挤压GW102镁合金组织和力学性能

研究了Mg-9.8Gd-1.6Y-0.02Zn-0.5Zr(GW102)镁合金挤压棒材的显微组织和不同方向的拉伸性能。结果表明,经520℃均匀化处理的GW102镁合金的组织主要由过饱和镁固溶体、少量凝固期间析出的颗粒相Mg5(Y0.6Gd0.4)和非平衡相Mg3(Gd0.5,Y0.5)组成。挤压变形并在200℃时效热处理60 h后,从过饱和固溶体中弥散析出大量针片状β″相和β′相。该镁合金经过挤压变形后具有明显的各向异性,垂直挤压方向合金的抗拉强度显著低于挤压方向的抗拉强度和延伸率。GW102合金的强化,其主要原因是长周期结构相(LPSO)与位错的相互作用和晶界上无沉淀析出带的影响。     

长周期有序堆垛相(LPSO)的研究现状及在镁合金中的作用

镁合金由于具有较高的比强度、比刚度以及良好的成形性和切屑加工性等优点,在航空航天、交通以及电子产品等领域获得了广泛的应用。但是由于镁合金的绝对强度较低,使其在结构件的应用上受到了一定的限制。近年来,采用稀土元素来提高镁合金的强度已成为镁合金研究领域的热点,尤其是Mg-Zn-Y镁合金。由于m(Y)/m(Zn)比的变化,Mg-Zn-Y中的强化相也逐渐产生变化,当m(Y)/m(Zn)1时,在Mg-Zn-Y合金中出现与镁合金基体完全共格、但富含Y、Zn元素的结构及化学成分均有序的长周期堆垛有序相(LPSO)。相比于其他第二相,LPSO相具有高硬度、良好的热稳定性、良好的阻尼性能、高抗蠕变性能、高弹性模量等特点,因此,这种新型结构强化相在镁合金中对其力学性能的影响引起了研究人员的广泛关注,成为目前镁合金强韧化的研究热点。近几年的研究多是通过快速凝固粉末冶金、铜模铸造、溶体甩带等不同的铸造方法制备出含LPSO相的镁合金,并通过改变溶质原子种类、含量及比例的方法来探究LPSO相对镁合金性能的影响,之后通过热处理、挤压和轧制等加工工艺对LPSO相的数量、尺寸和分布进行调控,进而提高镁合金的性能。而有关LPSO相的微观结构,如LPSO相结构中各原子的排列方式和具体位置等,通过第一性原理计算模拟、选区电子衍射(SADP)、高分辨率透射(HRTEM)及高角环形暗场像扫描电子显微镜(HAADF-STEM)等方法进行研究,已经建立了一个比较完善的LPSO相结构模型。同时,近几年对镁合金凝固和变形过程LPSO相结构中原子的运动研究也有了突破性的进展。在21世纪初,有研究人员通过快速凝固和热挤压的方法制备出的Mg97Zn1Y2(原子分数)合金的屈服强度和延伸率分别达到了610 MPa和5%,这些优异的力学性能归因于纳米级的LPSO相。本文综述了镁合金中LPSO相的形成机制、类型及其含LPSO相的合金体系,并对LPSO相的结构堆垛有序和化学成分有序进行了详尽的叙述,同时分析了LPSO相提高镁合金强度、塑性、抗蠕变性及高阻尼性能的机理;阐述了含LPSO相镁合金的制备工艺对其性能产生的影响;最后对含LPSO相镁合金的发展方向进行了展望。     

T6处理对AZ63镁合金在模拟海水中耐蚀性的影响

为研究热处理工艺对合金耐腐蚀性的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、析氢失重以及多种电化学测试等方法研究了经T6处理(固溶处理+人工时效)的AZ63镁合金在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:T6处理(固溶处理+人工时效)镁合金第二相沿晶界呈网状分布,与铸态镁合金相比氢气析出多、腐蚀速度快,并有点蚀产生;T6处理(固溶处理+人工时效)改变了镁合金的组织结构以及分布,增大了稳定相第二相与基体相的接触,降低了合金的耐蚀性。     

Mg-Zn系合金沉淀硬化研究进展

Mg-Zn系合金因具有显著的沉淀硬化效果,成为最具发展前景的结构材料之一。通过微合金化调控沉淀相行为、增加沉淀密度并减少颗粒间距,可进一步增强其沉淀硬化效果。微合金化元素可分为稀土、碱土以及其他元素,其中稀土元素可使沉淀相密度增加,碱土元素不仅能增加沉淀相密度,还能细化第二相,其他微合金化元素可在时效过程中提高沉淀相形核率,并加速沉淀过程。本文综述了Mg-Zn系合金沉淀行为的析出热力学以及析出序列的研究进展,归纳了微合金化元素对沉淀强化的作用,展望了Mg-Zn沉淀镁合金领域今后的研究方向。     

