快速凝固Mg94.6Zn4.8Y0.6镁合金薄带的组织与性能

采用单辊快速凝固技术制备了Mg94.6Zn4.8Y0.6合金薄带,研究了薄带的组织及性能特征。结果表明:Mg94.6Zn4.8Y0.6镁合金快速凝固薄带组织由过饱和的单相-αMg固溶体组成,沿厚度方向分为两个晶区:近辊面粗大等轴晶区和自由面细小等轴晶区。Mg94.6Zn4.8Y0.6合金快速凝固薄带的显微硬度为85.95HV,在250℃左右保温2 h的显微硬度最高,超过该温度(250~300℃)显微硬度显著下降。     

单辊快速凝固Mg-4.8Zn-0.6Y合金的组织

采用单辊快速凝固方法制备了Mg-4.8Zn-0.6Y合金薄带,利用SEM、TEM、XRD、EDX及DTA,研究了合金的显微组织、相组成、偏析及凝固特征。结果表明,快速凝固制备的Mg-4.8Zn-0.6Y合金由过饱和的α-Mg固溶体、准晶I(Mg3YZn6)和X(Mg12YZn)相组成,自由表面晶粒为1~3μm的细小等轴晶。凝固过程的冷却速度为4.60×106~1.04×107 K·s-1,满足准晶相析出所需的冷却条件。沿薄带厚度截面Mg、Zn和Y的分布比较均匀,仅存在少量偏析,晶内也存在微观偏析。偏析是由于从辊面到自由面凝固速度的差异及溶质传输和晶格结构造成的,其中Zn元素偏析最大,Y次之,Mg最小。     

往复挤压快速凝固Mg92.5Zn6.4Y1.1镁合金及其微观结构

将快速凝固Mg92.5Zn6.4Y1.1合金薄带在330℃往复挤压2道次和4道次,然后再正挤压制成φ10mm的棒材.用OM、TEM、XRD及DTA研究了往复挤压对材料微观结构的影响.研究表明,往复挤压有利于合金薄带的焊合,获得高致密度的棒材.往复挤压2道次,棒材相组成为α-Mg和Mg3 YZn6准晶(Ⅰ);4道次相组成为α-Mg和原始的Ⅰ相以及析出的Ⅰ相和MgZn.往复挤压道次增加,Ⅰ相得到细化,并有纳米相脱溶析出.     

快速凝固制备Mg-Al-Zn合金薄带

镁合金的力学性能、抗腐蚀性能及室温塑性都较差,至今它的应用仍受到限制。快速凝固通过改善合金的微观结构,是克服上述局限的有效方法之一。采用双辊旋铸技术快淬制备AZ31镁合金薄带。对双辊转速对薄带厚度及其微观硬度的影响进行了分析。微观硬度随双辊转速的提高而提高。然而,由于AZ31镁合金的Al、Zn含量过少,固溶有限,所以由热处理引起的析出相强化有限,这也是由热处理所引起的微观硬度增幅不大的原因。所以,对AZ31镁合金进行强化处理,应该采用快速凝固细化晶粒的方法较为有效。     

Ca对快速凝固Mg-6Zn合金薄带组织与性能的影响

采用双辊快速凝固技术制备了Mg-6Zn-xCa合金薄带,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪及显微硬度计研究了薄带的组织与性能特征。结果表明,不仅快速凝固显著细化晶粒和第二相,Ca也有助于合金微观组织的进一步细化;快速凝固Mg-6Zn合金的组织由过饱和固溶体a-Mg、Mg51Zn20,以及少量的Mg2Zn3和MgZn2组成。随着Ca的加入,Mg2Ca、Ca2Mg6Zn3和MgZn2相逐渐增多,而Mg2Zn3和Mg51Zn20却有所减少,因此,Ca的添加有助于提高快速凝固Mg-6Zn合金的热稳定性。     

