Mn元素对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究Mn元素对高纯Mg-3Al(质量分数,%)合金晶粒尺寸的影响。结果表明:当合金中的Mn元素含量小于0.21%(质量分数)时,合金的晶粒尺寸变化不大;但当Mn元素含量大于0.21%时,Mn元素的存在则使合金的晶粒尺寸迅速增大;Mn元素的作用主要与影响熔体中含碳晶核的形核能力有关;当Mn元素的含量小于其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的形核能力影响不大,但当Mn元素的含量达到或超过其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的影响迅速增大,最终导致含碳晶核的形核能力降低,引起晶粒粗化。     

Fe对Mg-3Al合金碳质孕育晶粒细化的影响

在本能晶粒细化基础上,向高纯Mg-3Al合金熔体中添加Fe元素,对粗化后的晶粒进行碳质孕育法晶粒细化处理,研究了合金凝固后的晶粒尺寸变化,并对Fe的影响机理进行分析与讨论。结果表明,随着Fe含量的增加,Mg-3Al合金的凝固晶粒尺寸呈先增大后减小的趋势;此外,Fe含量较低时,碳质孕育法处理能获得明显的晶粒细化效果,但随着Fe含量的增加,碳质孕育法细化效果逐渐衰弱,直至完全消失。分析表明,合金晶粒尺寸的变化与凝固过程中的晶核性质变化相关。     

Fe对Mg-9Al合金碳质孕育晶粒细化效果的影响

向高纯Mg-9Al合金熔体中添加不同含量的Fe,研究合金凝固晶粒尺寸变化,在此基础上对熔体进行碳质孕育晶粒细化处理,研究Fe对碳质孕育细化效果的影响,并对Fe的影响机理进行分析与讨论。结果表明,微量Fe的引入会导致合金晶粒尺寸迅速增加,但当Fe含量达到一定程度时,合金晶粒又能被再次细化;此外,当Fe含量较低时,碳质孕育处理能收获一定的晶粒细化效果,但随着Fe含量的增加,碳质孕育细化效果逐渐衰弱。分析表明,合金晶粒尺寸的变化与Fe能影响熔体中的晶核性质有关。     

Ce对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究了添加0.1%～1.0%Ce(质量分数)对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响.结果表明,随Ce添加量的增加合金晶粒逐步粗化,当Ce添加量达到1%时,晶粒尺寸可达到870μm.Ce加入后,大量的Ce与Al反应生成针状的Al11Ce3相,主要分布于枝晶间隙,无法作为形核核心,对Mg-3Al晶粒无细化作用.Ce与C的反应...     

Mn对碳质细化Mg-3Al合金效果的影响

利用ICP、SEM、EDS等分析手段,研究了Mn元素对碳质细化Mg-3Al合金剂效果的影响.通过对细化处理前后的镁合金铸态组织的显微分析发现,Mn元素对Mg-3Al合金凝固组织有良好的晶粒细化效果.添加0.32％的Mn可使Mn-3Al平均晶粒尺寸减小到66 μm,但进一步增加Mn含量,细化效果不再明显.分析认为,当Mn含量较小时,细小的球状和杆状AlMn相可与Al4C3一起作为α-Mg的有效形核核心.随着Mn含量增大,过饱和的溶质Mn、Al与Al4C3、Al-C-O等碳化物相互作用,形成更多粗大的十字花瓣状Al-Mn-C-O相,减少了有效形核核心数目,导致晶粒粗化.     

