缓慢冷却对Mg-8%Al合金凝固组织的影响

使用ZM-45-16型真空钼丝炉获得凝固速度分别为1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min的Mg-8%Al合金,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析和Imagetool软件研究缓慢冷却对Mg-8%Al合金凝固组织的影响。结果表明:Mg-8%Al合金缓慢凝固组织中,除-αMg相外存在点状和层片状析出β(Mg17Al12)相,以及棒状α-Mg+β(Mg17Al12)共晶。此外,随着冷速的降低,组织中的-αMg晶粒尺寸由405.48μm增至659.52μm,β(Mg17Al12)相的数量由34.68%降至23.86%。     

Al含量对Mg-xAl-1Zn-1Si合金组织与力学性能的影响

研究了Al含量对Mg-x Al-1Zn-1Si(x=4,6,8,wt%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg2Si相组成。随着Al含量的增加,α-Mg基体晶粒尺寸先减小后增大;呈网状分布于晶界上的Mg17Al12相的体积分数逐渐增大;Mg2Si相由原来粗大的汉字状逐渐转变为相对细小的杆状。Al含量从4%增加到6%和8%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸分别为30、20和40μm,合金硬度逐渐提高;其室温与150℃抗拉强度、屈服强度和伸长率先升高后下降;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

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。     

冷却速度对Mg-5Al-0.5Y合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和硬度测试仪等试验手段,研究了金属型、石墨型及砂型铸造Mg-5Al-0.5Y合金分别在冷却速度为200、150和60℃/min时的微观组织和硬度的变化,并对其机理进行分析。结果表明,随着冷却速度的降低,α-Mg晶粒粗化,晶粒平均尺寸从52.83μm增大到68.96μm,增幅30.53%,而离异共晶β-Mg17Al12相从连续网状分布变为粗大的断续分布,相对含量也由10.35%减少至8.67%,降幅为16.23%;冷却速度的降低及晶粒的粗大化,还致使合金硬度也随之下降,由56.4(HV)降至51.3(HV)。     

Mg-6Al-1Zn-xSi合金的显微组织与高温力学性能

采用重力铸造法制备了不同Si含量的Mg-6Al-1Zn-x Si合金,分析了合金的显微组织,测试了合金在150℃下的拉伸力学性能。结果表明,合金均由α-Mg基体、β-Mg17Al12和Mg2Si相组成。随着Si含量的增加,α-Mg基体晶粒的平均尺寸逐渐减小,Mg2Si颗粒的平均尺寸逐渐增大;β-Mg17Al12由分布于晶界及晶内的点状转变为网状分布于晶界上;合金的高温抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐提高。此外,高温拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Cu对高压凝固Mg-9Al-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了常压及2 GPa级高压作用下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金微观组织和力学性能。结果表明:常压下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金铸态组织由等轴晶α-Mg、连成网状分布在枝晶间"骨骼状"的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相和枝晶间富铝而形成的白色层片状中间相β-Mg_(17)Al_(12)以及极少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸为192μm。在2 GPa高压凝固后,微观组织由等轴晶α-Mg、呈颗粒状或长岛状断续分布在枝晶间的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相以及少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸仅为23μm,Al在基体中的固溶量高达5.81%;该合金的室温压断最大抗力为475 MPa,断面膨胀率为31%,比常压下的铸造合金分别提高53%和38%。其凝固组织细化、颗粒状或岛状共晶相β-Mg_(17)Al_(12)的弥散强化以及Al在基体中的固溶强化是其强度提升的主要机制,而组织细化和晶间第二相形态的改变是其塑性提升的主要原因。     

