旋翼机用Mg-Gd合金组织和力学性能的研究

借助OM,XRD,SEM和电子拉力试验机,对Mg-(4%~16%)Gd二元合金的显微组织及力学性能分析,并采用"边-边匹配"模型研究了其强化机制,结果表明:随着Gd含量的增加,对Mg-Gd合金铸态组织有强烈的细化作用,并生成高熔点的Mg_5Gd相。经过固溶时效处理后的合金,有新相Mg_3Gd生成。合金的屈服强度及高温抗拉强度显著提高。同时,随着温度的升高,合金的抗拉强度具有反常的温度效应。     

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。     

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-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。     

钆对La-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金微观结构和电化学性能的影响

用高频感应熔炼方法制备了稀土系A2B7型La0.83-xGdxMg0.17N i3.05Co0.3A l0.15(x=0~0.5)储氢合金,在Ar气氛中和1173 K下对铸态合金进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析方法(EPMA)和电化学测试等分析方法系统研究了稀土Gd部分替代La元素对合金微观组织和电化学性能的影响规律。研究结果表明,合金退火组织主要由Ce2N i7型、Gd2Co7型、Pr5Co19型、PuN i3型和CaCu5型相组成,稀土Gd元素能有效减少和抑制退火组织中CaCu5型相的形成,随Gd含量x增加,合金相组成中A2B7型(Ce2N i7和Gd2Co7型)相丰度呈先增加后减小的规律,当x=0.2时其相丰度最大(91.0%)。合金的PCT吸氢平台压随Gd含量的增加而升高,x=0.5时吸氢平台压力接近0.1 MPa,x=0.2时合金的吸氢量达到最大值1.34%。电化学测试分析表明,随Gd含量x的增加,合金电极最大放电容量和容量保持率均呈先增加后减小的规律,适量的Gd元素可明显改善合金的综合电化学性能。当x=0.2时,合金电极放电容量达到最大值392.9 mAh.g-1,经100...     

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     

热处理对铜模铸造Mg-Yb-Zn-Zr合金结构性能研究

通过差热扫描量热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和力学性能测试等方法,研究了热处理对铜模铸造Mg-Yb-Zn-Zr合金结构性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg和Mg₂Yb相组成,固溶处理之后,Mg₂Yb相完全溶入到基体中且晶粒并未发生明显长大,晶内仅存有少量的Zn-Zr相。200℃峰时效合金中主要析出均匀分布于晶界附近连续链状和离散的Mg₂Yb相,同时还发现了一种在尺度和分布密度上存在差异的超细小针状析出相,基于高分辨透射电镜分析为γ’相(Mg Zn RE,六方结构,a=0.55 nm和c=0.52 nm)。峰时效合金展现了最好的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为258,136MPa和10.7%。峰时效合金的强化机制为沉淀析出强化,其主要的强化效果来自于弥散分布细小的Mg₂Yb相和γ’相。     

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。     

铝对时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm-xAl合金(x=0,0.4,0.6,1.2)的显微组织和拉伸断口形貌进行观察,运用电子拉伸实验机对合金力学性能进行测试.结果 表明:时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm合金组织由α-Mg,Mg5Gd,Mg24Y5,Mg41Sm5组成,添加...     

钆对Mg-2Al-1Zn合金高温力学性能的影响

研究了Gd的添加对AZ21基体合金高温（200℃）力学性能和抗蠕变性能的影响。结果表明：AZ21-xGd合金由-αMg和Al2Gd两相组成,中间相Al2Gd使合金高温拉伸性能和抗蠕变性能得到显著提高,但降低了合金的延伸率。在Gd添加量为2%（质量分数）时,200℃下合金的抗拉强度和屈服强度分别达到148和90 MPa,但随着Gd含量的增加,高温拉伸强度有所下降;当Gd添加量为3.5%时,在200℃/50MPa蠕变条件下,合金70 h的蠕变量为1.2%,第二阶段蠕变率比AZ21基体合金下降了1个数量级。晶界上的Al2Gd中间相数量逐渐增多是提高合金的抗蠕变性能的主要原因,但在晶界上过多的Al2Gd中间相不利于提高合金的高温强度。     

混合稀土对A_2B_7型储氢合金结构和电化学性能的影响

采用感应熔炼方法制备了A2B7型La0.83-0.5x(Pr0.1Nd0.1Sm0.1Gd0.2)xMg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1(x=0~1.66)储氢合金,并在He+Ar气氛和1 173 K下进行退火处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法,研究了混合稀土(Pr,Nd,Sm,Gd)替代La元素对合金物相结构和电化学性能的影响。合金相结构分析表明,混合稀土含量对合金组成和相结构有重要的影响,随混合稀土含量x的增加,合金中主相A2B7型(2H-Ce2Ni7型+3R-Gd2Co7型)相丰度逐渐增多,其中2H-Ce2Ni7型相丰度先增多后减少,3RGd2Co7型相丰度则逐渐增加,主相晶胞参数随x增加而减小。电化学结果表明,随混合稀土含量增加,放氢平台压逐渐升高,合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈先增大后减小的规律,其中x=0.4合金电极具有最高的电化学放电容量(389.8 mAh·g-1)和最佳的循环寿命(S100=91.30%);合金电极的高倍率放电性能(HRD)则随x的增加获得显著提高。适量的混合稀土替代量可显著改善合金电极的综合电化学性能。     

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.     