中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3对纯铝的细化作用

研究Al-TiC和Al-TiAl3中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3 对纯铝晶粒的细化作用.结果表明:当TiC和TiAl3单独作为α(Al)的形核相时,两者的形核能力均较差,但TiC粒子的形核和抗细化衰退能力优于TiAl3粒子的;当第二相粒子TiC和TiAl3共同作为α(Al)的形核相,且加入量适当时,表现出较强的形核能力和抗晶粒细化的衰退能力,细化效果较显著;配成的7组晶粒细化剂中,当细化剂中Ti和C摩尔比为1.8-1时,晶粒细化效果最好;这是由于TiAl3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的TiC/铝熔体界面富Ti过渡区促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

Sr对碳质孕育Mg-3%Al合金熔体中Fe致晶核毒化与衰退的抑制作用

利用碳和Sr对Mg-3%Al(质量分数)合金进行复合孕育处理,引入杂质Fe并调整孕育保温时间,研究杂质Fe对孕育细化效果和晶核结构特性的影响。结果表明:碳和Sr复合孕育可有效细化Mg-3%Al合金,杂质Fe添加及添加顺序对孕育效果影响较小,长时间保温后晶粒尺寸略有增大。延长保温时间至80 min,晶粒尺寸最大从560μm一直稳定在100~130μm之间,其细化率保持稳定,变化幅度不大。Sr存在可有效抑制Fe对碳质孕育细化效果的粗化和加速孕育衰退的不利影响。晶核结构观测表明孕育合金中主要存在Al4C3颗粒和Al-Fe相表面包覆Al4C3相的双相颗粒,两者均可以作为α-Mg晶粒的有效形核核心。Sr易于朝颗粒表面偏聚和富集,从而降低颗粒表面能和相间的界面能,促进双相结构颗粒的生成,并可抑制晶核组分和结构变化,提高晶核结构稳定性,从而有效抑制晶核毒化和孕育衰退。     

稀土Y对铜模快冷Mg-6Al合金组织及力学性能的影响

采用铜模喷铸与真空感应熔炼相结合,研究了Y含量(质量分数)对快冷Mg-6Al合金非平衡凝固组织及力学压缩性能的影响。通过稀土相结构及形貌分析对合金晶粒细化规律进行阐述。结果表明:铜模喷铸Mg-6Al合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由铸态时的200μm降低到24.5μm,同时初生α-Mg相形貌从粗大不规则花瓣状向细小等轴枝晶转变。随Y含量增加,快冷Mg-6Al合金组织出现先细化后粗化趋势,其中添加1%Y时合金中形成方块状或棒状Mg_(24)Y_5相,能够促进异质形核,细化效果最佳,平均晶粒尺寸仅13μm,相应压缩强度高达404 MPa。当Y含量过多时,快冷Mg-6Al-1.25Y合金中Mg_(24)Y_5相易发生团聚,从而弱化组织细化效果。     

Mg-3Al合金中Mn对碳化铝异质形核的影响机制

采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱和差热分析研究了Mg-3Al合金中AlMn中间相的形貌特征,以及Mn含量对碳质变质剂异质形核作用的影响机制。结果表明:加碳变质处理产生的碳化铝可成为a-Mg的有效形核核心;当合金中的Mn含量小于0.32%(质量分数)时,加碳变质处理能使a-Mg晶粒明显细化,最小平均晶粒尺寸达到66μm,此时形成大量细小的球状和杆状Al Mn中间相,有助于晶粒细化;但当Mn含量增加到0.56%时,形成更多粗大的十字花瓣状AlMn中间相。过量的溶质Mn易与A1_4C_3粒子结合形成不利于形核的Al-Mn-C-O复杂化合物,并导致a-Mg晶粒粗化。     

Fabrication of a New Mg-50%Al4C3-6%Ce Master Alloy and Its Refinement Mechanism on AZ91D Alloy

采用粉末原位合成工艺成功制备新型Mg-50%Al4C3-6%Ce中间合金,并利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析对其进行物相鉴别和形貌分析。结果显示,中间合金主要由层片状Al4C3和细杆状Al4Ce以及Mg基体组成。在AZ91D镁合金熔体中加入Mg-50%Al4C3-6%Ce中间合金可明显细化枝晶组织,枝晶形貌由六重对称的树枝状演变为花瓣状,当加入量为1.2%(质量分数)时,平均晶粒尺寸由基体合金的360μm降至65μm。晶粒细化机制可归结为Al4C3颗粒作为初生α-Mg的异质晶核,Ce富集于固液界面,引起成分过冷,从而激活固液界面前沿潜在的Al4C3核心,提高Al4C3的形核率。     