混合稀土对超轻Mg-Li合金微观组织和力学性能的影响

本文研究了La/Ce混合稀土对Mg-9Li-3Al-xRE(x=0、0.5、1、1.5、2 w.%)合金微观组织和力学性能的影响。在加入混合稀土的铸态合金中,形成了Al4RE相,并且Mg17Al12相的含量和α-Mg相的体积分数均被减少。此外,细化了α-Mg相并提高了合金的力学性能。但是,随着La/Ce混合稀土含量的增加,Al4RE相的尺寸增大,降低了合金的力学性能。在加入混合稀土的挤压态合金中,合金中Al4RE相挤压破碎至1-3μm,分布于β-Li基体中和α/β相之间。Mg-9Li-3Al-1.5RE合金获得最好的机械性能,最大抗拉强度和延伸率分别为228.3Mpa和20.8%,同铸态Mg-9Li-3Al相比分别提高了88.6%和197.4%。     

锰对Mg-6Al镁合金组织与力学性能的影响

通过对不同含Mn量的Mg-6Al-xMn合金进行熔炼、制坯和反向挤压,研究Mn含量对Mg-6Al镁合金组织与力学性能的影响。结果表明,在试验范围内随着Mn含量的增加Mg-6Al-xMn合金凝固组织逐渐细化,β-Mg17Al12相逐渐减少,而出现Al-Mn相,晶粒大小由含Mn量0.3%(质量分数)时的137μm减小到含Mn量0.9%时的73μm,幅度降低为47%。不同含Mn量的Mg-6Al-xMn合金经400℃,12h均匀化处理后,β-Mg17Al12相消失。不同含Mn量的Mg-6Al-xMn合金经挤压后,挤压棒材的晶粒也随Mn含量的增加而逐变小;挤压棒材的抗拉强度、屈服强度和延伸率均随着Mn含量的增加先增加后降低。Mn含量为0.5%的挤压棒材抗拉强度和屈服强度最高,分别为293MPa,173MPa;Mn含量为0.7%的挤压棒材延伸率最大,达20%。     

铝含量对Mg-6Zn-xAl-1RE合金显微组织和力学性能的影响

试验研究了铝含量(质量分数/%,下同)对Mg-6Zn-xAl-1RE(x=4,5,6)合金显微组织和性能的影响。结果表明,试验合金主要由α-Mg、呈断网状分布在晶界上的三元相β(Mg_(17)(Al,Zn)_(12))相、杆状的Mg-Al-Zn-RE四元稀土相和一些呈球状的Al_2MnRE相组成。随着铝含量增多,α-Mg晶粒尺寸逐渐变细,三元相β(Mg_(17)(Al,Zn)_(12))相的含量也逐渐增多,合金的显微硬度、抗拉强度和伸长率均逐渐提高。     

RE元素Y和Nd对Mg-6Al合金显微组织的影响

研究了RE元素Y和Nd元素对Mg-6Al镁合金在铸态和固溶热处理状态下显微组织的影响。金相显微镜、扫描电镜及电子探针分析结果表明，Y和Nd稀土元素均有促进Mg-6Al合金铸态组织晶粒细化的作用，添加质量分数为0．5％的Y元素可使合金的晶粒尺寸由Mg-6Al合金的102．00μm细化至76．92μm，加入质量分数为1％的Nd后合金晶粒尺寸为65．79μm，而且Y和Nd在复合加入时，细化效果更为显著，晶粒尺寸为57．47μm。Y和Nd与合金中的铝元素形成热稳定性较高的块状YAl2相和条状NdAl2相，两者在α-Mg晶粒内和晶界均有分布。     

Mg-16Zn-5Al合金部分重熔过程中的组织和相演变机制

研究了Mg-16Zn-5Al合金在部分重熔过程中的组织演变和相转变。结果表明:Mg-16Zn-5Al合金在440℃重熔45～60min或460℃重熔30～45 min可获得理想的半固态球晶组织,其平均晶粒尺寸为55.7～60.4μm,平均圆整度为1.18～1.29,固相率约为65%。合金在重熔过程中发生的相转变(即:MgZn+τ→α-Mg、α-Mg+MgZn+τ→L、α-Mg→L及α-Mg→L和L→α-Mg)导致了晶粒内部的快速粗化合并、组织分离、球化和后期的吞并粗化,同时晶粒内部的亚晶界和根部重熔对组织的分离起着重要作用。基于LSW理论推导出了某一保温时间段内与扩散系数相关的晶粒粗化因子M_n,用其描述晶粒在相应阶段的主要演变方式。     

