镁铝轻质复合板多层挤压复合工艺

采用挤压工艺对AZ31镁合金板和6061铝合金板进行多层挤压复合,结合扫描电镜、能谱分析仪、金相显微镜、EBSD以及万能拉伸试验机等分析手段,研究了不同坯料层数对AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能的影响。实验结果表明:复合板镁合金侧中存在大量的细小再结晶晶粒和少量变形组织,复合板铝合金侧的晶粒呈现典型的带状结构,且周围有大量细小再结晶晶粒生成;此外,复合板中Mg/Al界面具有良好的冶金结合,且有不同厚度的界面反应层生成,其中P1板的界面反应层以Mg_2Al_3为主,P2板靠近镁合金侧有Mg_(17)Al_(12)生成,靠近铝合金层有Mg_2Al_3生成。     

浇注温度对消失模铸造固-液复合Al-Mg双合金界面层的影响

采用消失模铸造工艺制备了固-液复合Al-Mg双合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了浇注温度对Al-Mg双合金界面层的影响。结果表明,随着浇注温度升高,界面层厚度增加。当浇注温度为730℃时,Al-Mg双合金界面层较为致密,且厚度均匀;当浇注温度较低时,Al-Mg双合金界面层存在较多孔隙缺陷;浇注温度较高时,Al-Mg双合金界面层各处厚度不均匀。在不同浇注温度下,Al-Mg双合金铸件界面处都形成了3个不同的反应层,分别是靠近Mg基体侧的Mg17Al12+δ-Mg共晶组织层、中间的Mg_(17)Al_(12)+Mg_2Si层和靠近Al基体侧的Al3Mg2+Mg2Si层。     

Al 7075和Mg AZ31合金扩散连接:工艺参数、显微组织分析和力学性能（英文）

采用扩散连接方法在压力范围10~35 MPa、温度430~450°C、时间60 min,真空13.3 mPa条件下连接Al 7075和Mg AZ31合金。采用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射分析合金的显微组织演变、相分析和元素分布。结果表明:25 MPa为最佳的压力条件,在此条件下接头发生最小的塑性变形;在界面过渡区可观察到含不同金属间化合物如Al_(12)Mg_(17),Al_3Mg_2和α(Al)的固溶体反应层;随着温度的升高,反应层的厚度增大,更多的铝原子扩散进入镁合金,且界面朝着铝合金移动;在温度440°C、压力25 MPa下得到最大的结合强度38 MPa。断口形貌研究表明,脆性断裂来自于Al_3Mg_2相。     

La对镁/铝液固扩散连接界面组织及性能的影响

利用压铸工艺将液态镁和固态铝液.固复合是一种镁/铝异种材料焊接的新工艺。镁/铝异种活性金属液.固连接的难点首先是固态铝合金属表面存在一层氧化膜,阻碍镁/铝异种活性金属之间形成冶金结合,其次是镁/铝液固复合过程中无法避免地形成大量的金属间化合物,这些脆性相极大地破坏了界面的力学性能。对铝合金表面进行氧化膜去除工艺,并在此基础上,利用自制的液固双金属复合装置将液态镁镧中间合金与经过表面处理的固态铝合金进行液固复合。研究镁合金中的稀土La对镁铝液固扩散连接界面组织及性能的影响。结果表明:镁合金中加入稀土La后,镁铝扩散连接界面处的βMg变少、变细,铸态晶粒细化;大部分La与Al结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相Al相;当镁合金中含有1%(质量分数)稀土La时,界面可达到最大的抗剪强度88.5MPa。     

热处理对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响

研究了不同热处理方式对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响,探索适合Al/Mg双金属铸件的热处理新工艺。结果表明,均匀化退火+空冷的热处理方式会使Al/Mg双金属界面层产生裂纹缺陷,主要由于在较快的冷却速度下,基体和界面金属间化合物的膨胀系数不同,界面处应力较大,易开裂;而均匀化退火+炉冷的方式下Al/Mg双金属界面层未产生裂纹缺陷,且在Al基体和Al_3Mg_2+Mg_2Si反应层间产生了一个由Al(Mg)固溶体+Mg_2Si组成的新扩散层。随着均匀化退火时间的增加,新的扩散层厚度不断增加,界面处Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶反应层的δ-Mg晶粒尺寸逐渐增大,镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相不断固溶到初生相中。多级均匀化退火+时效处理相比于单级均匀化退火更能使界面层的组织和成分均匀,并促使镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相呈细小层片状析出。     

