Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能影响

研究了不同含量稀土Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能的影响,并讨论其变质机理。结果表明,适量的Er能有效细化原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料基体的晶粒尺寸,同时改变初生Mg_2Si相在基体中的大小、形貌和分布。当Er加入量为0.5%,基体组织细化效果最为显著,其晶粒由250μm细化至180μm,初生Mg_2Si相由粗大汉字状转变为短棒状,大小由50μm缩减至20μm,合金的抗拉强度和伸长率也分别由168MPa和1.8%提升至190MPa和2.7%。     

添加稀土Er于熔剂中对铸态AZ91镁合金组织与性能的影响

研究了熔炼时在熔剂(42%MnCl2 53%LiCl 5?F2,质量分数,%)中添加稀土Er对铸态AZ91镁合金显微组织、力学性能、断口形貌以及腐蚀行为的影响。结果表明:在熔剂中添加稀土Er能够去除镁合金熔炼过程中产生的熔剂夹杂,净化镁合金熔体,提高铸态AZ91镁合金的拉伸性能和耐腐蚀性能;当熔剂中添加10%的稀土Er时,镁合金的抗拉强度σb和伸长率δ分别从156MPa和1.8%上升到最大值220MPa和4.1%;同时,镁合金在5%NaCl水溶液中的腐蚀速率从1.20mg/(cm2.d)下降到最小值0.15mg/(cm2.d);然而,随着稀土Er在熔剂中添加量的进一步提高,合金中开始有φ-(Al7ErMn5)和τ-(Al66.7Mg23.3Er10)等含有稀土Er的相生成,消耗了合金中的Al和Mn元素,改变了β-(Mg17Al12)相的形态;而且沿枝晶界附近分布的粗大φ-(Al7ErMn5)相降低了枝晶之间的结合力,使得合金的σb和δ下降;同时,部分网状的β-(Mg17Al12)相断裂,呈离散的块状,导致合金的腐蚀速率增加;熔剂中添加稀土Er不改变镁合金的断裂机理,断裂机制仍为准解理断裂。     

稀土Er变质对ZL108铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响

研究了稀土Er添加量对ZL108铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响,结果表明:随着稀土Er添加量的增加,ZL108铝合金共晶硅微观形貌由块片状转变为枝晶状。当稀土Er添加量为0.6%时,ZL108铝合金可完全变质,拉伸性能达到最佳,其共晶硅平均颗粒长度和长宽比分别为5.84μm和3.89,相比于未变质合金组织分别降低了73.8%和63.0%,其抗拉强度和伸长率达到220.2 MPa和2.5%,分别提高了22.2%和39.0%。稀土Er的添加可以显著提高ZL108铝合金的拉伸性能。     

Er掺杂强韧化Al_2O_3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。     

稀土Er改性AM50镁合金热挤压态的组织及耐蚀性能

通过ICP-AES、SEM、EDS分析、光学显微镜观察、电化学测试及腐蚀质量损失测定等方法研究了稀土Er改性铸造AM50镁合金经热挤压加工后的组织及耐蚀性能。结果表明,添加稀土Er后,组织中出现Al3Er和Al7ErMn5两个新相,减少了β-Mg17Al12相的数量,从而提高了AM50镁合金的耐蚀性能。腐蚀试验表明,热挤压加工的Er改性AM50镁合金表面腐蚀坑数量较多,但是蚀坑较浅,主要是由于热挤压加工导致了α-Mg的数量的增加。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

微量Er对ZM5镁合金微观组织及腐蚀性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、失重法及动电位扫描测试法,研究了微量Er对铸态ZM5镁合金显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明微量Er可细化ZM5镁合金的铸态组织,提高耐腐蚀性能;在0～0.6％范围内,随着Er含量的增加,合金中的Mg17Al12相由粗大、连续树枝状分布逐渐转变为细小、弥散的颗粒状均匀分布;当Er含量为0.6％时,组织中有Al3Er相生成.随着Er添加量的逐渐增加,ZM5镁合金的平均腐蚀速率逐渐降低;当Er含量为0.6％时,在3.5％NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为2.125 6 mg/(cm2·d),仅为常规ZM5镁合金的20％.微量Er使得ZM5镁合金在3.5％ NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低.     

Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析、集气法及动电位极化曲线研究了微量Er对铸态AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明:微量Er可细化AZ91镁合金的铸态组织,当AZ91镁合金中加入Er的含量不高于0.7%(质量分数)时,随着Er含量的增加,镁合金中的γ-Mg17Al12相由粗大、连续块状分布逐渐转变为细小、岛状均匀分布,并且有Al3Er相生成;同时,微量Er也可显著提高铸态AZ91的耐腐蚀性能,当Er含量为0.7%时,合金耐蚀性能大幅度提高,在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为0.546 06 mg/(cm2·d),仅为常规AZ91镁合金的1/15;微量Er使得AZ91镁合金在3.5% NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,从而提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能.     

稀土Er增强泡沫铝基复合材料的制备工艺研究

采用熔体发泡法制取泡沫铝基复合材料,系统分析了稀土Er含量、搅拌时间、保温时间和发泡剂含量对孔结构的影响。对稀土Er在铝熔体中的存在形式以及在增强过程中的强化机制进行了讨论。结果表明：加入质量分数0.40%稀土,搅拌时间7 min,发泡剂的质量分数为2%,保温5 min的条件下,可以制取孔结构均匀、孔隙率高的高强度泡沫铝基复合材料。     

碳纤维增强镁基复合材料稀土表面改性研究

对碳纤维增强镁基复合材料进行表面稀土改性,制备出无毒、无污染的稀土转化膜.采用电化学极化技术和交流阻抗技术研究稀土转化膜对复合材料在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响.利用扫描电子显微镜观察稀土转化膜的形貌,并进行能谱分析,确定转化膜的成分.结果表明,稀土表面改性处理提高复合材料的耐腐蚀性能,稀土转化膜由大量球形颗粒和块状物质构成,转化膜主要含有铈和氧两种元素.     

Corrosion characterisation of alumina-magnesium metal matrix composites

Alumina magnesium metal matrix composites are a precious alternative for aerospace and automotive applications because of their high stiffness-to-weight ratio. A considerable deal of investigations had been devoted to their processing and mechanical properties, while the corrosion behaviour is still uncertain. In this study, the corrosion behaviour of Al₂O₃ fibres strengthened magnesium AS41 composite, in aqueous solutions containing various concentrations of NaCl at different pH values, was studied and compared with the behaviour of pure AS41 magnesium matrix alloy using electrochemical techniques, hydrogen evolution test, optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM) coupled with EDX and WDX capabilities. The results showed that the corrosion behaviour of the composite was comparable to its pure matrix alloy, yet a reduction in the corrosion resistance was observed in the composite at higher chloride concentrations. The corrosion mechanism involved, as well as the corrosion characteristics, was extensively discussed in terms of the effect of Al₂O₃ fibres. Also, an appropriate model describing the corrosion mechanism was proposed.     

K2Ti6O13/AZ91D镁基复合材料的组织及耐蚀性能

采用液态金属搅拌铸造法制备了K2Ti6O13晶须(PTW)增强AZ91D镁基复合材料,采用动电位极化测试和静态腐蚀试验测试了复合材料的耐腐蚀性能,并利用SEM对复合材料的表面形貌进行了观察和分析。结果表明:PTW对合金铸态组织具有明显的细化作用,而且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异共晶骨骼状的β相转变为部分离异共晶的蜂窝状β相。合金显微组织的细化及β相体积分数的降低,抑制了微电偶腐蚀的破坏作用,提高了AZ91D镁合金的耐蚀性能。     

