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
白雪
,
王星明
,
王志刚
,
储茂友
,
张碧田
,
段华英
,
韩沧
,
孙静
,
赵永成
材料导报
通过制备Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr-xNd(x=0、1、2、3、4)系列合金,研究了稀土元素Nd对Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr合金组织结构和力学性能的影响.通过金相显微镜、扫描电镜、EDS、XRD等手段,观察和分析了合金的微观形貌和组织结构,测量了合金抗拉强度、屈服强度和伸长率等力学性能.结果表明:合金中添加稀土元素Nd后晶粒明显细化,随着Nd元素含量的增加,晶粒细化效果更为明显;通过XRD分析可知,添加Nd元素后,合金中并没有出现新的含Nd的物相;扫描电镜和EDS分析表明,合金中加入的Nd置换了部分Y,形成了Mg3(NdY)2Zn3、Mg3-(NdY)Zn6的相结构,Nd元素对Y的置换主要出现在Mg3(NdY)2 Zn3结构中,在Mg3(NdY)Zn6相结构中出现较少;力学性能测试结果表明,随着Nd含量增多,合金晶粒细化,细晶强化作用明显,合金屈服强度逐渐增大,而抗拉强度和伸长率在Nd含量为3％(质量分数)时达到最大,比未添加Nd元素时提高约25％以上.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
稀土元素Nd
,
微观组织
,
力学性能
杨玲
,
赵宇宏
,
侯华
,
杨晓敏
稀有金属材料与工程
采用常规凝固技术制备了Mg-45Zn-xY(x=1.0,4.0,5.5,8.0,质量分数,％)合金.利用SEM、EDS、OM、TEM、XRD、DSC和硬度测试技术研究了Y对Mg-45Zn-xY系合金组织及性能的影响,同时对准晶相(Ⅰ-phase)的形成机制进行了分析.结果表明:合金组织主要由a-Mg颗粒或枝晶、花瓣状的Mg3Zn6Y准晶相、层片状的(Ⅰ-phase+α-Mg)共晶组织以及Mg7Zn3相组成;准晶相形貌、含量及分布与Y含量密切相关,随着Y含量的增加,花瓣状准晶相含量逐渐增加,当Y含量为5.5％时,花瓣状准晶相含量最多,合金的硬度达到最大值,HB为1557 MPa,当Y含量为8.0％时,合金中的花瓣状准晶相消失;准晶以层片状共晶组织和花瓣状形式存在,花瓣状的特殊形貌是正二十面体沿五次轴方向生长的结果.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
常规凝固
,
准晶
,
微观组织
,
性能
万迪庆
,
李俊杰
,
于田
稀有金属材料与工程
研究了含有LPSO相和Ⅰ相的高阻尼Mg-Zn-Y合金.通过光学显微镜(OP)和SEM电镜观察了高阻尼Mg80Y4Zn16 (at％)合金的显微组织.此外,差热分析(DTA)用来分析其相变.对不同固溶时间(3,6,9 h)的组织演变和阻尼特性进行了详细研究.结果表明,Mg80Y4Zn16合金相的主要成分是a-Mg,Mg1 2ZnY,Mg3Zn6Y及Mg1 0ZnY2相,首次报道了该合金中Ⅰ相和LPSO相共存.该合金的平均阻尼值是0.03,这表明其为高阻尼合金;阻尼是应变振幅依赖型.对合金的高阻尼机制也进行了详细地讨论.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
Ⅰ相
,
LPSO
,
高阻尼
张大华
,
陈体军
,
文九巴
上海金属
doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2009.04.008
采用金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪及电子万能实验机等设备研究了Zn对Mg-xZn- -Y(x=0、1、2、4,质量分数,%)合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着Zn的添加,合金二次相由Mg,:Nd和MgY转变为H相和W相.合金力学性能随Zn加入量的增加而提高,当加入量为2%时合金的力学性能达到最佳:抗拉强度达到207MPa,伸长率达到16.9%.当加入量为4%时综合力学性能则又有所下降.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
Zn含量
,
显微组织
,
力学性能
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
汪煜凡
,
张英波
,
李康宁
,
姚丹丹
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.16.016
研究了在350℃不同挤压比(16、32)下的Mg-6xZn-xY(x=0.5,0.75,1)合金微观组织和室温力学性能.结果表明,当挤压比为32时,合金中第二相体积百分含量较多,平均晶粒尺寸较小.其中,Mg-6Zn-1Y合金在挤压比为16时,α-Mg基体平均晶粒尺寸为14.6 μm,抗拉强度及屈服强度分别为264MPa和169MPa;当挤压比为32时,α-Mg基体平均晶粒尺寸为5.9 μm,抗拉强度和屈服强度达到337 MPa和237 MPa,分别提高了27.7％和40.3％.另外,所有合金经热挤压后都有良好的塑性,室温拉伸断口均呈韧性断裂特征.
关键词:
挤压比
,
Mg-Zn-Y合金
,
显微组织
,
力学性能
李康宁
,
张英波
,
汪煜凡
,
姚丹丹
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160091
为了研究只含准晶相Mg-Zn-Y合金的高温力学性能并获得其较优的加工参数,本文首先制备了含有Ⅰ-Phase的挤压Mg-4.5Zn-0.75Y(原子数分数/％,下同)合金,并在Gleeble-3500热/力模拟实验机上对其高温变形行为进行了研究,实验温度为300、350、400℃,应变速率为0.01、0.1、1 s-1.在此基础上,建立了该合金的流变应力本构方程及DMM加工图,并结合压缩后的显微组织制定较优的加工工艺参数.结果表明:应变速率和加工温度对流变应力有显著的影响;挤压Mg-4.5Zn-0.75Y合金的平均变形激活能和应力指数分别为107.95 kJ/mol和3.996 6;挤压Mg-4.5Zn-0.75Y合金具有较好的热塑性,在实验条件下并没有发生失稳现象,说明准晶相的存在提高了合金的变形能力;压缩后的显微组织显示,当温度为300～350℃、应变速率0.1～1 s-1时,合金压缩后为均匀细小的等轴晶;综合Mg-4.5Zn-0.75Y合金的加工图与压缩后的显微组织图,确定了该合金热加工的较优工艺参数为:θ=300～350℃;ε=0.1～1 s-1.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
高温压缩
,
本构方程
,
加工图
,
显微组织
许敏
,
滕新营
,
杨超平
,
张金洋
稀有金属材料与工程
研究了在773 K、48 h条件下热处理对Mg94Zn2Y4合金的微观组织与力学性能的影响.结果表明,块形和板条结构的18R长周期堆垛结构相可直接从熔体凝固过程中形成.热处理后,绝大多数的块形和板条结构相转变为细片状或针状的14H相.在热处理过程中,有相当体积分数的LPSO(长周期堆垛结构)相由18R转变为14H.结果表明,经过热处理,块形和板条结构相与针状相可以在a-Mg基体中共存,并作为影响因素,使合金晶粒得到细化,晶粒尺寸为14～24 μn(平均晶粒尺寸为19μm),使极限抗拉强度、屈服强度以及伸长率分别由铸态时的182 MPa、135 MPa和10.2％提高至245 MPa、157 MPa和13.8％.
关键词:
Mg-Zn-Y合金
,
钇
,
相转变
,
长周期堆垛结构
,
力学性能
