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残余应力研究现状及在镁合金中的应用前景

廖洪彬 , 李兴刚 , 马鸣龙 , 李永军 , 石国梁 , 张奎 , 张凤岗 , 曹忠 , 王强 , 黎朝晖

综述了残余应力研究现状；分析了残余应力产生的原因；总结了残余应力的各种测试手段和消除方法,并比较了它们的优缺点；展望了镁合金中残余应力的研究和发展方向.

关于镁合金中长周期有序结构的研究综述

蒲治军 , 陈东杰 , 张奎 , 李兴刚 , 李永军 , 马鸣龙 , 石国梁 , 袁家伟 , 李蒙

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.07.012

系统地介绍了6H、10H、14H、18R、24R型LPSO结构的原子堆垛和RE、Zn的占位特点,探讨了LPSO结构的形成条件和形成机制,分析了含LPSO结构相合金的组织演变过程并概述了组织演变方面最新的研究成果,总结了含LPSO结构相镁合金的室温和高温性能的研究现状,最后对该类合金未来的研究方向进行了展望.

关键词: 镁合金 , 长周期有序结构 , 组织演变

Corrosion behavior of extrusion, under-aged, peaked-aged and over-aged WE93 alloys in NaHSO3 solutions

蒋全通 , 马鸣龙 , 张奎 , 李兴刚 , 李永军 , 石国梁 , 袁家伟

稀土学报(英文版) doi:10.1016/S1002-0721(14)60199-X

关键词:

稀土镁合金沉淀析出行为研究进展

李婷 , 杜志伟 , 张奎 , 李兴刚 , 李永军 , 马鸣龙 , 石国梁

材料导报

概述了稀土镁合金(Mg-RE)沉淀析出行为的研究进展.根据析出序列的不同将稀土镁合金分为Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Nd及Mg-MM四种类型,对不同类型Mg-RE的沉淀析出序列及析出相的形貌、晶体学特征参数、转变动力学机制和沉淀强化行为做了较为详尽的综述.此外还指出了Mg-RE沉淀析出行为研究中存在的不足,并展望了其发展前景及今后的研究方向.

关键词: 稀土镁合金 , 析出序列 , 晶体结构 , 沉淀强化

Mg-6wt％Zn-1wt％Mn合金中的析出相演变

石国梁 , 张丁非 , 赵霞兵 , 张奎 , 李兴刚 , 李永军 , 马鸣龙

稀有金属材料与工程

通过透射电子显微技术(TEM)研究了Mg-6 wt％Zn-1 wt％Mn (ZM61)合金在单级和双级时效过程中过渡相β1'和β2'的演变规律以及β1'杆状相在α-Mn颗粒上异质形核的原因.ZM61合金在不同温度的硬化曲线(130、160、180、200、230℃)均表明:与单级时效相比,双级时效的硬化效果更好同时硬化速率更快.由于β1'杆状相的表面能和形核能垒均小于β2'盘状相,因此,峰时效之前主要发生β1'杆状相的快速形核和伸长;β1'杆状相体积分数的增加在带来硬度增加的同时也提升了体系的应变能,β2'盘状相取代β1'杆状相可以释放这一累积的应变能,因而过时效阶段主要发生β2'盘状相对β1'杆状相的逐步取代.ZM61合金在预时效后(90℃/24 h),组织中存在高弥散度的G.P.区(～10 nm),它们可以作为第二级时效过程中β1'杆状相的形核核心,从而大幅提升了杆状相的弥散度.由于β1杆状相在α-Mn颗粒上异质形核可以形成β1'/α-Mn共格界面,取代之前的非共格的α-Mn/α-Mg界面,从而有效降低了体系的界面能,因此时效态组织中普遍存在β1'杆状相在α-Mn颗粒上异质形核的现象.

关键词: ZM61镁合金 , 析出相演变 , 双级时效 , α-Mn , 异质形核

Zn含量及热处理对Mg-Zn-Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响

张丁非 , 赵霞兵 , 石国梁 , 齐福刚

稀有金属材料与工程

研究了Zn含量和热处理工艺对挤雎态Mg-x%Zn-1%Mn(x=4,5,6,7,8,9,质量分数)镁合金组织和力学性能的作用规律.结果表明:Zn含量增加,挤压时动态再结晶趋于完全且小晶粒容易长大,同时第二相流线亦随之增加并阻碍其长大;再结晶晶粒在固溶过程中会长大,但Zn含量越高长大越困难,最终其晶粒更细小.通过透射电子显微镜(TEM)研究发现,时效态合金中主要存在2种亚稳相,即:长轴沿[0001]α的杆状相(β1'相)和(0001)α上的盘状相(β2'相),它们与基体之间存在共格或半共格界面,杆状β1'相对位错运动的阻碍更加强烈;根据X射线衍射(XRD)的分析结果,可知2种相都是具有Laves结构的MgZn2相.双级时效处理在低温预时效阶段从过饱和固溶体析出G.P.区,为第二级时效提供形核核心,从而细化了β1'和β2'相,增加了其弥散度.高Zn含量合金在180℃时效16 h后发生了过时效,通过消耗β1'和β2',而形成了大块的Mg-Zn化合物.在时效态组织中,Mn以杆状析出,可以作为β1'和β2'相的形核核心,使二者发生粗化.挤压态合金的力学性能对Zn含量的变化不敏感;时效态合金的强度随Zn含量的增加呈抛物线增加,当Zn含量大于6%时,强度增加缓慢,延伸率急剧降低,这与高锌合金容易过时效且存在残余流线有关.故含6%Zn合金具有最佳的力学性能.

