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添加微量Ca对Mg-9Li合金组织与力学性能的影响

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热加工工艺 2015年第17期44卷 58-60页

作者：边丽萍孟棫朴陈光周鱼跃史权新梁伟太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca... 详细信息

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca、Al添加方式,以Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加Ca、Al元素对Mg-9Li双相合金中α-Mg相的组织细化和均匀化效果更为显著,形成的Al2Ca颗粒分布也更为均匀弥散。经Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加0.5 wt%Ca后,合金的屈服强度、抗拉强度较Mg-9Li合金分别提高75.8%、52.5%,伸长率仅下降7.6%,合金的断裂韧性得到提高。Mg-10Al-27Ca中间合金中形成的细小、分布均匀的Al2Ca颗粒对α-Mg相优良的异质形核作用是Mg-9Li-0.5Ca(Mg-10Al-27Ca)-0.18Al合金组织细化、力学性能提高的根本原因。

关键词： Mg-Li合金中间合金微观组织力学性能

Al-Nd化合物对Mg-Al系镁合金显微组织和力学性能的影响

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Al-Nd化合物对Mg-Al系镁合金显微组织和力学性能的影响

作者：刘丹重庆大学

学位级别：硕士

铸态Mg-Al合金的晶粒粗大、力学性能较差,不利于其工业应用。合金化是细化Mg-Al合金晶粒的有效方法。研究发现,稀土元素Nd的添加能明显细化Mg-Al合金的组织和提高其力学性能,但是对于其Al-Nd化合物在镁合金当中的影响没有做系统研究。因... 详细信息

铸态Mg-Al合金的晶粒粗大、力学性能较差,不利于其工业应用。合金化是细化Mg-Al合金晶粒的有效方法。研究发现,稀土元素Nd的添加能明显细化Mg-Al合金的组织和提高其力学性能,但是对于其Al-Nd化合物在镁合金当中的影响没有做系统研究。因此,本文通过在Mg-Al合金中添加稀土元素Nd,研究镁合金原位生成的Al-Nd化合物对Mg-Al合金显微组织和力学性能的影响,并分析晶粒细化机理。对比研究Al-Nd化合物细化的镁合金与Zr细化的镁合金之间的晶粒热稳定性和高温性能。制备挤压态Mg-Al-Nd中间合金,并研究其对AZ31合金显微组织的影响。实验结果表明:单一添加Nd元素可以细化铸态纯镁的晶粒,这是因为在凝固过程中Nd元素产生的溶质效应。而在Mg-Al合金中复合添加Al、Nd元素也可以细化铸态合金的晶粒,此时细化机理为AlNd化合物的异质形核作用,但其细化效果与这两种元素的添加量有很大关系。铸态Mg-xAl-0.5Nd合金的晶粒尺寸随着Al含量的增加而逐渐减小。而在Mg-xAl-2.5Nd合金和Mg-xAl-5.0Nd合金中,合金的晶粒尺寸都表现出先增大然后再减小的趋势。Mg-xAl-0.5Nd合金的屈服强度、抗拉强度以及延伸率都随着Al含量的增加而逐渐得到提高。当Al含量为1.2wt.%时,合金具有最好的力学性能。而在Mg-xAl-5.0Nd合金中,Mg-3.0Al-5.0Nd合金的屈服强度、抗拉强度以及延伸率相比于Mg-5.0Nd合金分别提高了45.3%、72.4%和264.0%。Al-Nd化合物和Zr细化的Mg-2.5Nd合金,其晶粒都具有很好的高温热稳定性,这主要是由于在晶界分布着AlNd和MgNd两种高温稳定相,它们能抑制晶粒的长大。Zr细化的Mg-2.5Nd合金的室温压缩性能与Al-Nd化合物细化的同种合金的室温压缩性能相当,然而高温压缩性能后者明显优于前者。热挤压变形之后的Mg-Al-Nd中间合金,其合金中的第二相被挤碎且变得更加弥散均匀,然而第二相的种类并未发生变化。铸态AZ31合金的晶粒尺寸随着中间合金添加量的增多而表现出先增大后减小然后又增大的趋势。并且合金在中间合金添加量为15.38wt.%时获得最显著的晶粒细化效果。

关键词： Mg-Al-Nd系镁合金 Al-Nd化合物晶粒细化力学性能中间合金

铝基中间合金内初生相在铝熔体中溶解扩散行为研究

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铝基中间合金内初生相在铝熔体中溶解扩散行为研究

作者：欧阳鹏东北大学

学位级别：硕士

铝基中间合金内初生相在铝合金熔炼过程能否充分溶解直接关系着铝合金内添加元素的有效收得率,熔炼过程不溶的初生相还会以粗大相的形式留在铝合金基体中影响铝合金的综合性能。目前对铝基中间合金内不同初生相在铝熔体中溶解扩散行为... 详细信息

