LPSO结构增强Mg100-3xY2xZnx合金的显微组织与力学性能研究

本文通过 XRD、OM、SEM、TEM 和万能拉伸试验机系统地研究了铸态与挤压态 Mg_100-3xY_2xZn_x(x=0.5,1,2;at%)合金的显微组织与力学性能。结果发现,铸态与挤压态合金均由 α-Mg 基体和 LPSO 相组成,且同时增加 Y 和 Zn 元素不仅可以促进铸态合金中 18R-LPSO 相的形成,还能够有效促进挤压态合金中 14H-LPSO相的动态析出。其次,挤压态 Mg_100-3xY_2xZn_x合金基体均由再结晶与未再结晶双峰组织组成,且 18R 与 14H-LPSO相沿挤压方向呈现条带状分布。与此同时,18R-LPSO 相体积分数的增加严重阻碍了动态再结晶的形成与长大。此外,随着 Y 和 Zn 元素的同时增加,铸态与挤压态合金的强度不断降低而塑性逐渐增加,最后使得挤压态 Mg_98.5Y₁Zn_0.5合金表现出较高的塑性(伸长率达 35.1 %),而 Mg₉₄     

挤压Mg-Y-Ni-Co合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能试验机,研究了挤压Mg-2.19Y-0.66Ni-0.76Co(摩尔分数,%)合金板材的显微组织和力学性能。结果表明：铸态合金主要由α-Mg基体、晶内14H-LPSO相、分布在晶界的18R-LPSO、Mg Y(Co,Ni)₄及少量弥散的富Y相组成。均匀化过程中合金发生由晶界的18R-LPSO相向晶内的14H-LPSO相的相转变。挤压后合金发生动态再结晶,晶粒显著细化,并形成弱的基面织构,第二相碎化并沿挤压方向分布。拉伸测试结果显示,挤压合金表现出优异的强塑性匹配,其室温的屈服强度(σ_TYS)、极限抗拉强度(σ_UTS)和断裂伸长率(ε)分别为277.2 MPa、199.3 MPa和32.77%。该合金表现出良好的强度和塑性平衡(采用极限抗拉强度断裂伸长率的乘积值表达塑性：σ_UTS×ε=9.08 GPa·%),其室温下高的拉伸强度主要是由于晶粒细化和LPSO相强化,而良好的延展性主要归因于晶粒细化和织...     

挤压和时效态Mg-Y-Cu合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计和万能试验机,研究了挤压和时效态Mg-6.8Y-2.5Cu(质量分数,％)合金的显微组织和力学性能.结果表明:挤压合金主要由α-Mg基体、沿挤压方向分布的片层状和块状18R类型的长周期堆垛有序相(18R-LPS...     

热处理对Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等研究了不同热处理状态下Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的物相、显微组织和力学性能.结果 表明:铸态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg5(Gd,Zn)、Mg5Gd以及Mg10ZnGd(18R-LPSO)相构成.固溶处理后,LPSO...     

超声处理对Mg-5Zn-2Er合金组织及力学性能的影响(英文)

研究超声处理对Mg-5Zn-2Er镁合金显微组织及室温、高温力学性能的影响规律。利用光学显微镜、扫描电镜和MTS材料试验机等研究不同样品的显微组织及其室温、高温力学性能。结果表明:超声处理后镁合金的组织和力学性能均得到了改善;获得最优镁合金材料组织和性能时超声处理的工艺为:超声处理功率600W,超声处理时间100s。超声处理在熔体中引起的空化和声流效应对细化镁合金的组织并提高其力学性能起到了主要作用。     

Li对快速凝固Mg96.5Gd2.5Zn1合金微观组织和力学性能的影响

本文考察了快速凝固条件下不同含量Li元素添加对长周期有序结构相增强Mg-Gd-Zn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Li元素的添加,铸态合金中Gd、Zn溶质原子在镁基体晶粒中的过饱和度降低、(Mg,Zn)₃Gd晶界析出相增加、镁基体晶粒尺寸减小。而固溶处理后,随着Li含量的增加,合金中14H型长周期堆垛有序结构相(LPSO)的形成受到抑制,同时纳米/亚微米(Mg,Zn)₃Gd颗粒相大量析出,当Li为7.6at. %时合金中无LPSO形成。经热挤压变形后,合金中块状14H相发生扭着分层开裂、层片状14H相发生不同程度溶解、(Mg,Zn)₃Gd相破碎细化、基体发生不同程度再结晶;不加Li的Mg_96.5Gd_2.5Zn₁表现出最佳的力学性能(UTS=325,δ=9.5%),而含Li合金则随Li含量的增加,力学性能逐步下降。合金在不同条件下的组织转变机理及力学行为变化被进行了分析。     

