稀土在变形镁合金中的应用

综述了稀土在变形镁合金中的作用和应用情况。重点阐述了Mg-RE—Zr系变形镁合金的析出强化作用及塑性变形行为。稀土在变形镁合金中的应用具有十分广阔的前景。     

稀土对AZ61镁合金变形过程中组织与性能的影响

研究了不同的稀土含量(富Ce和Mg-Nd中间合金)对AZ61镁合金在热挤压变形过程中显微组织和力学性能的影响。结果表明,在加入1%～4%的混合稀土后,铸态AZ61镁合金组织中的β相明显减少,铸态组织晶粒得到细化,大部分的Ce,Nd与Al结合生成高熔点、高稳定性的稀土相Al4Ce或者Al4Ce和Al3Nd稀土混合相,并呈针状、棒状或者不规则块状分布于晶界或晶粒内部,同时各试验合金中均不同程度分布有不规则的块状α-Al8Mn5相;在热挤压过程中,Al4Ce或者Al4Ce和Al3Nd稀土混合相阻碍晶粒或亚晶粒长大,使晶粒较铸态组织变细,合金力学性能随稀土含量的增加有所提升,但由于稀土相较粗大,割裂晶界及晶粒间的结合力,使其性能大幅度下降;铸态AZ61+xRE各试验合金均为脆性断裂机制,挤压态AZ61合金断裂方式属于以韧性为主的韧脆混合断裂,含稀土挤压态合金中分布有塑性特征的韧窝,但主要以解理断裂为主。     

Mg-AI-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0．8Nd稀土镁合金在应变速率为0．01～1s^-1，温度为300～450℃，最大变形量约为70％的条件下，进行了恒应变速率高温压缩模拟实验，研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增加．随应变温度的升高而减小；在应变速率和变形温度相同时，挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力。压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析，合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行，并且挤压态较铸态更易热挤压成型，更有助于晶粒细化。     

稀土Nd对AZ31变形镁合金组织与性能的影响

研究在AZ31B变形镁合金中添加稀土Nd对AZ31B合金铸态和热轧退火态性能及组织的影响。结果表明:在AZ31B变形镁合金中添加Nd后,合金的铸态和热轧退火态的室温抗拉强度和伸长率均降低;加入的Nd与Al形成Al2Nd相,Nd还可以与Al和Mn形成Al-Nd-Mn化合物,剩余的Al还可以和Mg形成Mg17Al12相。含Al和Mn的金属间化合物削弱元素Al、Mn对镁合金的晶粒细化作用导致晶粒粗大,进而降低铸态AZ31B合金性能;热稳定性好的粗大第二相的出现也是导致合金铸态性能降低的原因,增大变形量使第二相得到充分破碎,会使板材力学性能得到改善。     

稀土镁合金覆盖熔剂作用机理研究

采用力学性能测试、金相显微镜、DTA/TG热分析、X射线衍射物相分析和EDAX分析技术研究了传统覆盖熔剂RJ2和自制覆盖熔剂FGJ对含铈AZ91镁合金的显微组织和力学性能的影响作用.结果表明:含铈AZ91镁合金采用覆盖熔剂FGJ熔炼后,Mg17Al12相得到改善,晶内出现Al4C3形核质点,促进了晶粒细化,提高了合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率,且拉伸断口形貌呈现河流花样,韧窝也更深,综合性能也比传统覆盖熔剂RJ2更好.     

Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金在温度为250～450.℃、应变速率为0.002～0.100.s-1、最大变形程度为60%的条件下, 进行高温压缩模拟实验研究. 分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系, 计算了变形激活能和应力指数, 并研究了在热压缩过程中组织的变化, 为确定该稀土镁合金的挤压温度提供了实验依据. 结果表明: 合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加, 随温度的升高而降低; 合金的变形激活能在300～400.℃内变化不大, 而在400～450.℃时增加很大; 根据实验分析认为该稀土镁合金挤压温度定在350～400.℃左右为宜; 在350.℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能: σb=275.5.MPa, δ=13.5%.     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0.8Nd稀土镁合金在应变速率为0.01～1s-1,温度为300～450℃,最大变形量约为70%的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟实验,研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随应变温度的升高而减小;在应变速率和变形温度相同时,挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力,压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析,合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行,并且挤压态较铸态更易热挤压成型,更有助于晶粒细化。     

稀土Y对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

研究不同含量Y及不同轧制温度对AZ31镁合金板材再结晶行为、显微组织以及力学性能的影响;探讨如何优化Y元素含量及轧制工艺来提高变形镁合金板材的组织和性能,从而获得高强韧、高成形性镁合金板材。结果表明:Y元素含量约为1%,轧制温度约为300℃时,变形镁合金的强韧性配合最好,板材具有较好的综合力学性能。研究结果有望为改善镁合金室温塑性与提高可成形性能提供了理论依据和新思路。     

含稀土镁合金的研究与开发

重点阐述了含稀土镁合金的研究,开发和应用情况,比较了稀土在铸造、变形及快速凝固镁合金中的物理化学作用,并简介了我国稀土镁合金材料的研究开发现状。     

稀土Y含量对铸造镁合金组织和性能的影响

研究了Mg-Al-Ca-Ti合金中添加不同含量稀土元素Y的铸造镁合金,对430℃固溶后不同温度和时间的时效处理的镁合金的相结构、显微组织和显微硬度进行测定.探寻低含量稀土元素Y及不同热处理对镁合金的相结构、显微组织和力学性能的影响.结果表明,加入一定量的稀土元素Y改变了铸造镁合金的相结构与组织形态,从而改变其力学性能;低含量Y能够增加固溶及时效处理后铸造镁合金中的颗粒相含量;固溶 时效处理对提高该类含1%左右Y的镁合金的硬度作用不显著.     

热处理对Mg-Sm变形镁合金组织与性能的影响

采用拉伸、硬度、显微组织观察等方法,研究了热处理对挤压态Mg-Sm合金组织和力学性能的影响.结果表明,实验合金经T5处理后的硬度高于T6处理的,热处理后弥散析出的强化相提高了Mg-Sm合金的力学性能,尤其是提高了屈服强度.Mg-Sm合金T5处理峰时效时的σ<,b>达到217.4 MPa,σ0.2达到162.1 MPa,δ为13.1%.     

GWN751K镁合金组织和性能研究

采用OM,SEM,TEM,XRD等手段,研究了不同状态的GWN751K镁合金的组织和性能。结果表明:铸态合金主要由基体和网状共晶组织构成,σb=215MPa,σ0.2=187MPa,δ=3.5%,DSC曲线存在明显的低熔点吸热峰;经过535℃,16h热处理,共晶组织分解,晶界残留富Mg-Y相,晶粒尺寸明显长大,合金的力学性能有所改善,σb=240MPa,σ0.2=189MPa,δ=10%,DSC曲线低熔点吸热峰消失;合金经过挤压后,发生动态再结晶,力学性能显著提高,σb=320MPa,σ0.2=260MPa,δ=18%,最主要的原因是挤压后合金中存在高密度位错以及细小的晶粒,可显著提高合金的强度和塑性;经过时效后,合金的平均断裂强度达到400MPa以上,但塑性明显降低。铸态合金二次裂纹主要存在于晶界的共晶组织中,535℃,16h热处理以及挤压后的合金二次裂纹主要是在晶粒内部。     

变形次数对AZ80镁合金组织与性能的影响

在400℃对AZ80镁合金进行了平面压缩,研究了变形次数对其组织与性能的影响.结果表明,AZ80镁合金在变形过程中发生了动态再结晶,塑性变形可以显著细化AZ80镁合金的显微组织.相同热处理状态下,变形次数越多,晶粒尺寸越细小,硬度越高;在相同变形次数下,T6热处理状态比T5热处理状态晶粒大,但硬度高.     

