史菲
,
郭学峰
,
张忠明
材料科学与工艺
采用两种不同冷却方式的普通铸造技术在Mg68Zn28Y4合金中制备了镁合金稳定态二十面体准晶相,分析了冷却速率对准晶相形成、分布、数量和晶粒尺寸的影响.通过扫描电镜、能谱分析仪和透射电子显微分析技术,确定了合金的组织、相成分及准晶相结构.结果表明:Mg68Zn28Y4三元合金在室温冷却过程中,准晶相直接从液相形核、长大;在铸铁模型腔内冷却时,铸件断面的温度梯度小,温度场较为平坦,沿铸型纵横截面准晶相分布均匀、晶粒尺寸约为10～15 μm;在铸铁板表面冷却时,铸件断面的温度梯度较大,导致冷却速率显著影响准晶相的分布、数量及形貌.准晶相的晶粒尺寸为10～60 μm不等,分布由均匀弥散到不均匀散布再到均匀.
关键词:
稀土
,
铸造镁合金
,
冷却速率
,
二十面体准晶
卢庆亮
材料导报
镁及镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一,具有良好的应用前景,然而由于镁合金自身强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等问题,使其作为某些结构件的应用受到限制,为进一步扩大其应用,人们采用了多种方法来提高其综合力学性能.二十面体准晶相(简称Ⅰ-phase)由于其特殊的结构而具有优异的力学性能,如高强度、高硬度等,将Ⅰ-phase作为一种增强相引入到镁合金中可大大提高镁合金的力学性能,为新型镁合金的开发和实际应用提供了一种新途径.本文采用常规铸造法制备了含有粗大网状Ⅰ-phase和α-Mg两相组织的Mg-Zn-Y合金.研究了合金含量及Zn/Y比对Mg-Zn-Y合金显微组织和力学性能的影响,探讨了热处理工艺对合金中相析出行为及Ⅰ-phase热稳定性的影响.以时效处理后的Mg-Zn-Y合金为研究对象,研究了两种塑性变形工艺(常规热挤压和等径角挤压变形)对合金显微组织和力学性能的影响,并对合金的细化机制、断裂行为与强化机制进行了研究.研究结果表明,在Y含量为0.3%～2.0%(at),Zn含量为1.7%～6.0%(at)的富镁Mg-Zn-Y合金中,合金的铸态组织及相组成取决于Zn/Y比和Zn含量,Zn/Y比为6时,合金的铸态组织由α-Mg基体和晶界上富镁相与Ⅰ-phase两相共晶组织组成;在所研究的合金成分范围内,合金中Ⅰ-phase的形成及其体积分数与合金的凝固速度有关,采用快速凝固的方法得到的合金中,由于第二相的形核及长大受到抑制,形成的Ⅰ-phase的体积分数相对于常规铸造工艺下制备的合金中Ⅰ-phase的含量有所减少,同时发现,合金的极限抗拉强度和屈服强度随合金中Ⅰ-phase体积分数的增加而增加,但合金的延伸率略有降低;在400℃、24h的热处理工艺下,Mg95Zn4.3Y0.7合金基体上有球形Ⅰ-phase析出,且析出的Ⅰ-phase在随后的时效处理中表现出热稳定性;在190℃不同时效时间下合金基体中的析出相为密排六方结构的MgZn2相,其析出行为与Mg-Zn二元合金类似.Mg-Zn-Y合金的热挤压结果表明,通过挤压变形可以显著细化合金的晶粒组织,合金的晶粒大小可由变形前的40～60μm减小到8～15μm,在挤压过程中位于晶界的Ⅰ-phase被破碎并较均匀地分布在基体合金中,随着挤压比的增大和挤压温度的降低,晶粒进一步细化,Ⅰ-phase的弥散程度增加.挤压变形可以显著提高Mg-Zn-Y合金的强度、硬度和延伸率;随着挤压比的增大,合金的强度、硬度和延伸率均有所增加;在所研究的3种合金中,Mg95Zn4.3Y0.7合金在523K以25:1的挤压比挤压后,具有较高的力学性能,其极限抗拉强度为287MPa,屈服强度为203MPa,延伸率为14.1%.对于预挤压态Mg-Zn-Y合金的ECAP变形结果表明,ECAP对于预挤压态Mg-Zn-Y合金组织的细化是一个不断加强的过程,1道次ECAP变形后,在一些粗大晶粒之间分布着许多细小的晶粒,随变形道次的增加,原始粗大的晶粒消失,形成均匀细小的等轴晶粒,平均晶粒尺寸为1～3μm,同时在ECAP过程中Ⅰ-phase被破碎并呈弥散分布.ECAP变形1道次可以显著提高Mg-Zn-Y合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率,Mg95Zn4.3Y0.7合金ECAP变形1道次后力学性能指标σb=331MPa,σ0.2=223MPa,δ=19.4%.Mg-Zn-Y合金以A、BA、Bc、C等4种不同工艺路线进行8道次ECAP变形后的显微组织差异不大,均形成细小的等轴晶粒;4种工艺路线在1～8道次的变形过程中,合金的力学性能变化不同,对于路径A和BA,随着变形道次的增加,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率变化幅度不大,对于路径BC和C,变形道次超过4次后,产生的变形织构的弱化作用导致合金的屈服强度迅速降低,但是合金仍保持较高的抗拉强度和延伸率.