Mg-Gd系合金的合金化研究进展

Mg-Gd系合金具有质量轻、强度高、耐热性能好等优点,在航空航天领域的应用前景广阔。然而,简单的Mg-Gd二元合金通常重稀土含量很高,综合力学性能也不够完善,已不能满足新型镁合金轻质、高强、低成本的设计理念。为了进一步提升该系合金的性能,迄今已开展了大量研究,主要的改良方案包括:(1)恰当的热处理工艺;(2)必要的变形加工技术;(3)合理的成分优化设计。其中,通过合金化方法不断优化成分配比创造出优良的新型合金是改善Mg-Gd系合金性能的根本方法。 鉴于化学成分是影响合金微观组织与力学性能的重要因素,本文综述了合金化元素Ag、Al、Zn、Ca、Si、Mn以及各种稀土元素(RE)对Mg-Gd系合金组织与性能的影响,并展望了其合金化的发展方向。例如,通过添加Zn、Cu、Ni等元素,在保留Mg-Gd系合金中原有纳米级析出相的基础上,还能在组织中形成新的长周期有序堆垛的结构相,从而实现多相协同强化合金的目的。另外,由于稀土元素价格昂贵且不易获得,若能用常见的Al、Mn、Si等非稀土元素代替部分稀土元素,形成新的强化相,则在有效改善合金性能的同时还可降低合金的成本。此外,在合金成分设计上,单一元素的作用效果有限,复合添加才是Mg-Gd系合金化研究的重要发展方向。但需要特别注意的是,在多元化设计过程中某些元素之间因存在相互作用的关系而导致反应失效,例如,含Zr的Mg-Gd系合金一般不添加Al,因为Al不仅能与Zr反应生成Al₃Zr相恶化合金组织,而且还会消耗大量基体合金中的稀土元素,降低稀土的利用率。综上所述,在合金化设计过程中,必须解决两大问题:(1)通过合金化元素种类之间的合理搭配,创造出新型合金系列;(2)确定该系列合金中各种元素的最佳含量比,从而使其性能得到进一步优化。 本文分析总结了Mg-Gd系合金在合金化方面的研究进展,分别对LPSO形成元素、非LPSO形成元素、稀土金属元素以及非金属元素对Mg-Gd系合金的作用效果进行了讨论,展示了各种元素在该系合金中的研究现状并展望了其应用前景,以期为今后镁合金的合金化设计提供参考。     

元素固溶与析出对镁合金耐蚀性影响的研究进展

合金元素的固溶与析出改变了镁基体相电位和第二相的种类,从而显著影响镁合金的微电偶腐蚀行为.本文综述了元素固溶与析出对镁合金耐蚀性影响的研究现状,总结了典型合金元素在镁合金中固溶析出的典型第二相,重点阐述了基于热力学和动力学分析常见镁合金系中的固溶和析出行为对镁合金的腐蚀行为的影响,指出了良好的镁合金候选材料应具备的条件,提出了提高镁合金本征耐蚀性的设计方法,未来研究重点应通过调控镁合金中合金元素的种类和数量来降低镁合金腐蚀速率,扩大合金应用范围.     

镁合金中的LPSO结构

详细描述了铁合金中的LPSO相的最新研究进展,系统总结了镁合金中的LPSO相的结构、微合金组元的化学成分,分析了微观形成过程与机制以及优异的力学性能,展望了镁合金中LPSO结构的研究趋势.     

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5峰时效态超高强韧Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr(质量分数)挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ′纳米片状析出相和棱柱面β′纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa和14.5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的发展趋势。     

高性能稀土镁合金的研究进展

随着近年来汽车等工业节能减排对更高性能轻质镁合金的迫切需求,镁合金在工业应用中展现出了很大的发展前途。稀土镁合金系由于具有高温强度高、优良抗蠕变性能及耐热性能以及良好的塑性和耐腐蚀性等高性能,已经成为越来越受到重视的镁合金系之一,并在航空航天、电子、汽车、通讯等领域得到了广泛应用。目前,国内外已开发了Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Gd-Y、Mg-Y-Gd等一系列稀土镁合金。综述了高性能稀土镁合金的研究进展和应用现状,主要介绍了Mg-Y和Mg-Gd二元和多元合金系的研究开发及应用的新进展,以及含长周期堆垛有序结构(Long Period Stacking Ordered Structure,简称LPSO结构)的Mg-Y-Zn、Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Y-Zn、Mg-Y-Gd-Zn合金系的研究现状。最后,展望了高性能稀土镁合金的发展趋势。     