铝基中间合金内初生相在铝合金熔炼过程能否充分溶解直接关系着铝合金内添加元素的有效收得率,熔炼过程不溶的初生相还会以粗大相的形式留在铝合金基体中影响铝合金的综合性能。目前对铝基中间合金内不同初生相在铝熔体中溶解扩散行为的相关研究较少,本论文重点关注铝基中间合金（Al-5Zr和Al-10V）内不同形貌、尺寸的初生相在铝熔体内的溶解扩散行为。本文的主要内容包括以下2个方面:（1）研究含有不同形貌、尺寸含Zr相的Al-5Zr中间合金在铝熔体中溶解扩散行为。（2）制备含有不同种类、形貌含V相的Al-10V中间合金,研究含有不同形貌、种类含V相的Al-10V中间合金在铝熔体中溶解扩散行为。主要结论如下:（1）不同尺寸形貌的Al3Zr相在铝熔体中的溶解速度不同,粗大板条状Al3Zr相在铝熔体中的溶解速度最慢,700℃下保温60min后仍存在不溶的Al3Zr相,小块状Al3Zr相在铝熔体中的溶解速度最快,700℃下保温15min后小块状Al3Zr相全部溶解;针片状Al3Zr相在铝熔体中的溶解速度介于小块状和板条状Al3Zr相之间。（2）板条状Al3Zr相和针片状Al3Zr相在铝熔体内溶解过程中均会伴随着熔断机制,小块状Al3Zr相的溶解过程未发现熔断机制。（3）Zr元素对工业纯铝的细化效果与Zr元素在铝熔体中的存在形式有关,当Zr元素完全溶解于铝熔体后,其对工业纯铝的细化作用有限;当Zr元素以少量粗大含Zr相的形式存在于铝熔体时,其对工业纯铝的细化效果也有限;当Zr元素以大量小尺寸含Zr相存在于铝基体时有较好的细化效果。（4）1170℃的Al-10V中间合金熔体在不同冷却速率条件下,含V相的形貌和尺寸均有明显影响,冷却速率大于24.3℃/s时,合金中形成树枝状的A13V相,冷却速率为2.0℃/s时,合金中形成板块状Al10V相。（5）不同结构,不同形貌的含V相在700℃的铝熔体中的溶解扩散过程中,含V相的结构,形貌因素对其在熔体中溶解扩散速率影响不大。

关键词：铝合金中间合金初生相溶解扩散

第一性原理研究Al-Y合金在压力作用下的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第5期47卷 1325-1332页

作者：牛晓峰黄志伟王涵胡磊王宝健太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原理工大学先进镁基材料山西省重点实验室山西太原030024 中国兵器工业第五九研究所重庆400039

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了压力对Al-Y合金的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构的影响。结果表明:晶格常数、弹性常数和弹性模量的计算结果与先前理论计算和实验结果相一致;体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了压力对Al-Y合金的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构的影响。结果表明:晶格常数、弹性常数和弹性模量的计算结果与先前理论计算和实验结果相一致;体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和德拜温度随压力增大而增大,而热熔则随压力的增大而减小;德拜温度按顺序逐步降低;通过Pugh准则(GB)预测出AlY和Al_3Y相是塑性材料,并随压力的增大塑性增加,而Al_2Y相是脆性材料,其脆性并未随压力增大得到改善;最后还分析了压力对AlY、Al_2Y和Al_3Y相的态密度和电荷布局的影响。

关键词：中间合金力学性质热力学性质从头计算法

V(C,N)中间合金对低合金超高强度钢组织及力学性能的影响

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铸造技术 2016年第12期37卷 2667-2669页

作者：吕泉温浩宇范博唐正华贵州兴义民族师范学院贵州兴义562400 四川大学材料学院四川成都610065

将含纳米V(C,N)粉体的中间合金加入到低碳低合金超高强度钢中,采用普通淬火与等温淬火获得不同的组织。结果表明,加入0.36%纳米V(C,N)粉体的中间合金可以有效细化晶粒到3μm,260℃等温淬火可以得到下贝氏体组织,有效提高钢的力学性能。

关键词：中间合金低合金超高强度钢等温淬火

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细晶中间合金对AZ91D组织和性能的影响

细晶中间合金对AZ91D组织和性能的影响

作者：王拓河北工业大学

学位级别：硕士

本文以细晶中间合金和AZ91D为研究对象。以此为基础,主要制备出了细晶Al-Sr、细晶Mg-Ce、细晶Mg-Al-Ti-C三种中间合金,并进行了组织分析;然后分别采用三种细晶中间合金对AZ91D进行处理,研究中间合金加入量和AZ91D组织和性能的关系,得出... 详细信息