快速凝固Mg-Zn-Y合金薄带的制备及凝固组织特征

在成功制备Mg97.46Zn0.80Y1.74合金、Mg96.51Zn0.83Y2.67合金急冷快速凝固薄带的基础之上,采用XRF、XRD、SAD、DSC、SEM、显微硬度测量等分析方法系统研究了其凝固组织及显微硬度。结果表明:急冷快速凝固条件下,2种合金均形成非晶相 超细Mg12YZn相 超细hcp-Mg(Zn,Y)相,其显微硬度值大幅度提高;快速凝固Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在a1、a2、a3轴方向膨胀、在c轴方向收缩;快速凝固Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在各轴向均有膨胀;Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带的熔点及热稳定性高于Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带。同时对以上结果产生的原因进行了初步探讨。     

快速凝固法制备Mg-Al-Ca合金薄带

通过单辊快淬法制备了Mg-8.2Al-4.7Ca合金薄带,采用XRF、XRD、金相显微分析、显微硬度测量等分析方法研究了其凝固组织及相结构,以及转速对镁合金条带厚度和显微硬度的影响。研究结果表明,急冷快速凝固条件下,合金形成非晶相 细小hcp-Mg(Al,Ca)相;镁合金薄带显微组织沿厚度方向分为近辊面细晶区、内部柱状晶和自由面粗晶区;随着辊速的提高,晶粒不断细化,薄带的硬度不断提高。晶粒细化是显微硬度提高的主要原因。     

高梯度快速定向凝固下DZ22高温合金的显微偏析

利用超高梯度快速定向凝固装置，对ＤＺ２２合金在快速定向凝固下的枝晶组织和显微偏析进行了研究。实验结果表明：快速定向凝固的一次枝晶间距和二次枝晶间距及冷却速率随凝固速率变化有一极值。在凝固速率８１５μｍ／ｓ时，枝晶间距（λ１，λ２）为最小，而冷却速率为最大。各元素显微偏析程度随冷却速率增大而减小。除Ｈｆ元素外，在最大冷却速率５４℃／ｓ（Ｒ＝８１５μｍ／ｓ）时，其余元素的偏析比均趋于１     

定向凝固下Mg-1.5Gd合金的微观结构与微观偏析

研究了不同速率下定向凝固Mg-1.5Gd合金的微观结构和微观偏析。研究发现,Mg-1.5Gd合金的凝固组织为典型胞晶结构,通过线性拟合得到胞晶间距与凝固速率的关系为：λ= 130.2827V^-0.2228,此结论与Trivedi模型拟合较好。通过Scheil模型计算热力学凝固路径,结合试验观察可确定凝固组织为α(Mg)相和α(Mg)+Mg₅Gd二元共晶相。同时,通过Scheil模型计算所得Gd元素的微观偏析与EPMA测量结果基本一致。     

快速凝固对微量Y添加Mg-4Al-2Zn合金显微组织,压缩性能及腐蚀行为的研究

本文通过常规铸造与快速凝固法成功制得两类Mg-4Al-2Zn-xY(AZ42,x: 0.5, 1.0 wt.%)镁合金,并系统研究了快速凝固对微量Y添加后AZ42合金组织和性能的影响。研究结果表明,快速凝固工艺较传统铸造相比可显著细化AZ42合金的微观组织并提高合金的力学性能和耐腐蚀特性。AZ42合金加入Y元素后组织主要由α-Mg基体、β-Mg₁₇Al₁₂相和Al₂Y相构成。此外,微量Y添加可显著细化AZ42合金的组织并改善网状β相分布,从而提高合金的力学与耐腐蚀性能;其中,当Y添加量为0.5%时可获得最佳综合性能。     

不同速率定向凝固条件Mg-1.5Gd镁合金的微观结构及微观偏析

本文研究了在定向凝固条件下凝固速率对Mg-1.5Gd镁合金微观结构的影响。试样通过Bridgman定向凝固炉来制备,温度梯度恒定为40K/mm,凝固速率为10-200μm/s。研究发现,Mg-1.5Gd镁合金凝固组织为典型胞晶结构,通过线性拟合得到胞晶间距与凝固速率关系为：λ= 130.2827V-0.222,此结论与Trivedi模型拟合较好。通过Scheil模型进行热力学凝固路径计算,结合试验观察可以确定凝固组织为α(Mg)相和α(Mg) Mg5Gd二元共晶相。同时,通过Scheil模型计算所得的Gd元素的微观偏析与EPMA测量结果基本一致。     

