Al含量对含稀土AZ系镁合金组织及性能的影响

以含稀土AZ系镁合金为基,制备了铝含量分别为5%、7%、9%的合金试样,并对其进行435 ℃×24 h固溶+200 ℃×24 h时效处理,对试样的铸态、固溶态和时效态的显微组织进行了观察,随后测定了试样时效后的力学性能以及耐蚀性能。结果表明,铸态镁合金组织主要为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂+Al₁₁(La,Ce)₃和(La,Ce)Al₄;随着Al含量的增加,β-Mg₁₇Al₁₂和稀土化合物相增多,晶粒细化。固溶处理后,组织中的β-Mg₁₇Al₁₂相会逐渐溶解,随着Al含量的增多,溶解将会不完全,未溶的强化相β-Mg₁₇Al₁₂和稀土化合物相弥散分布在晶界及其附近处。时效处理后,随着Al含量的增加,组织中继续析出的β-Mg₁₇Al₁₂相增多,稀土化合物相尺寸细化。随着Al元素的增多,试样的抗拉强度和硬度逐渐增大,塑韧性则愈来愈差,耐腐蚀性越来越好。     

La-Ce混合稀土对AZ91D合金组织和性能的影响

以AZ91D镁合金作为研究对象,探究了La-Ce混合稀土含量对其组织性能的影响。结果表明:在AZ91D镁合金中加入混合稀土La-Ce后,铸态组织为网状β-Mg₁₇Al₁₂相及少量杆状稀土化合物。且随着稀土含量增多,β-Mg₁₇Al₁₂和杆状稀土化合物被细化。经固溶时效处理后,随稀土含量增加,试验合金伸长率增大,硬度和抗拉强度均先增后降,稀土含量为2.38%时,合金力学性能最佳。     

热处理对Mg-Zn-Zr-Y合金组织及性能的影响

为解决因残余应力、组织不均匀性、成分偏析所造成的铸态Mg-3Zn-0.8Zr-1Y(mass%)合金性能不佳的问题，对其进行了固溶和时效处理，研究了热处理工艺对其显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：Mg-3Zn-0.8Zr-1Y合金的最优热处理工艺是480℃均匀化退火12 h后520℃固溶处理12 h,最后在170℃时效24 h。均匀化退火处理缓解了铸态合金中的偏析现象，固溶处理使铸态合金中的W(Mg₃Y₂Zn₃)相基本融入α-Mg基体中形成过饱和固溶体，时效后组织中析出细小且弥散分布的纳米级短杆状Mg₂Zn₃和颗粒状Mg₄Zn₇第二相。与铸态合金相比，经最优工艺处理后合金的硬度、极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升到83.4 HV、204 MPa、139 MPa和12.5%,自腐蚀电位提高到-1.793 V(vs.SCE)、腐蚀电流密度降低到59.64μA/cm²,腐蚀速率降低到1.36 mm/y...     

固溶处理冷却介质温度对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金时效组织及硬度的影响

以高稀土含量Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金为研究对象,利用SEM、EBSD和硬度等测试方法,研究不同固溶处理参数下,固溶处理冷却介质温度对合金时效组织和硬度的影响规律。试验结果表明,合金在520 ℃×24 h固溶处理条件下,其冷却介质温度对硬度及组织的影响最为显著,随着固溶冷却介质温度降低,硬度值逐渐增大。同时,固溶冷却介质温度越低,点状Mg₅(Gd,Y)相和片层相在时效中析出的数量越多。当固溶冷却介质温度较高时,时效过程中则以针状Mg₅(Gd,Y)相析出为主且层错相析出较少。此外,由于在低温或短时固溶处理下,合金的晶粒尺寸变化较小,在后续时效过程中细晶强化作用高于析出强化,所以合金的固溶冷却介质温度对时效组织及硬度影响较弱。     

半固态挤压铸造A356合金在热处理过程中的组织和性能演化

半固态挤压铸造的A356合金首先在540℃下进行固溶处理,随着固溶温度升高,Mg和Si原子逐渐溶解于基体中,并产生了固溶强化作用。抗拉强度、延伸率和硬度在固溶6 h达到峰值,之后合金力学性能随固溶时间延长而下降。在固溶处理之后合金在180℃下进行了不同时间的时效处理。随着时效时间延长,Mg₂Si相逐渐在基体中析出,析出相显著球化细化,尺寸约为2μm。经过对合金组织和力学性能的分析,半固态挤压铸造A356合金的最佳热处理制度为:540℃固溶6h,180℃时效4h。经过固溶和时效处理后的合金抗拉强度达到336 MPa,延伸率达到6.9%,硬度达到1240 MPa,相较于热处理前的性能提升了106.7%。     