通过对ECAP变形过程中Mg-Zn-Y合金晶粒细化过程的分析,结合其力学性能的变化得出ECAP变形的细化机制和准晶相强化机制:ECAP对于准晶增强Mg-Zn-Y合金的细化机制主要是基体在不同变形路径下的连续剪切变形机制和准晶粒子对于基体的剪切及钉扎机制;准晶增强Mg-Zn-Y合金ECAP变形过程中存在3种强化机制:细晶强化、第二相粒子强化和位错强化,3种强化机制分别在ECAP变形的不同阶段起主导作用,在共同的强化作用下提高合金的强度.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
二十面体准晶
,
等径角挤压(ECAP)
,
显微组织
,
力学性能
,
强化机制
史菲
,
张文丛
,
李瑛颖
,
郭学峰
,
张忠明
稀土
doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2008.03.010
采用普通凝固技术在Mg68Zn28Y4合金中制备出二十面体稳定准晶相.通过普通光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了合金凝固组织和准晶相的形貌;扫描电镜附带能谱(EDS)确定了准晶相成分;透射电子显微分析技术(TEM)确定了准晶相结构.结果表明,Mg68Zn28Y4三元合金在室温冷却过程中,准晶相优先从液相形核、长大;凝固组织为Mg7Zn3+α-Mg+Mg60Zn30Y10+(包晶组织);Mg60Zn30Y10准晶相微观形貌呈花瓣状、五边形和六边形;准晶晶粒尺寸小于10μm.
关键词:
二十面体准晶
,
镁合金
,
稀土
,
凝固
万迪庆
,
杨根仓
,
周尧和
稀有金属材料与工程
通过常规凝固方法在Mg28Zn2Y三元合金中的富Mg区获得了二十面体稳定准晶相.Mg28Zn2Y三元合金铸态组织中存在a-Mg相,Mg7Zn3相和二十面体准晶相.该合金的准晶形貌有两种:一种为尺寸较大、具有五次对称性的花瓣状;另一种为尺寸稍小、对称性不太明显的团状.五次对称性的花瓣状形貌是二十面体准晶,是按其特有的五次对称轴的择优方向自由生长所致.冷却速率直接影响合金凝固过程中准晶熟化时间.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.端部的分叉容易使得花瓣准晶破碎,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形貌.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
二十面体准晶
,
形貌特征
,
冷却速率
赵占奎
,
姚可夫
,
李建忱
,
蒋青
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.04.005
用快速凝固/粉末冶金法,制备了致密超高强度块体Al90Mn8Ce2合金,其尺寸为直径20 mm、长10 mm.合金的致密度大于99%,合金抗压强度达到895 MPa,压延塑性超过6%.合金获得超高强度主要是由于亚稳态二十面体准晶相在803 K和1.2 GPa条件下仍稳定存在,对α-Al基体起强化作用.
关键词:
超高强度
,
铝基合金
,
粉末冶金
,
强化机制
,
二十面体准晶
童剑
,
黄华
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袁广银
,
丁文江
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00372
通过常规金属型铸造工艺制备准晶相增强的Mg-8Zn-4Al(ZA84)和Mg-8Zn-4Al-0.5Y(ZAY8405)合金,采用Gleeble-1500热模拟试验机在温度230℃和应变速率0.0015-1.5 s-1的条件下,对准晶增强的Mg-Zn-Al-(Y)合金的热压缩变形行为进行了研究.结果表明:ZA84和ZAY8405合金铸态组织主要由二十面体准晶和α-Mg所组成,Y的加入可进一步细化凝固过程中形成的准晶相；Mg-Zn-Al-(Y)合金热变形过程中合金发生典型的动态再结晶,流变应力随应变速率增大而增大,并可通过幂指数模型进行描述,应变速率变化对ZAY8405合金流变应力的影响更大；热变形过程中,准晶可促进Mg-Zn-Al-(Y)合金的动态再结晶,ZAY8405合金中弥散分布的细小准晶以及Y的加入更有利于孪生和动态再结晶的发生.
关键词:
Mg-Zn-Al-(Y)合金
,
二十面体准晶
,
热压缩变形
,
动态再结晶