不同挤压比下Mg/Al双金属界面的微观组织与力学性能研究

利用正挤压将镁合金MB26和铝合金7075在不同挤压比下挤压成包覆棒材。重点研究了镁铝复合棒材在不同挤压比下的微观组织和力学性能。结果表明,挤压温度450℃时制备的Mg/Al复合棒材在不同挤压比的试样界面厚度不均,在170~2300μm,且在界面上能看到一些微孔;界面处的硬度值明显高于镁铝两基体的硬度值,高达256HV以上;随着挤压比的增加,镁铝结合界面的硬度增大,界面厚度增加,晶粒变得细小;在高温高压下,Mg/Al复合棒材在界面结合区发生了元素的扩散,进而在结合界面发生冶金反应:近铝侧生成Al_3Mg_2相,近镁侧生成Al_(12)M_(17)相。     

热处理对铝/镁合金复合板连接界面组织和性能的影响

对爆炸焊接方法制备的铝/镁合金复合板进行不同温度的后续退火处理。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)对复合板接合界面的扩散层成分、物相以及组织形貌特征进行了分析。结果表明:随着退火温度的升高,复合板接合界面镁铝金属间化合物扩散层的厚度呈增大的趋势;扩散层由两层组成,分别为靠近镁合金一侧的Mg_(17)Al_(12)相金属间化合物层和靠近铝合金一侧的Mg_2Al_3相金属间化合物层;Mg_(17)Al_(12)相扩散层的组织形貌呈现柱状晶形态,而Mg_2Al_3相扩散层呈现细小的等轴晶形态。对复合板进行拉伸试验分析,结果表明:随着退火温度的升高,复合板的抗拉强度呈现下降的趋势,而伸长率呈现逐渐增大的趋势;退火铝/镁合金复合板的失效断裂路径为沿着Mg_(17)Al_(12)相扩散层及Mg_2Al_3相扩散层的接合界面。     

Mg/Al真空扩散焊接头界面的显微组织和力学性能

对Mg/Al异种金属进行真空扩散焊接,采用SEM和XRD等手段分析接头界面微观结构和相成分,研究Mg/Al界面组织结构的演变规律,测试接头的抗弯强度。结果表明:真空扩散焊接能够实现Mg1/Al1060的连接;扩散焊接过程中,界面发生扩散反应生成中间相Mg_2Al_3和Mg_(17)Al_(12),且Mg_2Al_3相生长速率要快于Mg_(17)Al_(12)相;中间相由初始的岛状组织,经纵向长大相互连接,最后形成均匀平直的扩散反应层;接头最高抗弯强度为36.3MPa,断裂发生在扩散反应层,属于准解理断裂。     

基于添加Zn中间层的汽车用镁/铝异种金属电阻点焊工艺与性能研究

采用电阻点焊并添加Zn中间层对汽车用镁合金和铝合金进行焊接,通过金相显微镜、扫描电镜和万能试验机研究了焊接接头组织和性能。结果表明,添加Zn中间层后,汽车用镁合金和铝合金电阻点焊时两侧母材分别与Zn发生反应,Zn的加入阻止了镁铝的直接接触,铝侧断口主要物相为Al、MgZn_2和Al_5Mg_(11)Zn_4,镁侧断口主要物相为Mg、MgZn_2,断裂发生在MgZn_2处。随着焊接电流或焊接时间的增加,添加Zn中间层的汽车用镁/铝异种金属焊接接头拉剪力先增加后减小,焊接电流25 kA、焊接时间500 ms、焊接压力8 kN时,接头拉剪力达到最大值4.93 kN。     

AZ91D镁合金表面堆焊Al-Si合金涂层微观组织及分析

目的在镁合金上堆焊Al-Si合金涂层,分析Mg/Al界面处过渡区的组织、成分与形成过程。方法采用低成本、高效的直流脉冲熔化极气体保护焊(DC-PMIG welding),在低热输入下将ER4043(AlSi5)焊丝堆焊到AZ91D镁合金表面,形成Al-Si合金涂层。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析Mg/Al过渡区的微观组织,讨论过渡区的组织、成分,并分析其形成过程与机理。结果过渡区分为两部分。区域Ⅰ的主要成分依次为Mg+Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)+Al_3Mg_2和Al_3Mg_2,不规则块状Mg_2Si相弥散分布于其中。区域Ⅱ的主要成分为柱状α-Al,表面析出了大量点状Al_3Mg_2,α-Al柱状晶晶界处存在黑色点状Mg_2Si。结论直流脉冲熔化极气体保护焊能够在AZ91D镁合金表面制备Al-Si合金涂层,基体与涂层之间存在过渡区,过渡区中不同位置的镁、铝相对含量不同,成分也不相同。区域Ⅰ与区域Ⅱ中Mg_2Si不同的析出顺序,使其微观结构不同:Mg_2Si在镁含量相对较多的区域Ⅰ中优先析出并长大,形成块状Mg_2Si;而区域Ⅱ中率先析出α-Al,随后在α-Al晶界处形成了黑色点状Mg_2Si。     