关键词: Mg-Zn-Mn合金 , Zn含量 , 显微组织 , 析出相 , 力学性能

Mg-6Zn-1Mn镁合金中MgZn相析出的热力学计算

石国梁 , 张丁非 , 戴庆伟 , 刘渝萍

稀有金属材料与工程

以Miedema生成热模型和Toop模型为基础,参考三元合金溶体中金属间化合物析出行为的热力学模型,计算Mg-6Zn-1Mn(质量分数,下同)三元合金体系中Mg和Zn的活度,进而求出重要强化相MgZn析出反应的Gibbs自由能变化与温度的关系,并得出其析出温度为580 K.MgZn析出温度的计算结果与该合金所取均匀化处理温度相符,并得到了热分析实验的进一步验证.

关键词: ZM61镁合金 , Miedema生成热模型 , Toop模型 , MgZn化合物

挤压和热处理对ZM61镁合金组织和性能的影响

张丁非 , 赵霞兵 , 石国梁 , 齐福刚

中国有色金属学报

研究均匀化、挤压以及热处理对Mg-5.77％Zn-0.94％Mn(ZM61)(质量分数)镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:ZM61铸态组织呈枝晶结构,枝晶间网状的和枝晶内颗粒状的金属间化合物为Mg7Zn3;经(330℃,8 h)+(420℃,2 h)的两级均匀化处理后,化合物绝大部分溶解于基体；两级均匀化处理可大幅降低合金的挤压温度(降低幅度30℃)、减少挤压态组织中的残余流线、提高挤压态合金的伸长率、缩短固溶时间,但并未明显细化挤压态合金的晶粒;对于可时效强化的ZM61变形镁合金来说,晶粒大小对其力学性能的影响不大,起主要强化作用的是时效析出相的类型、尺寸和弥散程度；ZM61在时效过程中主要析出沿[0001 ]α-Mg的β'1杆状相和平行于(0001)α-Mg的β'2盘状相的析出相,其中β'1杆状相为起主要强化作用的析出相.

关键词: Mg-5.77％Zn-0.94％Mn(ZM61)合金 , 均匀化 , 挤压 , 固溶处理 , 时效 , 析出相

变形孪生对“多向锻造+挤压+冷压”技术制备大截面(290mm×230mm) Mg-8Al-1Zn合金挤压棒材力学性能和β相析出的影响

石国梁 , 张奎 , 李兴刚 , 李永军 , 马鸣龙 , 袁家伟

稀有金属材料与工程

采用“多向锻造+挤压+在线水冷”技术制备出截面尺寸为290mm×230mm的Mg-8Al-1Zn (AZ80,质量分数,％)合金棒材,沿横截面的230mm方向(ND)对棒材进行冷压缩,压下量约为20 mm,冷压缩导致横截面心部(C)产生大量变形孪晶,而表层(O)的孪晶较少.研究了形变孪生对力学性能和析出反应的影响.沿挤压方向(ED)、截面的290mm方向(TD)和ND 3个方向从C和O切取拉伸试样.测试结果表明:棒材的室温力学性能存在显著的各向异性和表里不一致性.挤压材的O沿ED (ED-O)具有最高的强度,其性能为:RP0.2、Rm和A分别为295MPa、401MPa和10％,而C沿ND (ND-C)具有最低的强度,其性能为:RPo.2、Rm和A分别为164MPa、273MPa和7％.织构是导致各向异性和表里不一致性的主要原因,而变形孪生对织构有重要影响.冷压缩之前,C存在2种取向,即:[0001]Mg∥TD和[0001]ug∥ND;冷压缩后,O的织构几乎没有变化,而变形孪晶导致C的织构发生重大转变,[0001]Mg∥TD取向被大幅弱化,而[0001]Mg～//ND取向被大幅加强.合金155℃/7 h时效后,变形孪晶内析出了β连续析出相,这些孪晶内的β析出相比层片状β非连续析出相更加细小弥散.

关键词: 镁合金 , 挤压 , 孪生 , 力学性能 , 织构 , 析出反应