微量Ti对Mg-9Al合金显微组织和性能的影响

研究了微量Ti对Mg-9Al二元合金铸造显微组织和性能的影响.研究发现,Ti的加入,使得Mg-9Al合金的塑性增加,明显提高了Mg-9Al合金的抗腐蚀性能.分析结果表明,残留Ti弥散分布在合金的基体中,Ti的加入有效降低了Fe的含量,一定程度上“净化”了合金液,抑制了合金凝固时的异质形核,使组织晶粒粗化.实验发现,炉前加入0.12%的Ti(质量分数,下同)时,Mg-9Al合金的晶粒大小由145μm增大到188μm.随着Ti的加入,Mg-9Al铸造组织中β相的形态,由半连续骨骼网状改变为短条状和颗粒状.当炉前加入0.12%的Ti时,Mg-9Al合金的综合性能较佳.     

TiAl_3对TiC粒子在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响

研究TiC和TiAl_3细化工业纯铝时TiAl_3的存在对TiC在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响,分析Al-Ti-C晶粒细化机制.结果表明:TiC单独作为工业纯铝的晶粒细化剂时,大量TiC被α(Al)晶粒推向树枝晶的晶界处,从而限制了TiC的异质形核作用;当TiC和TiAl_3共同作为晶粒细化剂时,在α(Al)晶粒内部出现了大量TiC粒子,大量的TiC粒子成为了α(Al)的结晶核心,并且在TiC颗粒和铝基体的界面处存在"富Ti过渡区";TiAl_3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的"TiC/铝熔体界面富Ti过渡区" 改善了TiC与α(Al)的结构适应性,降低了TiC粒子的表面张力,促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

利用热分析技术评估碳质孕育Mg-3%Al合金熔体的凝固特性（英文）

将Mg-3%Al合金熔体进行碳质孕育处理并保温不同时间,评估保温时间对孕育细化效果的影响。利用计算机辅助热分析技术对经碳质孕育并保温不同时间合金熔体的凝固特性进行分析。结果表明:碳质孕育能显著细化Mg-3%Al合金。当保温时间延长至60 min时孕育衰退不明显。碳质孕育能明显改变合金熔体的冷却曲线,孕育处理后初始形核温度和最低形核温度升高,再辉过冷度和再辉时间几乎降低至0。碳质孕育的晶粒细化效果能通过冷却曲线形状和凝固特征参数进行评估,包括初始形核温度、最低形核温度、再辉过冷度和再辉时间。     

含有颗粒团的Al-Ti-C中间合金对镁的细化作用（英文）

制备一种含有Al4C3和Ti C颗粒团的Al-Ti-C中间合金,该合金对纯镁有很好的细化作用。当中间合金加入量为2%时,镁晶粒细化为(110±17)μm的等轴晶。通过分析可知,Al4C3和Ti C组成的颗粒团在细化过程中发挥了重要作用。与单个、光滑的形核颗粒相比,颗粒团上的凹面区域增加了熔体中的液态镁原子向稳定晶核转变的可能性,依附在颗粒团凹面区域尺寸较小的晶胚也可以满足临界形核半径的要求,这使得Al4C3和TiC颗粒团成为镁晶粒更理想的形核基底。     

熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响

通过采用Al-5Ti-1B中间合金结合传统盐类变质工艺,研究了熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响。结果表明,因Ti Al3等的异质形核作用,冷却曲线上熔体处理后初晶形核过冷度明显降低。Al-5Ti-1B中间合金的晶粒细化作用主要源于Ti Al3粒子,由于板块状双金属化合物Ti Al3/Ti B2在α-Al基体(a)及共晶硅(b)中的聚集,细化剂逐渐出现衰退。熔体保温时间超过60 min后共晶硅粗化,因此,建议ZL101A合金熔体保温时间不应超过1 h。     