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。     

钇对Mg-5Zn-2Al合金组织和力学性能的影响

利用金相显微镜、电子万能试验机、扫描电镜和X射线等手段,研究了不同含量的Y对Mg-5Zn-2Al镁合金铸态及热处理状态下组织及力学性能的影响.结果表明:合金主要由α-Mg基体相、Mg32(Al,Zn)49相及Al3Y相组成,并且A13Y稀土相随着合金中加Y量的增加而增多.在铸态及热处理条件下,合金的力学性能(抗拉强度和延伸率)均呈现先下降后上升的变化趋势.在铸态条件下,当加Y量为0.3%时合金的抗拉强度达到最大,为205 MPao当加Y量为0.9%时,合金的延伸率达到最大,为14.6%.经过T6热处理后,合金的抗拉强度较铸态均得到了明显提高,而延伸率有所下降.加Y量为0.9%的Mg-5Zn-2Al镁合金的抗拉强度和延伸率均达到最大值,分别为234 MPa和11.4%.     

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...     

富铈混合稀土对AZ81合金组织与性能的影响

研究了富铈混合稀土对挤压铸造AZ81合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入不同含量富铈混合稀土的合金中都出现了一种新相Al11(Ce,La)3相,Al11(Ce,La)3相数量增多而Mg17Al12相则减少,能细化合金的组织晶粒,其细化作用在添加了1.5%富铈混合稀土的镁合金中尤为明显,但是当富铈混合稀土加入量大于2.0%时,合金中Al11(Ce,La)3相开始长大以粗大长杆状存在;在富铈混合稀土含量为1.5%时,AZ81合金的室温和150℃的综合力学性能达到最佳效果,超过2.0%时合金的室温和150℃综合力学性能开始下降;合金试样的拉伸断口带有局部韧窝的解理断裂和韧性断裂的混合特征。     

镧镨铈混合稀土在镁合金中替代富铈稀土可行性研究

通过用价格较低的镧镨铈混合稀土代替富铈混合稀土用于ZM3合金，稀土含量从2．5％～3．33％，通过测其抗拉强度，发现在随稀土含量的增加，其抗拉强度也相应增加，并且其抗拉强度达到GB1177-91标准，通过金相观察，并分析其原因，结果认为：就抗拉强度而言，用镧镨铈混合稀土取代富铈混合稀土是完全可行的。     

镁含量对RE-Mg-Ni系A2B7型储氢合金结构与性能的影响

采用感应熔炼方法制备了La0.8-xGd0.2MgxNi3.1Co0.3Al0.1(x=0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4)储氢合金, 并在氩气气氛和1173 K下进行退火处理. 合金相结构分析结果表明, 镁含量(x)较低时合金以Ce2Ni7型为主相结构, A2B7型相丰度(Ce2Ni7+Gd2Co7)达到98.8%; 镁含量较高时合金相由A2B7型、 CaCu5型和PuNi3型物相构成, 随着镁含量的增加, PuNi3型和CaCu5型相组成逐渐增多, 其晶胞参数随Mg含量的增加而减小, 同时合金的吸氢平台也随之升高. 电化学测试结果表明, 随着合金中Mg含量增加, 合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈先增大后减小的规律, 其中x=0.15时合金电极具有最高的电化学放电容量(393 mA·h/g)和最佳的循环寿命(S100=92.82%). 合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Mg含量的增加先减小再增大然后又减小, 适量的Mg元素改善了合金电极的动力学性能.     

退火处理对新型无镁Y0.7La0.3Ni3.25Al0.1Mn0.15储氢合金结构和电化学性能的影响

通过电弧熔炼制备了无镁La-Y-Ni系A₂B₇型Y_0.7La_0.3Ni_3.25Al_0.1Mn_0.15合金, 并在高纯0.2 MPa Ar气氛下分别对合金进行850~1050 ℃真空24 h退火热处理. 通过X射线衍射(XRD)、 中子衍射(ND)、 扫描电子显微镜/能量分散谱(SEM/EDS)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和性能的影响. 结构分析表明, 铸态合金由CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇, Ce₂Ni₇多相构成, 随着退火温度升高, CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇相逐步减少直至消失, Ce₂Ni₇主相相丰度逐步增加. 900~950 ℃退火时, 合金为单相Ce₂Ni₇结构. 退火温度继续升高, 合金中出现少量PuNi₃相. 合金电极的最大放电容量随着退火温度的升高先增加后降低. 从铸态的307.6 mA·h/g增加到900 ℃退火时的最大值393.1 mA·h/g, 后又降到1050 ℃退火时的366.4 mA·h/g. 合金电极的电化学循环稳定性随退火温度的升高而升高, 循环100次后电化学容量保持率(S₁₀₀)从铸态的66%上升到1050 ℃退火后的88.5%, 900~950 ℃退火时, 合金电极具有较好的综合电化学性能.