Microstructure,Microsegregation, and Mechanical Properties of Directional Solidified Mg–3.0Nd–1.5Gd Alloy

The microstructure, microsegregation, and mechanical properties of directional solidified Mg–3.0Nd–1.5Gd ternary alloys were experimentally studied. Experimental results showed that the solidification microstructure was composed of dendrite primary a(Mg) phase and interdendritic a(Mg) ? Mg12(Nd, Gd) eutectic and Mg5 Gd phase. The primary dendrite arm spacing k1 and secondary dendrite arm spacing k2 were found to be depended on the cooling rate R in the form k1= 8.0415 9 10-6R-0.279 and k2= 6.8883 9 10-6R-0.205, respectively, under the constant temperature gradient of40 K/mm and in the region of cooling rates from 0.4 to 4 K/s. The concentration profiles of Nd and Gd elements calculated by Scheil model were found to be deviated from the ones measured by EPMA to varying degrees, due to ignorance of the back diffusion of the solutes Nd and Gd within a(Mg) matrix. And microsegregation of Gd depended more on the growth rate, compared with Nd microsegregation. The directionally solidified experimental alloy exhibited higher strength than the non-directionally solidified alloy, and the tensile strength of the directionally solidified experimental alloy was improved,while the corresponding elongation decreased with the increase of growth rate.     

Microstructre of Mg-6.4Zn-1.1Y Alloy Fabricatec by Rapid Solidification and Reciprocating Extrusion

In order to explore the methods to prepare high-strength quasicrystal-reinforced magnesium alloys, the flakes of rapidly solidified Mg-6.4Zn-1.1Y magnesium alloy with thickness of 50-60冚m were obtained by a melt spinning single-roller device, and then the flakes were processed into rods by reciprocating extrusion and direct extrusion. The microstructure of the alloy was analyzed by optical microscope and SEM, and the constituent phases were identified by XRD. Phase transformation and its onset temperature were determined by differential thermal analyzer (DTA). The analysis result shows that rapid solidification for Mg-6.4Zn-1.1Y alloy can inhibit the eutectic reactions, broaden the solid solubility of Zn in 冄-Mg solute solution, and impede the formation of Mg3Y2Zn3 and MgZn2 compounds, and thus help the icosahedral Mg3YZn6 quasicrystal formed directly from the melt. The microstructure of the flakes consists of the -Mg solid solution and icosahedral Mg3YZn6 quasicrystal. Dense rods can be made from the flakes by 2-pass reciprocating extrusion and direct extrusion. The interfaces between flakes in the rods can be welded and jointed perfectly. During the reciprocating extrusion and direct extrusion process, more Mg3YZn6 compounds are precipitated and distributed uniformly, whereas the rods possesses fine microstructures inherited from rapidly solidified flakes. The rods contain only two phases: 冄-magnesium solid solution as matrix and fine icosahedral Mg3YZn6 quasicrystal which disperses uniformly in the matrix.     

Mg30Zn60Y10合金中二十面体准晶相的形成和生长

通过常规凝固方法在Mg30Zn60Y10三元合金中获得大体积分数准晶。准晶相由包晶反应生成。能谱分析结果表明包晶反应中初生相的成分近似为Mg16.32Zn70.60Y13.08，准晶相成分为Mg36.94Zn56.21Y6.63。差热分析显示初生相在723℃形成，准晶相生成温度为648℃。利用快淬方法使准晶相生长初期形貌得以保留，发现准晶相初期形貌受初生相形貌直接影响，但随后则接其晶体学优先方向生长，最终长成花瓣状准晶。准晶合金凝固过程中生成的低温相越多，准晶相熟化时间越长，越容易使准晶花瓣端部粗化以及在端部发生分叉。端部的分叉使得花瓣准晶破碎，这些破碎的准晶游离到低温相中在界面能的作用下形成多边形结构。     