热处理对Mg-Nd-Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和硬度测试等手段,研究了固溶和时效热处理对Mg-Nd-Zr合金组织和性能的影响。结果表明,合金经460~520℃固溶处理后,随着固溶温度的升高和保温时间的延长,铸态组织中晶界上的化合物逐渐溶解,当固溶温度过高和保温时间过长时,晶粒长大。合金经490℃×8h固溶处理后时效,随着时效时间的延长,固溶时残留的第二相逐渐溶解,均匀析出第二相,合金硬度逐渐增大,达到峰值后进入过时效阶段,析出的第二相变大,硬度值下降。Mg-Nd-Zr合金的最佳热处理工艺为经490℃×8h固溶处理后,进行225℃×4h时效。     

时效过程中ω相辅助α相形核及α相对Ti-1300合金力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和显微硬度仪等技术对Ti-1300合金不同热处理工艺的试样进行了观察与表征,研究Ti-1300合金的ω相对时效过程中β→α相转变及微观组织与力学性能的影响。结果表明:固溶处理的试样以4℃/min的速率加热到350℃保温10 min,随后加热到500℃保温4 h,析出α相的平均尺寸(长度)为54 nm;而直接在500℃保温4 h析出α相的平均尺寸(长度)为202 nm。将固溶后的试样随炉加热(4℃/min)到350℃,b相中只有ω相析出;加热到400℃时,在组织中发现了α相依附ω相形核现象,加热到500℃保温4h时,ω相消失,合金获得极为细小均匀的a相。时效过程中析出的α相对合金的硬化作用比ω相的更为显著。     

固溶处理对7021铝合金组织与性能的影响

采用金相观察、力学性能测试等方法,研究了固溶处理对7021铝合金板材显微组织与力学性能的影响。结果表明,随固溶温度的升高和保温时间的延长,合金的未溶相逐步溶入基体,经120℃×24h人工时效后,合金强度逐渐提高,380℃×40min固溶时合金强度最高。而随着固溶温度进一步升高或固溶时间不断延长,合金中纤维状组织发生再结晶,晶粒不断长大,合金强度降低,伸长率提高。7021铝合金的最佳固溶处理工艺为380℃下保温40min。     

双时效对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶、固溶后单时效以及固溶后双时效处理对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金组织和力学性能的影响。结果表明,820℃下固溶0.5 h后,合金中的α相完全溶解;单/双时效合金的硬度均随时效时间增加先升高后降低;合金经300℃/8 h+500℃/8 h双时效处理后可达到4580 MPa的峰值硬度(HV),1462 MPa抗拉强度以及3.4%延伸率,其强度比原始合金高6%,也高于单时效合金。界面能计算结果表明ω相使α相形核的阻力降低50%,促进了α相的析出并细化α板条,从而提升合金的硬度,强度及塑性。     

固溶处理对高纯Al-Cu-Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、DSC差热分析、室温拉伸、硬度测试等手段,研究了固溶处理对高纯Al-Cu-Mg合金轧制态板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度升高和固溶时间延长,合金基体内未溶残留相逐渐减少,自然时效T4状态材料的屈服强度、抗拉强度逐渐升高,伸长率呈上升趋势。合金在505℃固溶保温1 h后的抗拉强度和屈服强度分别达到466 N/mm2、298 N/mm2,伸长率达到21.1%。合金在500℃固溶保温20 min时出现硬度峰值,为136 HV。     

均匀化处理对挤压态Al-4Si(-0.2Er)合金显微组织及性能的影响

为改变Al-Si合金中第二相的尺寸、形貌及分布,改善合金的电学和力学性能,选用稀土元素Er作为合金化元素,制备了Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金,探究了稀土Er及均匀化处理对挤压态Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金显微组织及电学、力学性能的影响。结果表明:稀土Er有利于促进固溶态Si的析出且形成新相ErSi₂,增加了合金中第二相数量,弥散强化效果明显,提高了合金的力学性能,且导电率保持稳定。均匀化处理工艺为540 ℃×1 h炉冷的Al-4Si-0.2Er合金综合性能较强,均匀化处理促进了第二相的析出,同时减小了第二相尺寸,使其以颗粒状弥散分布,Al-4Si-0.2Er合金的导电率由挤压态的51.61%IACS提高至56.44%IACS,提高了9.4%,炉冷过程导致了合金的力学性能略有下降,抗拉强度为87.80 MPa,伸长率为35.9%,硬度为36.00 HV0.3。     

稀土镧对Al-0.6Mg-0.7Si-0.2Mn汽车板材机械及腐蚀性能的影响

采用SEM、OM、拉伸试验（常温/高温）、弯曲试验和晶间腐蚀试验等测试方法,对添加不同含量稀土元素镧的Al-Mg-Si-Mn合金组织、机械性能及耐腐蚀性能等进行研究,分析稀土元素镧对合金机械和腐蚀性能的影响。结果表明,随La元素的添加,合金的铸态组织逐渐细化,第二相形貌得到了改善,同时减薄了该合金型材粗晶区厚度,提高了Al-Mg-Si-Mn合金的机械性能和耐腐蚀性能。当La添加量为0.2 wt.%时,晶粒细化效果最好,型材粗晶区最薄;La含量大于0.2 wt.%时,过量的La形成的初生相与合金晶粒细化剂中的Ti相互作用,减少了异质形核核心的数量,导致晶粒粗化现象,恶化合金的机械性能和耐腐蚀性能。     