稀土增强镁合金复合材料制备的研究进展

稀土增强镁合金复合材料具有高强度、轻质量、变形能力强、耐腐蚀性能好、抗疲劳性强等优点.综述了制备稀土增强镁合金复合材料的研究现状.介绍了稀土的种类与性质.重点介绍了稀土增强镁合金的作用机理、制备方法,讨论了含有稀土元素的镁合金复合材料对其组织与性能的影响,并展望了稀土增强镁合金制备复合材料的未来发展方向.     

Si、Ca对Mg-2Mn变形镁合金组织和性能的影响

利用OM、XRD、硬度和抗拉强度测定、腐蚀电位测量等手段，研究了添加微量元素Si、Ca对Mg-2Mn变形镁合金组织和性能的影响。结果表明：Mg-2Mn-0.8Si-0．3Ca合金（简称低Si合金）和Mg-2Mn-1.5Si-0．3Ca合金（简称高Si合金）的铸态组织均由α-Mg固溶体和Mg2Si以及β-Mn组成。低Si合金中的Mg2Si呈较小的颗粒状。高Si合金的晶粒较低Si合金细小，其Mg2Si数量多，呈现相对较大的块状。两者均未出现有害的粗大汉字状Mg2Si。两种合金都只含α镁、Mg2Si相和Mn相，未出现MnSi相。高Si合金的硬度和抗拉强度均略高于低Si合金，耐蚀性也优于低Si合金。     

稀土钕对AZ31B镁合金铸态组织和性能的影响

通过金相分析、扫描电镜分析及化学成分分析等测试手段,对添加不同含量稀土Nd的AZ31B镁合金的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,稀土Nd的添加,形成了高熔点、高热稳定性的Al4Nd和Mg12Nd稀土相,细化了晶粒;减少了β-Mg17Al12相的数量,改变了β-Mg17Al12相的形态;微量稀土Nd的加入可以提高AZ31B镁合金的强度和塑性,改善合金的力学性能,使其强度达到210MPa,相对于AZ31B镁合金提高了42MPa.     

稀土Er对ZK21镁合金组织的影响

研究了添加稀土Er（0～4.0%）对半连续铸造ZK21合金铸态和均匀化态组织的影响。结果表明,稀土Er的添加可有效细化铸态组织,加入2.0%的Er使合金的平均晶粒尺寸由94μm细化至62μm,减小了34%。Er在均匀化态合金中部分固溶于基体中,部分与Mg、Zn元素形成热稳定Mg-Zn-Er三元化合物相;当稀土含量高于0.5%时,合金中不存在二元Mg-Zn相。随着稀土含量的增加,Er在基体中的固溶度增大,化合物的体积百分数增多,与此同时,Zn在基体中的固溶度减少。合金的硬度在Er含量为2.0%时达到最大,这是基体中Zn、Er元素固溶强化和析出相强化的综合作用结果。     

Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金室温包套压缩变形行为及变形机制

在室温条件下对固溶处理的热挤压态Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金分别进行单轴压缩与包套压缩实验,采用光学显微(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微(TEM)等研究了该合金在变形后的微观组织。合金在单轴压缩条件下的最大变形量为18%,而在包套压缩条件下的最大变形量高达32%。结果表明：该合金在两种变形条件下的微观组织演化规律类似,即均会因协调塑性变形的需要而产生■拉伸孪晶和■拉伸孪晶,且前者的数量多于后者。同时,在变形过程中晶粒c轴向压缩方向的聚集程度逐渐增大。在18%变形量条件下,包套压缩试样的位错密度(0.2728 nm^-2)明显高于单轴压缩试样的位错密度(0.1796 nm^-2);在18%变形量条件下的单轴压缩试样中,主要激活的位错类型为〈a〉位错,而〈c+a〉位错数量较少;而在包套压缩试样中,〈c+a〉位错被大量激活来承载塑性应变,进而导致Mg-8.5Gd-4.5Y-0.8Zn-0.4Zr稀土镁合金的室温塑性显著提升。