稀土镁合金沉淀析出行为研究进展

概述了稀土镁合金(Mg-RE)沉淀析出行为的研究进展。根据析出序列的不同将稀土镁合金分为Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Nd及Mg-MM四种类型,对不同类型Mg-RE的沉淀析出序列及析出相的形貌、晶体学特征参数、转变动力学机制和沉淀强化行为做了较为详尽的综述。此外还指出了Mg-RE沉淀析出行为研究中存在的不足,并展望了其发展前景及今后的研究方向。     

含Gd的Mg-Al系合金研究现状

镁合金作为"21世纪绿色环保工程材料",具有广阔的应用前景.在诸多类型的镁合金中,Mg-Al系合金是目前应用范围最广、牌号最多的镁合金.合金化一直是改善镁合金性能的重要手段,在围绕Mg-Al系合金开展的众多合金化研究中,加入稀土元素Gd是一个重要的研究方向.近年来,许多研究者围绕微观形貌、力学性能与腐蚀行为三个方面对含Gd的Mg-Al系合金广泛开展了研究.在Mg-Al系合金中加入Gd后,合金第二相的种类与结构会发生相应的变化.其中,最常见的变化为脆性第二相Mg17 Al12转换为高硬度第二相Al2 Gd.Al2 Gd在合金凝固时可作为非均质形核点,使合金的晶粒尺寸得到明显的细化,力学性能也得到提高(细晶强化).此外,Al2 Gd作为热稳定相,在随后的热处理及热加工过程中,不会发生回溶或分解,因此其可以钉扎晶界,抑制晶粒异常长大.2011年有学者首次在含Gd的Mg-Al系合金中发现了LPSO相,但相比于Mg-Zn合金,目前Mg-Al系合金中关于LPSO的研究还比较少,LPSO相的潜力还未得到充分发挥.一般而言,Gd可提升铸态Mg-Al系合金的力学性能,但其对热处理态及热挤压态Mg-Al系合金力学性能的影响更为复杂,还需进一步探究.腐蚀行为方面,加入Gd不仅可以减少Mg-Al系合金晶界处Cu、Fe、Ni等有害杂质元素的偏析,抑制有害杂质元素带来的腐蚀,还可以使腐蚀产物膜更加稳定、致密,从而减缓腐蚀.当然,加入Gd后,Mg-Al系合金第二相的成分、含量、形态及分布发生了改变,导致第二相与基体相的电位差、第二相起到屏蔽腐蚀离子的作用发生改变,也会使合金的腐蚀行为发生相应变化.本文综述了国内外含Gd的Mg-Al系合金的研究现状,介绍了Gd对Mg-Al系合金微观形貌、力学性能和腐蚀行为的影响,并分析了目前研究的不足,最后展望了含Gd的Mg-Al系合金的研究趋势.     

Mg-Y-Nd-Zr-Zn 铸造镁合金组织与性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr-Zn镁合金的显微组织演变和力学性能。方法采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了Mg-Y-Nd-Zr-Zn镁合金铸态及T6态的组织和性能。结果 Mg-Y-Nd-Zr-Zn铸态合金组织由含Y的镁基固溶体、网状富稀土的共晶相和颗粒状的Zr单质组成;经525℃×10 h+200℃×16 h处理后,晶界网状第二相消失,细小的Mg-RE金属间化合物从基体中析出,弥散分布于晶界及晶内。结论 T6处理后,Mg-Y-Nd-Zr-Zn合金力学性能显著提高,抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率分别为306 MPa,230 MPa和3.5%。     

稀土镁合金抗高温蠕变性能的研究进展

稀土元素在镁合金中能够细化晶粒尺寸,可以利用其固溶强化和第二相强化机制提高合金力学性能,改善镁合金的抗高温蠕变能力。介绍了镁合金的蠕变机理,以及稀土Y元素、Gd元素、Sc元素和Ce元素对镁合金组织和蠕变性能的影响,综述了目前国内外开发的Mg-Y、Mg-Gd、Mg-Sc、Mg-Ce等一系列稀土镁合金的研发现状,对稀土镁合金的发展现状给予意见,并对稀土镁合金的发展前景进行展望。     

