w(Mo)为0.12%、w(Cu)为0.159%的合金蠕墨铸铁在600℃高温下的抗拉强度仍能达到358MPa。     

Zr含量对医用Mg-5.5Zn-0.15Ca合金组织和性能的影响

在专用熔剂覆盖和氩气保护下制备Mg-5.5Zn-0.15Ca、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.5Zr、Mg-5.5ZnCa-0.6Zr、Mg5.5Zn-0.15Ca-0.7Zr、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.8Zr镁合金.采用光学显微镜、X射线衍射仪、室温力学测试设备对合金的显微组织与力学性能进行分析,研究Zr元素对热处理前后合金晶粒大小及铸态力学性能的影响.显微组织观察表明:Zr能显著地细化Mg-5.5Zn-0.15Ca合金的晶粒,随Zr元素含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均得到较大提高.     

挤压对TiC纳米颗粒增强低合金化Mg–2Zn–0.8Sr–0.2Ca基复合材料显微组织和力学性能的影响

镁合金作为轻金属材料的代表,在电子、交通和航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而镁合金仍存在强度低、延展性差和耐蚀性差等缺点,改善镁合金的强塑性已成为拓宽镁合金在工业应用的中的首要问题。本文利用超声辅助半固态搅拌法成功制备了TiC纳米颗粒增强低合金化Mg–2Zn–0.8Sr–0.2Ca基复合材料,并且对铸态复合材料进行热挤压变形,系统研究了挤压对其显微组织及力学性能的影响。结果表明,在较低的挤压温度或挤压速率下,复合材料动态再结晶的体积分数和再结晶晶粒尺寸有所降低。挤压条件为200°C, 0.1 mm/s时,复合材料中出现了晶粒尺寸约0.3 μm的细晶组织。挤压后的复合材料呈现强基面织构,当挤压温度从200℃增加到240℃时,基面织构强度随之增加。挤压条件为200°C,0.1 mm/s时复合材料的抗拉强度达480.2 MPa,屈服强度为462 MPa。对其强化机制进行理论计算表明相比与其他强化机制,细晶强化对强度的贡献最大。通过分析三种挤压后的纳米复合材料断裂行为,表明其断裂方式为韧脆混合型断裂。