稀土Y和Nd对ZM5合金组织和性能的影响

以ZM5镁合金为基体材料，应用铸造方法制备了4种不同稀土含量和比例的稀土镁合金。考察分析了稀土Y和Nd对ZM5合金组织结构、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明，铸态合金中出现了新相Ti2Mg3Al3，它对于减少晶界处第二相的析出有积极作用。ZM5合金的组织结构、力学性能和腐蚀性能随稀土Y和Nd的比例不同而有比较大的差异，在所有考察的ZM5合金中，添加2％Y和1％Nd稀土的合金综合效果最好。     

微合金化元素Zr对5083铝合金组织和性能的影响

在实验室中用井式坩埚炉熔炼铸造了5083和5083+0.1Zr两种铝合金,轧制后在100～450℃范围内退火。通过金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜、电子万能试验机、透射电镜对合金的铸态组织、板材纤维组织、力学性能、耐蚀性能、第二相粒子成分进行了分析,研究了微量元素Zr对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,添加微量元素Zr能够细化合金组织,与未添加Zr相比,添加0.1Zr的5083合金的铸态晶粒尺寸从123μm降至73μm,并使第二相粒子Al₆Mn(Fe)尺寸变小;同时使晶间腐蚀坑变小,合金耐蚀性得到提高。添加微量元素Zr还能抑制合金板材再结晶,300℃退火1 h无明显再结晶现象;尤其是5083+0.1Zr合金经250℃退火1 h,抗拉强度为389.50 MPa,屈服强度为215.62 MPa,伸长率为18.2%,仍完全满足使用要求。     

稀土元素Dy对Mg-2Zn-0.5Zr生物镁合金组织与性能的影响

通过拉伸试验、浸泡实验、电化学测试、扫描电镜(SEM)以及光学显微镜(OM)等方法研究了Dy含量对Mg-2Zn-0.5Zr-xDy生物镁合金微观组织、耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果表明:随Dy含量的增加,合金的晶粒尺寸逐渐变小,第二相逐渐增多且主要沿晶界分布,合金的平均腐蚀速率先降低后升高,合金的力学性能先升高后降低;当Dy含量为1.5 mass%时,合金的耐蚀性能和综合力学性能均最好,平均腐蚀速率从未添加稀土元素时的1.28 mm/a降为0.92 mm/a,抗拉强度和伸长率分别为154 MPa和8.6%。     

A High-Strength and Biodegradable Zn–Mg Alloy with Refined Ternary Eutectic Structure Processed by ECAP

In this study, the microstructure, mechanical properties and corrosion behaviors of a Zn–1.6 Mg(wt%) alloy during multipass rotary die equal channel angle pressing(RD-ECAP) processing at 150 °C were systematically investigated. The results indicated that a Zn + Mg_2 Zn_(11) + MgZn_2 ternary eutectic structure was formed in as-cast Zn–Mg alloy. After ECAP, the primary Zn matrix turned to fine dynamic recrystallization(DRX) grains, and the network-shaped eutectic structure was crushed into fine particles and blended with DRX grains. Owing to the refined microstructure, dispersed eutectic structure and dynamically precipitated precipitates, the 8 p-ECAP alloy possessed the optimal mechanical properties with ultimate tensile strength of 474 MPa and elongation of 7%. Moreover, the electrochemical results showed that the ECAP alloys exhibited similar corrosion rates with that of as-cast alloys in simulated body fluid, which suggests that a high-strength Zn–Mg alloy was successfully developed without sacrifice of the corrosion resistance.     

硅含量对一种耐蚀合金组织与耐蚀性能的影响

设计并熔炼了不同硅含量的三种耐磨耐蚀合金30Ni-35Cr-6.5Mo-1Nb-0.25N-xSi(x=1、2、3)-Fe,分别命名为1Si、2Si、3Si合金,利用SEM、XRD、硬度测试以及电化学测试研究了三种合金的组织和性能。结果表明,三种合金均为双相结构,两相分别为γ相和σ-Cr₁₃Ni₅Si₂相,且随着硅含量的增加,σ-Cr₁₃Ni₅Si₂相所占的比例逐渐增加,合金的洛氏硬度也逐渐增大。动电位极化曲线以及电化学阻抗谱结果表明,3Si合金在10%H₂SO₄溶液中的耐蚀效果最优,而1Si合金的耐蚀性最差。合金硬度和耐蚀能力的提高主要得益于合金中σ相比例的增大。     

富Y重稀土对ZM5合金组织和性能影响的研究

以ZM5镁合金为基体材料，以富Y重稀土为添加原料，应用铸造方法制备了稀土镁合金。利用光学金相显微镜（OM）、X衍射分析、拉伸试验和腐蚀试验等方法，考察分析了稀土Y对ZM5合金铸造组织结构、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明，铸态合金中出现了新相Al3La、MgY，它对于减少晶界处第2相的析出、晶粒的细化以及力学性能的提高起着积极作用。同时，稀土的加入明显地改善了合金的腐蚀性能。