Effect of Nb Content on Solidification Characteristics and Microsegregation in Cast Ti-48Al-xNb Alloys

Microstructural evolution in nonequihbrium solidification of Ti-48Al-xNb alloys with Nb contents ranging from2 to 8 at%has been studied by containerless electromagnetic levitation.Levitated drops of controlled undercooling were quenched onto chill copper substrates and subjected to phase and microstructure analysis.With increasing Nb content,the solidification path changes gradually from hyperperitectic solidification to hypoperitectic solidification and both solidification segregation(S-segregation) and β-solidification gradually increase.A transition from typical hypoperitectic solidification to a sole solidification of the β phase beyond a critical undercooling is revealed for the Ti-48Al-8Nb hypoperitectic alloy.For the Ti-48Al-2Nb alloy,the morphologies of the primary β dendrites are not observed.With increasing undercooling,the coarsening of the lamellar colonies occurs,which can be attributed to the transition of the primary β dendritic morphology.Furthermore,the solute concentration profiles for the final solidification microstructure are obtained to examine the segregation behaviors of alloying elements.With increasing Nb content,the undercooling eliminating S-segregation gradually increases.     

Preparation and Characterization of CuFe Alloy Ribbons

首先采用高频感应熔炼法制备不同Fe含量的CuFe母合金,在对其组织与性能研究基础上采用单辊快速凝固甩带法制备了合金CuFe合金薄带,对不同成分的CuFe合金薄带相结构、组织进行分析表征。结果表明,Fe 含量在2%~10% (质量分数) 的范围内,随着Fe含量增加,合金的微观组织中富Fe枝晶数量增多且发生粗化。CuFe母合金的电导率随Fe含量增加逐渐降低,而硬度随之增大。Fe含量为 8%的 CuFe 合金组织中 Cu 基体的显微硬度较高。CuFe合金薄带组织中晶粒非常细小,从辊面到自由面由于凝固速度的差异,合金薄带组织中晶粒逐渐变粗。对 CuFe合金薄带进行XRD分析,未发现Fe的衍射峰,仅有Cu的衍射峰;同时发现随着Fe含量的增加,Cu的衍射峰逐渐降低并且变宽,并向低角度偏移,同时Cu (220)点阵常数增大,结合Cu-6.0%Fe的SEM分析,表明Fe固溶入Cu中,形成了CuFe固溶体     

AZ91D镁合金挤压铸造组织与性能的研究

采用间接式挤压铸造成形工艺,研究了AZ91D镁合金的挤压铸造组织和力学性能。试验结果表明,由于压力损失和铸件壁厚的影响,导致铸件不同部位的凝固组织和力学性能不同。挤压铸造镁合金组织中初生α-Mg相晶粒平均尺寸为25~30μm左右,抗拉强度和伸长率分别为220MPa和2.5%;不但晶粒尺寸比半固态流变压铸成形的细小,而且其力学性能也更高。     

稀土Y、Ce和Si对AZ91镁合金铸态组织的影响

研究了稀土Y、Ce和Si的综合作用对AZ91镁合金铸态组织的影响,结果表明,稀土Y、Ce和Si的综合作用,可以显著地细化-αMg相基体晶粒,并使-βMg17Al12相数量减少,以球块状弥散分布;还可以明显地细化Mg2Si相,促进Mg2Si相以短棒状弥散分布。     

Ti-Ni-Cu形状记忆合金急冷条带的显微组织

研究了Ti51.7Ni24.5Cu23.8形状记忆合金条带急冷态和退火态下的组织变化。结果表明,急冷态组织主要为非晶态,同时含有部分晶化相B2和B19。B19马氏体变体形貌多样,呈针状、条状、粗片状及钩状。急冷条带在5℃/min的连续加热下,晶化开始温度为436℃。利用Kissinger方法确定其晶化激活能为444.7kJ/mol。条带经400℃低温退火后晶相主要为单变体B19,部分晶粒内部马氏体双变体自协作成垂直关系。马氏体在晶界处形核并向晶内生长,急冷态下的钩状马氏体变体经退火后消失。