7B04合金的断裂韧性

研究了Fe和Si杂质元素和Cu元素含量、合金中氢含量和钠离子含量、晶粒细化以及铸锭高温均匀化处理对7B04合金断裂韧性的影响。降低Fe和Si杂质元素及调整合金主要成分Cu含量，可以减少难溶粗大硬相质点和过剩相；降低合金氢含量和钠离子含量可以降低氢脆和钠脆；加强晶粒细化可以获得细小晶粒组织；进行高温均匀化处理促使粗大第二相质点溶入基体。这些措施使合金获得高纯化、高纯净化、高均匀化和非常细小的晶粒，从而使合金的断裂韧性得到较大提高。     

稀土、锶复合添加对AM60镁合金组织和性能的影响

稀土、锶复合添加对AM60镁合金组织、力学性能和抗热裂性能的影响的研究结果表明,往AM60镁合金中添加稀土后,稀土与合金中的异质形核核心Al9Mn11相或Al(8Fe,Mn)5相反应生成Al-RE-Mn三元相,减少了合金熔体中异质形核核心的数目,从而引起了合金晶粒粗化。往AM60镁合金中复合添加稀土和锶后,锶能够消除稀土引起的晶粒粗化作用,减少晶粒粗化对合金力学性能和抗热裂性能的不利影响,从而提高合金的高温屈服强度,并消除稀土对合金抗热裂性能的恶化作用。     

Sr对Mg-Al-Ca铸造合金微观组织的影响

研究Sr对Mg-Al-Ca铸造合金微观组织演变的影响。研究发现,微量Sr会导致镁基体组织轻微粗化。当Sr含量从0.1%增加至0.5%时,镁基体的晶粒尺寸由83.9μm减小到65.8μm。添加0.1%-0.3%Sr对Al2Ca相有显著的变质细化作用,同时,使其形貌从条状转化为球状。Al2Ca的含量随着Sr元素的添加而有所增加。镁基体晶粒细化主要是由于Sr的添加增加了熔体的有效过冷度以及合金固/液界面前沿区域形成很强的成分过冷效应引起的。Sr对Al2Ca的变质作用主要归因于Sr在Al2Ca晶体上的吸附。当Sr含量增加至0.5%时,合金会出现过变质现象。     

Nd和Gd对Mg-3Al合金的细晶行为及影响机理

以Mg-3Al合金为研究对象，基于边-边匹配(E2EM)模型和相图计算，分析Al-X金属间化合物与α-Mg的晶面和原子错配度及其熔点，筛选Mg-Al-X合金中潜在的异质形核物相，探究筛选的Al₂Nd和Al₂Gd对Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响，分析Nd和Gd对Mg-3Al合金物相组成和显微组织的影响，揭示Nd和Gd对Mg-3Al合金的细晶机理。结果表明：添加适量Nd和Gd元素可以有效减小Mg-3Al合金晶粒尺寸，提升合金屈服强度。当分别添加3%Nd、3%Gd(质量分数)后，Mg-3Al合金晶粒尺寸由(145±9)μm分别减小至(81±5)μm、(76±4)μm，分别降低了44%、48%，合金屈服强度由65 MPa提升至76～79 MPa，伸长率可达12.7%～16.5%。其细晶机理为Al₂RE(Nd,Gd)颗粒作为α-Mg晶粒的异质形核质点细化晶粒。     

Mn-25Al中间合金对Mg-6Al镁合金的晶粒细化的影响

使用真空淬火炉制备出含τ-AlMn相的Mn-25Al中间合金,并将其加入到Mg-6Al镁合金中。同时分析了该中间合金对Mg-6Al的晶粒细化效果。实验结果表明,Mn-25Al中间合金中的τ-AlMn相对Mg-6Al镁合金有一定的细化效果,Mn含量为0.3wt%时,细化效果最好。点阵错配度计算分析表明,τ-AlMn相可以成为镁合金异质形核核心。