铸态Mg-9Gd-1.5Zn-xAl合金的显微组织和力学性能

采用铸造法制备了Mg-9Gd-1.5Zn-xAl(x=0、0.3、0.8和1.3 mass%)合金,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜等研究了不同Al含量对Mg-9Gd-1.5Zn合金物相和显微组织的影响,并采用电子拉伸试验机测试了室温下4种合金的力学性能。结果表明：铸态Mg-9Gd-1.5Zn合金的组织由α-Mg基体和沿晶界分布的Mg₅Gd和(Mg, Zn)₃Gd相组成,加入Al元素后,合金组织中Mg₅Gd相逐渐减少,并产生了新相Al₂Gd、Al₁₁Gd₃和LPSO(Mg₁₂Gd(Al, Zn))。Al元素促进了有效异质形颗粒(Al₂Gd)的产生,抑制了晶粒长大,合金的组织明显细化,起到了细晶强化的效果。当Al添加量为0.8%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为192.2 MPa、154.8 MPa和16.6%,与不含Al的Mg-9Gd-1.5Zn合金相比,分别提升了47.1%、64.8%和121.3...     

Zn元素对Mg-7Y-3Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响(英文)

研究添加Zn元素对铸造Mg-7Y-3Sm-0.5Zr合金的显微观组织和力学性能的影响。蠕变测试的温度范围为200-300 °C,应力范围为50-120 MPa。在本研究的蠕变测试条件下,合金的蠕变激活能为156-221kJ/mol。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察合金在蠕变过程中显微组织的演化。结果表明:尽管合金在250 °C以下有着相似的蠕变行为,仅添加1%的Zn元素就能使合金在300 °C和50MPa蠕变条件下的蠕变寿命从52.2h提高到152.8h,表明Zn元素能够提高合金的高温抗蠕变性能。加入Zn元素后,合金中形成的高温稳定相和片层状结构相是合金高温抗蠕变性能提高的根本原因。     

Ti对FeCrMnNi合金显微组织和力学性能的影响

采用非自耗真空电弧炉制备FeCrMnNiTix(x=0, 0.5, 1.0)高熵合金,利用扫描电镜(SEM)和力学万能试验机研究了微观组织和力学性能的关系。结果表明, FeCrMnNiTix(x=0, 0.5, 1.0)高熵合金主要以树枝状晶组织存在;在枝晶区域内部,随着Ti元素的增加,合金中的δ相和Laves相均有所增加,使得合金具有较大的脆性,在冲击下容易发生断裂;FeCrMnNiTi0.5合金的硬度为91.5 HRB,明显高于FeCrMnNi合金的硬度(30.3 HRB)。不含Ti的FeCrMnNi合金的抗拉强度为528.2 MPa,屈服强度为120.8 MPa;随着Ti含量的增加,合金拉伸性能变差。     

稀土Y元素对铸态镁合金组织与力学性能的影响

采用熔炼工艺制备了Mg-2.0Zn-0.2Ca与Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金,研究了两种合金的铸态组织及力学性能。结果表明,Y元素的添加细化了Mg-2.0Zn-0.2C合金的铸态组织。Mg-2.0Zn-0.2Ca合金主要由α-Mg与少量Mg₇Zn₃相组成,添加2wt%的Y后,改变了Zn在Mg基体中的固溶度,降低了其固溶强化效果,同时组织中形成了I相和W相。添加Y元素后,合金的规定塑性延伸强度升高,从41.0 MPa升高到50.6 MPa;伸长率降低,从12.6%降低到4.0%。     

超声功率对Mg-3Re-3Zn-0.7Y合金组织和力学性能的影响

如果在铸造过程能够细化含有稀土元素的金属间化合物,那么稀土镁合金在耐热应用方面将具有巨大的潜力。本文研究了半固态制浆过程中不同超声功率的超声振动对Mg-3RE-3Zn-0.7Y合金半固态微观组织以及铸态试样力学性能的影响。试验对液相线以上20~40癈镁合金熔体分别施加超声功率为800W至1200W的超声振动,振动时间为90s,结束超声振动温度为液相线以下10℃左右。结果表明,超声振动可以制备出组织中具有细小圆整的初生α-Mg相的优良半固态浆料,并且经过超声功率为1000W的超声处理后浆料组织中初生α-Mg晶粒的平均晶粒直径和平均形状系数SF分别为55μm和0.63。此外,1000W超声处理的铸件试样比未经超声处理的试样抗拉强度提高了25.2%,伸长率提高了93.5%。可见,声空化效应和声流效应使超声振动成为一种制备具有细小圆整初生晶粒的镁合金半固态浆料的有效途径。     

机械振动对铸造铝合金组织和性能的影响

分析振动方式对ZL101铝合金消失模铸件组织和力学性能的影响。结果表明,机械振动后合金组织明显细化;垂直振动时,合金晶粒尺寸最小,孔隙率最低,抗拉强度最大;ZL101合金垂直振动后,不同厚度处的组织存在较大差别,厚度越大,振动细化效果越显著。     