AZ91D熔体中原位合成TiC颗粒及冲刷腐蚀性能

利用原位合成反应法,在不同温度(740、760和780℃)下对AZ91D镁合金熔体保温40min,制备了TiC/AZ91D镁基复合材料。借助光学显微镜和X射线衍射仪,对TiC/AZ91D镁基复合材料的组织形貌和物相进行观察和分析,并对制备的复合材料在质量分数为3.5%的NaCl溶液+石英砂条件下进行冲刷腐蚀磨损试验。结果表明,在740℃保温40min制备的复合材料主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Al3Ti组成。保温温度分别为760℃和780℃时,AZ91D镁合金中均出现了原位合成的TiC颗粒,并且随温度升高,TiC的数量增加。此外,TiC/AZ91D镁基复合材料在3.5%的NaCl溶液+石英砂中的冲刷腐蚀磨损性能随保温温度的升高而增加。经780℃保温40min后的复合材料呈出最好的耐冲刷腐蚀磨损性能,相比于AZ91D镁合金提高了60.5%。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料。研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响。研究表明,当浸渗压力从0．4MPa增加到60MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降。     

固溶时效对半固态挤压SiC/AZ91D组织与性能的影响

为了获得综合力学性能良好的镁基复合材料,采用近液相线保温法制备10μm 15%SiC/AZ91D(质量分数)半固态坯料进行半固态挤压后得到其复合材料,再经过415℃固溶处理24 h(T4)和进一步220℃时效处理8 h(T6)。结果表明:随着固溶时效的进行,晶界处的层片状和点状Mg₁₇Al₁₂相溶解,然后在晶粒中二次析出,并逐渐球化。与T6处理前的15%SiC/AZ91D复合材料相比,经T6处理后其具有良好的综合力学性能,拉伸强度、屈服强度、伸长率和硬度(HV)分别达到242 MPa、204 MPa、2.3%和1322 MPa。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

原位反应自发渗透法TiC／AZ91D镁基复合材料及AZ91D镁合金的拉伸变形与断裂行为

利用原位反应自发渗透技术合成了47．5％碳化钛TiC（体积分数，下同）增强AZ91D镁基复合材料，对比研究了该复合材料与铸态镁合金AZ91D基体的室温与高温拉伸变形行为，观察了拉伸断口微观组织形貌，并分析了这两种材料的断裂特征。结果表明，TiC／Mg复合材料具有良好的高温力学性能，在拉伸变形速率为0．001s^-1以及温度为723K，时其拉伸强度可达91．1MPa，而此时相同变形条件下的铸态AZ91D镁合金拉伸断裂强度只有41．1MPa，增幅达120％。而在室温下，镁基复合材料的拉伸断裂强度仅高出基体铸态镁合金23．4％。镁基复合材料的断裂应变较低，高低温时均表现为脆性断裂；而镁合金则由室温下的脆性断裂向高温下的韧性断裂过渡。     

Effect of Ti-6Al-4V particle reinforcements on mechanical properties of Mg-9Al-1Zn alloy

Mg-9Al-1Zn (AZ91) magnesium matrix composites reinforced by Ti-6Al-4V (TC4) particles were successfully prepared via powder metallurgical method. The yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS), and elongation (EL) showed a mountain-like tendency with the increase of the TC4 content. The mechanical properties of AZ91 magnesium matrix composites reached the optimal point with TC4 content of 10 wt.%, realizing YS, UTS, and EL of 335 MPa, 370 MPa, and 6.4%, respectively. The improvement of mechanical properties can be attributed to the effective load transfer from the magnesium matrix to the TC4 particles, dislocations associated with the difference in the coefficient of thermal expansion, good interfacial bonding between the Mg matrix and TC4 particles, and grain refinement strengthening.     

Corrosion behavior of SiC reinforced magnesium composites

The corrosion behavior of two SiC reinforced Mg-based metal matrix composites, Mg-6SiC and Mg-16SiC (in volume percent), has been studied in freely aerated 1 M NaCl solution and compared with that of pure Mg. The presence of SiC particles deteriorated the corrosion resistance of magnesium. Corrosion resistance decreased with increasing SiC volume fraction. The galvanic corrosion current density between pure SiC and pure Mg has been experimentally measured using zero resistance ammeter technique and theoretically determined using mixed potential theory. Galvanic corrosion between Mg matrix and SiC reinforcement in the composites did not contribute significantly to the overall corrosion rate. Electrochemical impedance spectroscopy indicated that the higher corrosion rates for the composites could be related to the defective nature of surface film.