AZ81镁合金表面固态扩渗Al、Zn渗层形成机理

目的通过表面固态扩渗合金化技术获得金属扩渗涂层,研究扩渗涂层的形成机理。方法在390℃对AZ81镁合金表面固态扩渗Al和Zn,通过X射线衍射仪和光学显微镜,对扩渗合金层的物相结构和形貌进行分析,通过建立扩渗过程模型研究其扩渗形成机理。结果扩渗时间为4~8 h时,合金扩渗层中除了AZ81镁合金的原始相a-Mg+Mg_(17)Al_(12)外,还会发生Mg_(0.97)Zn_(0.03)→Mg_7Zn_3+Mg_2Zn_3+Mg_2Zn_(11)+AlMg_2Zn→Mg_(32)(Al,Zn)_(49)+AlMg_4Zn_(11)+AlMg_2Zn等变化。Al和Zn初始阶段在AZ81镁合金表面的扩渗机理为空位扩散,Al和Zn固溶于镁合金基体表面,Zn原子首先达到最大固溶度,Mg和Zn反应生成化合物。但在390℃下扩渗,Mg和Zn的化合物不稳定,会发生分解,形成更稳定的Mg-Al-Zn化合物。Mg-Zn化合物出现后,渗层的形成机理表现为空位扩散+反应扩散+熔化分解,Mg-Zn化合物的熔化分解加速了扩散和反应扩散的进程。结论 AZ81镁合金表面固态扩渗金属Al和Zn,在同一扩渗温度下,随扩渗时间的延长,渗层的厚度、相组成、大小、形貌逐渐发生变化,扩渗合金层的主要形成机理由物理扩散转变为反应扩散。     

AZ91D镁合金表面覆铝的显微组织及性能

在大气环境中、恒定压力作用下,使用镁铝共晶合金粉末作为连接剂在AZ91D镁合金表面进行覆铝处理.利用扫描电子显微镜分析了铝箔与镁合金结合界面的显微组织结构,通过电化学腐蚀试验及球盘磨损试验对覆铝试样表面的耐腐蚀性和耐磨性进行了测试.结果表明,结合界面由Al_3Mg_2层、Mg_(17)Al_(12)层、镁铝共晶层、镁铝锌化合物层组成,覆铝后试样的耐蚀性、耐磨性较AZ91D镁合金均有提高.     

微量Y和Ca组合添加对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响

研究了微量Y和Ca元素对Mg-6Zn-1Al合金的组织和性能影响。结果表明:铸态ZAM610合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)相和少量Al_8Mn_5相组成,单独添加Ca使Mg_(51)Zn_(20)相被Mg32(Al,Zn)_(49)相替代,添加Y或Y+Ca,合金由α-Mg、Mg_(51)Zn_(20)、Al_2Y相和少量的Al_(10)Mn_2Y相组成。添加Y或/和Ca,细化了镁合金再结晶晶粒,其中添加Y+Ca组合的细化效果最好。加Ca合金在挤压变形中动态析出MgZn_2相,具有强烈的Zener阻滞作用,形成由细小再结晶晶粒和粗大变形带组成的双模组织。ZAMX6100合金具有最高的强度,其抗拉强度、屈服强度和延伸率,分别为354 MPa、313 MPa和17.3%。加Y合金中Al_2Y相在挤压变形中促进再结晶形核,导致变形带数量减少。微合金化后镁合金力学性能的提高,可归因于动态再结晶晶粒细化、Al_2Y相颗粒形成和动态析出MgZn_2相。合金耐蚀性提高的原因是大量动态析出的MgZn_2相阻碍了腐蚀的连续进行,而稀土Y元素提高了合金基体的耐蚀性能。     

退火处理对Al/ZE42/Al复合板界面组织和腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、盐水浸泡等方法研究了退火热处理工艺对Al/ZE42/Al复合板界面微观组织和该复合板在5.0%Na Cl(质量分数)水溶液中腐蚀行为的影响。实验结果表明:Al/ZE42/Al复合板经退火处理后,界面区域发生Mg和Al等元素的互扩散,界面扩散层包含2个反应层,靠近ZE42镁合金一侧的反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近Al板一侧的反应层为Al_3Mg_2相,随着退火温度的升高或者保温时间的延长,ZE42/Al界面扩散层的厚度增加,ZE42镁合金发生了再结晶组织转变;退火热处理没有明显改善Al/ZE42/Al复合板的耐腐蚀性能,提高了腐蚀速率,其腐蚀机制为复合板边部向内部扩散而导致的电偶腐蚀加剧。     