LPSO堆垛结构转变对挤压态Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y镁合金组织性能的影响

通过改变挤压温度以获得含有不同堆垛结构长周期相(LPSO)的Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y合金,研究LPSO相堆垛结构转变对挤压态合金组织性能的影响规律及其作用机制。结果表明:挤压温度为390℃,合金中有18R和14H 2种堆垛结构的LPSO相,其平均晶粒尺寸为(9.5±3.0)μm,合金的抗拉强度达到280 MPa,延伸率为18.7%;当变形温度达到420℃,合金中18R LPSO相全部转变为14H结构,平均晶粒尺寸大幅细化至(3.1±1.1)μm,合金的抗拉强度和延伸率均得到明显提高,分别达到330 MPa和20.8%;随着挤压温度的进一步提高,合金的平均晶粒尺寸逐渐变大,强度和延伸率开始逐渐降低。由于LPSO相堆垛结构转变和晶粒尺寸变化引起基面织构和柱面织构的强度发生变化,LPSO相形态改变以及晶粒细化是Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y挤压态合金室温力学性能变化的主要因素。     

Effects of yttrium on microstructure and mechanical properties of Mg-6Al magnesium alloy

Since Y has a great solid solubility in magnesium alloys, it helps enhancing the heat-resistant property of magnesium alloys. The effects of Y on microstructures and mechanical properties of Mg-6Al alloy have been studied in this work. The results show that Y addition refines grains of Mg-6Al alloy, and reduces the amount of the Mg 17 Al 12 phase. At the same time, the high melting-point Al 2 Y phase particles are formed. According to the mathematical model of the two-dimensional lattice misfit proposed by Braffit, it is believed that the Al 2 Y particles can serve as the nucleation sites for α-Mg. After T6 treatment, both elongation and ultimate tensile strength of Mg-6Al alloy at the room temperature and high-temperature increased firstly and then decreased, with increasing Y addition. The peak mechanical properties were achieved in the Mg-6Al-1.2Y alloy system. Y addition appears to change the fracture characteristic of Mg-6Al alloy. With 1.2wt%Y, the fracture surface of the alloy showed a lot of dimples and tearing ridges which connected the microscopic dimples and the fracture is mixed fracture of quasi-cleavage and ductile fracture.     

超声振动对CMT电弧增材制造铝合金组织与性能的影响

为减少电弧增材制造铝合金中的气孔及粗大晶粒,采用超声振动辅助CMT电弧增材制造的方法堆焊4043铝合金薄壁件,研究了超声振幅对沉积态材料微观组织及力学性能的影响。研究发现,熔池内部枝晶在超声振动的作用下发生破碎,使得熔池内部液态金属形核率增大,细化晶粒,粗大柱状晶粒也在熔池振动搅拌下转变为细小等轴晶粒。与未使用超声振动辅助的试样相比,平均晶粒尺寸减少了22.5%。同时超声振动引起的空化及声流效应使得试样中气孔尺寸以及数量减小。但随着超声振幅的增加,熔池内部的能量逐渐加大,热输入的增加也使得晶粒发生粗化现象。过大的超声能量破坏了焊缝的结构完整性,导致焊缝内部出现孔洞。施加超声振动试样的抗拉强度较未施加时上升了8.2%~16.3%,且随着超声振幅的增大,抗拉强度及断后伸长率的各向异性逐渐减小。     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

Effect of Y content on microstructure and mechanical properties of 2519 aluminum alloy

The effects of yttrium（Y） content on precipitation hardening, elevated temperature mechanical properties and morphologies of 2519 aluminum alloy were investigated by means of microhardness test, tensile test, optical microscopy（OM）, transmission electron microscopy（TEM） and scanning electron microscopy（SEM）. The results show that the tensile strength increases from 485 MPa to 490 MPa by increasing Y content from 0 to 0.10%（mass fraction） at room temperature, and from 155 MPa to 205 MPa by increasing Y content from 0 to 0.20% at 300 ~C. The high strength of 2519 aluminum alloy is attributed to the high density of fine 0＇ precipitates and intermetallic compound AICuY with high thermal stability. Addition of Y above 0.20% in 2519 aluminum alloy may induce the decrease in the tensile strength both at room temperature （20 ℃） and 300℃.     

Effect of Zn,Cu and Ni addition on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-Dy alloys

This paper presents some research information on the effects of Zn, Cu and Ni on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-2Dy(at.%) alloys. The Mg-2Dy alloy is composed of α-Mg and Mg24Dy5 phases. With the addition of 0.5at.%Zn, 0.5at.%Cu and 0.5at.%Ni, respectively, besides α-Mg, the long period stacking order(LPSO) phases containing Zn, Cu, and Ni precipitated in the α-Mg interdentritic boundary. The addition of Ni effectively refined the dendrite arm spacing. The as-cast Mg-2Dy-0.5Ni alloy exhibited the best tensile strengths and elongation. The better mechanical properties were mainly attributed to small secondry dendrite arm spacing(SDAS) and high volume fraction of LPSO phases.