稀土La对快速冷却AZ91镁合金显微组织与性能影响

研究快速冷却条件下不同稀土镧含量(w(La)分别为0,0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)的AZ91镁合金的显微组织及相组成,并测试了其力学性能。试验结果表明,经XRD物相分析得知AZ91镁合金是由α-Mg和β-Mg17Al12组成,当向其添加不同含量的La时,会有针状Al11La3析出,且β相数量减少。随着镧含量增加,合金晶粒尺寸由80.29μm减小到66.88μm,细化幅度达到16.7%。稀土La的加入可提高合金的硬度、抗拉强度、伸长率,这与晶粒细化、β相数量的改变以及弥散强化有关。试验中,力学性能最佳的是AZ91+0.9%La合金,其硬度值为84.18 HV,室温抗拉强度为237 N/mm2,伸长率为4.46%;220℃高温抗拉强度为154 N/mm2,伸长率为8.6%。     

Ca对Mg-5Al-1Bi合金显微组织和力学性能的影响

使用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪及力学性能测试等试验手段,研究了Ca含量对铸态Mg-5Al-1Bi镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态Mg-5Al-1Bi镁合金由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成,加入Ca后,合金晶粒细化,β-Mg17Al12相的数量减少,由连续变得较为分散。当Ca含量达到3%时,合金中生成新的第二相Al2Ca。高熔点相Al2Ca在高温条件下能钉扎晶界,阻碍晶界滑移,有利于提高合金的高温蠕变性能。合金硬度和屈服强度随着Ca含量的增加而提高,而抗拉强度和伸长率下降。     

Si对Mg-4Al-1Zn-xSi合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机研究了Si含量变化对Mg-4Al-1Zn-xSi(x=0.5,1.0,2.0,质量分数,%,下同)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的增加,合金中的α-Mg基体组织逐渐细化;β-Mg17Al12相由点状(块状)逐渐转变为网状分布于晶界上;大量粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布。Si含量从0.5%增加到1.0%和2.0%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸从25μm分别细化到20μm和10μm;汉字状Mg2Si颗粒的平均尺寸从5μm分别增大到10μm和100μm;合金的硬度逐渐提高;其抗拉强度、屈服强度和伸长率先降低后升高;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

稀土Y含量对Mg-Al合金组织细化的影响

通过合金制备、金相显微镜和扫描电镜等方法研究了稀土元素Y对Mg-Al合金组织细化的影响。结果表明,适量Y的加入能明显细化基体晶粒,使β相分布更为弥散,Y的加入还使基体中出现点状新相Al2Y。冷速为200℃/min时,Mg-5Al和Mg-7Al合金中加入0.5%Y时的组织和成分更均匀,细化效果最好,晶粒直径分别由92.64μm、82.40μm变为52.83μm、39.47μm,β相含量由11.91%、12.17%变为8.29%、8.81%,合金硬度从50.1 HV5和52.8 HV5升高到56.4HV5和62.2 HV5;随着Y含量的进一步增多,合金又开始呈粗化趋势。在同样的冷速和变质条件下,Mg-7Al合金比Mg-5Al合金晶粒更细,变质效果也更好。     