工程测量仪器的激光表面处理研究

以工程测量仪器用AZ91D镁合金为研究对象,采用低熔点Al-Si共晶合金粉末在合金表面进行了激光表面处理。结果表明,激光表面改性层主要由Mg_2Si、Al_(17)Mg_(12)和Al_3Mg_2相,以及α-Mg和Al固溶体组成;Al-Si合金化改性层的硬度分布均匀,且明显高于AZ91D母材;激光表面改性层的自腐蚀电位较AZ91D合金基材发生了正向移动,合金的耐腐蚀性能更优异。     

微量钇对压铸AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

为了提高压铸AZ91D镁合金的力学性能,采用扫描电镜、XRD分析、拉伸性能测试和化学成分测试等方法研究了添加微量稀土Y对压铸AZ91D镁合金组织及力学性能的影响。结果表明:随着Y含量的增加,原强化相Mg_(17)Al_(12)逐渐减少,新强化相Al_3Y和Al_2Y_3等的形成使得合金的抗拉强度逐渐提高。由于在熔炼过程中Y与熔体中的氧反应,起到净化熔体的作用,合金伸长率随着Y含量的增加而增加。Al_3Y和Al_2Y_3等相的形成消耗了Al元素,造成Mg_(17)Al_(12)相较难形成,导致Mg基体粗大,使合金的屈服强度降低。     

Ca对铸态AZ61镁合金显微组织和压入蠕变行为的影响（英文）

研究含1%和3%(质量分数)Ca的AZ61镁合金的显微组织和蠕变性能。用压痕法研究在423～491K、200～500MPa应力作用下的蠕变性能。AZ61合金的显微组织包含α(Mg)基体相和Mg_(17)Al_(12)金属间化合物相。结果表明,在AZ61合金中加入Ca可通过形成(Mg,Al)_2Ca相从而减少Mg_(17)Al_(12)相含量,当Ca含量达到3%时,形成(Mg,Al)_2Ca相,Mg17Al12相消失。Ca的加入可以改善AZ61合金的蠕变性能,这是由于Mg_(17)Al_(12)相减少而形成的(Mg,Al)_2Ca相具有高的热稳定性。根据蠕变数据可以推断,管扩散-攀移控制的位错蠕变是主要的蠕变机制,Ca添加对此机制没有影响。预变形对AZ61+3%Ca合金蠕变性能的影响表明,合金的抗蠕变性能取决于(Mg,Al)_2Ca相的连续性,该相的连续性越低,合金的抗蠕变性能就越差。     

超声作用时间对超声辅助瞬间液相扩散连接MB8/Ni/LY12异种金属接头形成的影响

采用纯镍中间层对镁/铝异种合金进行超声辅助瞬间液相扩散焊(U-TLP),实现大气环境下无钎剂快速有效连接。结果表明:在520℃时,超声10 s,Mg母材首先与Ni箔发生共晶反应,生成Mg_2Ni+α-Mg共晶液相,Al侧存在破碎的母材和中间层颗粒,无明显反应物。随着超声作用时间延长至15 s时,Al母材与Ni发生扩散连接生成Al_3Ni层。在超声30 s时,Ni箔消失,接头内产生大量Al_3Mg_2、Al_(12)Mg_(17),其严重影响了接头的连接,剪切强度仅为20.2 MPa。当超声时间为15 s时,剪切强度达到最大值31.2 MPa,断裂位置是接头中Al侧Al_3Ni层。     

定向凝固含Y镁合金的枝晶形态及微观组织

采用液态金属冷却高温度梯度定向凝固炉制备了含稀土元素Y的镁合金,研究了定向凝固镁合金的枝晶形态及微观组织特征。结果表明,镁合金的一次枝晶沿着热流方向生长,且一次枝晶周围含有6个二次枝晶呈花瓣形状。通过扫描电镜及能谱分析发现,凝固组织中除了α(Mg)固溶体及枝晶间的β(Mg_(17)Al_(12))相外,还存在稀土相。稀土相呈粗大的杆状和细小的粒状形态,主要由Y、Mg、Al和Mn元素组成,其中稀土Y的质量分数占22%左右。     

镁合金/不锈钢镶嵌铸造界面制备及界面扩散行为

采用热浸镀铝合金工艺在不锈钢上制备铝基隔离防护界面,再将含热浸镀铝合金层的不锈钢骨架与AZ91镁合金镶嵌铸造成形,并研究钢/铝界面和镁/铝/钢界面形貌、界面反应生长机理和界面元素扩散行为。结果表明,不锈钢骨架与热浸镀铝合金形成紧密冶金结合界面,界面生长由Al、Fe元素在化合物层上相互扩散反应控制;AZ91镁合金与浸镀铝不锈钢骨架形成良好的冶金结合,并形成了由Al、Mg金属在界面处熔化与扩散反应控制的复杂界面结构;镁合金与不锈钢之间未发生元素相互扩散,实现了镁合金与不锈钢之间的物理隔离效果。