长周期有序堆垛相对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金腐蚀行为的影响

研究不同长周期有序堆垛(LPSO)相含量对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金腐蚀行为的影响,对于新型高强耐蚀镁合金的设计具有重要的指导意义.为此,通过金相观察、SEM形貌及能谱分析、电化学测试及浸泡试验等手段考察了Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在5％NaCl溶液中的电化学及腐蚀行为,以确定不同LPSO相含量对镁合金抗蚀性能的影响.结果 表明:Zn元素对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金中LPSO相的形成和分布起决定性的作用,当合金中不合Zn元素时,不会形成LPSO相;随着Zn元素的增多,LPSO相的体积分数不断增加,形态从薄片层状向块状转变.腐蚀过程中首先在合金基体表面形成一层均匀连续的腐蚀产物层,随Zn含量增加合金表面腐蚀产物层的厚度降低,合金腐蚀形态从全面腐蚀向局部腐蚀转变;LPSO相在局部腐蚀过程中充当腐蚀微电池的阴极,加速合金基体的腐蚀溶解.     

稀土变形镁合金的研究和开发

论述了国内外稀土变形镁合金的研究和开发现状,分析了在变形镁合金中添加稀土元素所起的作用以及稀土对合金组织、性能及变形加工能力所产生的影响,总结了稀土变形镁合金中准晶相的形成、作用及研究特点,讨论了稀土变形镁舍金研究和开发中存在的问题和困难,指出稀土变形镁合金是镁合金开发应用中的一个重要发展方向.     

稀土元素对镁合金力学行为影响的研究现状（英文）

系统论述了不同稀土元素的结构特性,基于镁合金的强化机制,并结合当前稀土镁合金的研究现状,展示了稀土元素的添加对镁合金在强度、塑性及抗蠕变性能等方面带来的变化,尤其是对镁合金塑性的影响。其中,区别于传统的强化机制,对添加稀土元素后出现的LPSO结构相对镁合金性能的影响也进行了重点讨论,进一步对镁合金中的稀土元素合金化后的改性作用及前景进行了探讨和展望。     

定向凝固制备Mg98.5Zn0.5Y1合金中LPSO相的结构及其对合金电磁屏蔽性能的影响

研究了定向凝固制备Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金中LPSO相的微观结构以及对电磁屏蔽性能的影响。实验结果表明Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金中生成了有序排列的片层状14H-LPSO相。通过对比普通铸造与定向凝固Mg_(98.5)Zn_(0.5)Y_1合金的电磁屏蔽性能,发现有序排列的LPSO相可以提高合金的电磁屏蔽性能。阐述了多层均匀平面体屏蔽体的理论模型,探讨了长周期有序相的位向与镁合金电磁屏蔽性能的关系。通过在合金中加入Zr元素,研究了LPSO相的宽度对电磁屏蔽性能的影响。结果表明,在高频下细小的LPSO相能够提升材料的电磁屏蔽性能。     

稀土元素对镁合金力学行为影响的研究现状

系统论述了不同稀土元素的结构特性,基于镁合金的强化机制,并结合当前稀土镁合金的研究现状,展示了稀土元素的添加对镁合金在强度、塑性及抗蠕变性能等方面带来的变化,尤其是对镁合金塑性的影响.其中,区别于传统的强化机制,对添加稀土元素后出现的LPSO结构相对镁合金性能的影响也进行了重点讨论,进一步对镁合金中的稀土元素合金化后的改性作用及前景进行了探讨和展望.     

硅酸铝短纤维增强镁基复合材料的界面反应及其热力学分析

用晶化的硅酸铝短纤维作增强体, 用磷酸铝作黏结剂制得预制体, 用AZ91D作基体金属, 通过挤压浸渗工艺制备镁基复合材料。通过光学显微分析、 XRD衍射分析、 SEM扫描分析等, 初步观察研究了硅酸铝短纤维增强镁基复合材料的界面反应规律和反应产物。结果表明: 用硅酸铝短纤维增强AZ91D镁合金通过浸渗挤压法制备镁基复合材料是可行的; 镁与磷酸铝黏结剂反应后在界面上生成一定数量的MgO颗粒和少量的MgAl₂O₄颗粒, 致使硅酸铝增强纤维和镁合金基体之间形成较强界面结合; 另外, 在硅酸铝短纤维的晶化处理过程中, 由于非晶态SiO₂的析出, 导致Mg₂Si脆性相在界面附近产生, 从而对该复合材料的力学性能产生一定影响。      

镁合金稀土元素合金化研究进展

本文叙述了国内外镁合金稀土元素合金化的研究进展;讨论了稀土元素对镁合金熔体、组织和性能以及耐腐蚀性的影响;分析了镁稀土合金研究存在的问题;指出镁稀土合金是镁合金研究的重要发展方向。