Zn对铸态及ECAP态Mg15Al合金组织与性能的影响

采用XRD、SEM、EDS和拉伸试验,研究添加Zn元素前后铸态和等通道转角挤压(ECAP)态Mg15Al高铝镁合金的组织和力学性能。结果表明,Zn添加到Mg15Al合金中,主要固溶于β-Mg17Al12相,不生成新相。能够促进铸态Mg15Al合金中α-Mg晶粒细化,使β-Mg17Al12相质量分数增加,以及网状化加剧;使ECAP挤压后Mg15Al-1Zn合金中α-Mg基体晶粒平均尺寸由ECAP态Mg15Al合金的11.3μm减少到8.73μm,促进了β-Mg17Al12相的碎化和均匀分布;ECAP挤压能显著提高Mg15Al-1Zn和Mg15Al合金的综合力学性能,ECAP态Mg15Al-1Zn合金的抗拉强度较铸态合金提高了86%,ECAP态Mg15Al合金抗拉强度较铸态提高了60%,而且在屈服强度和塑性变化不大的情况下,ECAP态Mg15Al-1Zn合金比ECAP态Mg15Al合金室温抗拉强度提高了61.8MPa。说明Zn元素添加,能促进ECAP挤压对Mg15Al合金的晶粒细化效果,提高合金的综合力学性能。     

流变挤压铸造Mg-6Zn-3RE-1.4Y镁合金的组织

采用超声振动制备了Mg-6Zn-3RE-1.4Y新型镁合金的半固态浆料,并对半固态浆料进行直接挤压铸造。研究了流变挤压铸造Mg-6Zn-3RE-1.4Y镁合金的组织和相组成。结果表明,Mg-6Zn-3RE-1.4Y合金流变挤压铸件组织中存在两种细小圆整但尺寸差异较大的α1-Mg和α2-Mg晶粒,α1-Mg平均晶粒尺寸和形状系数分别为22μm和0.74,α2-Mg为浆料中剩余液相形成的以球形为主的细小晶粒。合金的相组成主要为α-Mg基体、α-Zr以及沿晶界分布的Mg12Ce、Mg12La以及I-Mg3Zn6Y相。     

Mg-Al4C3中间合金在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究粉末原位合成法制备的Mg-50%Al4C3中间合金对AZ91D镁合金显微组织的细化效果.结果表明:中间合金的加入可显著细化AZ91D镁合金的α-Mg晶粒.当Al4C3的含量为1.0%时,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的142.9 μm降至63.2 μm,降低幅度约为56%,且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β共晶组织和共生生长层片状α+β共晶组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散.通过能谱分析、面错配度计算及差热分析,证实Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.此外,显微组织的细化导致合金力学性能的提高.     

Er对铸态Mg-Al-Zn-Mn合金组织与力学性能的影响

通过熔炼铸造法制备了不同Er含量的铸态Mg-9．0Al-0．8Zn-0．15Mn合金。采用X射线衍射、金相观察、扫描电镜及拉伸性能测试，研究了Er的添加对合金的显微组织与力学性能影响。结果显示，基体合金中添加Er后，显微组织主要由α-Mg相、Mg17Al12相及Al3Er相组成。添加Er元素能有效细化铸态合金的晶粒，使其平均晶粒尺寸从57μm降低到21μm；同时Er的添加改善了基体合金中Mg17Al12相的形态与分布，最终使基体合金的室温抗拉强度得到提高。     

Mg-2Al-xSi合金显微组织与性能的试验研究

采用重力铸造法制备Mg-2Al-xSi(x=0.50、0.75、1.0和1.25)镁合金,研究其铸态合金的显微组织和性能。结果表明,铸态Mg-2Al-xSi合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12和Mg2Si相组成。当w(Si)<1.0%时,随着Si含量增加,汉字状Mg2Si相的平均尺寸逐渐减小,从Mg-2A1-0.50Si合金的65μm减至Mg-2A1-1.00Si合金的38μm。块状Mg2Si相的平均尺寸随着Si含量的增加而逐渐增加,从Mg-2A1-0.75Si合金的14μm增至Mg-2Al-1.25Si合金的36μm。合金的显微硬度随着Si含量的增加而逐渐升高,由Mg-2A1-0.50Si合金的HV48.6增至Mg-2Al-1.25Si合金的HV59.1。Mg-2A1-0.75Si合金具有较好的常温和高温性能:常温时的抗拉强度和伸长率分别是145 N/mm2和7.0%,高温(423 K)时的抗拉强度和伸长率分别是130 N/mm2和10.0%,断裂特征为准解理断裂。