本文以细晶中间合金和AZ91D为研究对象。以此为基础,主要制备出了细晶Al-Sr、细晶Mg-Ce、细晶Mg-Al-Ti-C三种中间合金,并进行了组织分析;然后分别采用三种细晶中间合金对AZ91D进行处理,研究中间合金加入量和AZ91D组织和性能的关系,得出最适宜加入量,并深入探讨了细晶中间合金对AZ91D的作用机理;在此基础上,初步探究了细晶Mg-Ce与细晶Mg-Al-Ti-C协同处理对AZ91D组织和性能的影响。研究结果表明:(1)经过铜模喷铸,得到细晶Al-Sr中间合金,与铜模喷铸前相比,其第二相AlSr的平均尺寸显著下降,且分布更为均匀弥散。细晶Al-Sr的熔点更低,且熔化更为迅速。粗晶和细晶Al-Sr中间合金对AZ91D的变质效果均随加入量的增加而先增强后减弱,当加入量为0.7%时,变质效果最好。相比而言,细晶Al-Sr中间合金的变质效果优于粗晶Al-Sr中间合金,0.7%细晶Al-Sr变质的AZ91D与0.7%粗晶Al-Sr变质的AZ91D相比,抗拉强度提高8.4%,断后伸长率提高11.3%,维氏硬度提高9.8%,腐蚀速率降低16.25%。(2)经过铜模喷铸,获得了细晶Mg-Ce中间合金,其中MgCe相的平均尺寸大幅下降,组织显著细化。采用粗晶或者细晶Mg-Ce中间合金均能有效地改善AZ91D的组织并提高其力学性能。但是相比而言,细晶Mg-Ce的变质效果要优于粗晶Mg-Ce,采用0.9%Ce细晶Mg-Ce中间合金变质的AZ91D相较于0.9%Ce粗晶Mg-Ce中间合金变质的AZ91D,性能更好,抗拉强度提高5.23%,延伸率提高15.14%,维氏硬度提高6.92%,腐蚀速率降低44.62%。此外,细晶Mg-Ce的变质效果好于细晶Al-Sr。(3)分别采用原位自生法和两步法制备得到了Mg-Al-Ti-C中间合金。但是,原位自生法制备的中间合金中TiC大量团聚在一起,而两步法则不存在此问题。随后在两步法的基础上,通过铜模喷铸法制备出了TiC均匀弥散的细晶Mg-Al-Ti-C中间合金。随着细晶Mg-Al-Ti-C加入量的增加,AZ91D的抗拉强度和维氏硬度均呈现先增高后降低的趋势,其中以2vol%TiC-AZ91D为最高,而延伸率则随着中间合金加入量的增加一直降低。(4)采用2vol%TiC和0.9%Ce细晶Mg-Ce中间合金协同处理的AZ91D,延伸率介于2vol%TiC-AZ91D与0.9%Ce细晶Mg-Ce变质的AZ91D之间,抗拉强度与维氏均高于两者,腐蚀速率低于AZ91D,高于0.9%Ce细晶Mg-Ce变质的AZ91D。

关键词：细晶中间合金 AZ91D 组织性能

A5B19型La-Mg-Ni-Co储氢合金的研究

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A5B19型La-Mg-Ni-Co储氢合金的研究

作者：蔡鑫江苏科技大学

学位级别：硕士

储氢合金被用于镍氢电池的负极,对该类电池的各项性能均具有重要影响。因此,深入的研究和开发新型高性能、低成本的储氢合金对于增加我国未来能源竞争力具有重要意义。目前,在人们所关注的新型储氢合金中,AB型合金的各项性能均有一定的... 详细信息

储氢合金被用于镍氢电池的负极,对该类电池的各项性能均具有重要影响。因此,深入的研究和开发新型高性能、低成本的储氢合金对于增加我国未来能源竞争力具有重要意义。目前,在人们所关注的新型储氢合金中,AB型合金的各项性能均有一定的优势。然而,储氢合金中的Mg易挥发,在熔炼过程中难以控制,目前仍没有保证熔炼后合金中Mg含量稳定性及准确性的有效方法。且现在的研究中很难制备出AB单相。本文针对以上问题,研究了Mg元素及过渡族替代和热处理对AB相相丰度的影响。通过对LaMgNiCo合金的研究发现,该系列合金包含的相有AB5,AB及AB2相。Mg含量的提升,使AB相的相丰度逐步提高,使合金的最大让电容量从254.00mAh/g增加到了351.51mAh/g。同时铸态储氢合金中形成的树枝晶晶粒逐渐变细。由于晶粒的粉化程度的加剧,引起稳定性的降低,合金电极的80个循环的容量保持率从78.4%下降到了73.9%。而电极表面的电催化活性在Mg元素替代量的提高下有了较大的提升,使得900mA/g下的高倍率放电性能从44.04%增加到了85.34%。LaMgNiCo合金的相关退火实验表明,经退火后的合金中CeNi2相消失,出现了Ce2Ni7相,同时AB相的相丰度明显提高,且显微组织从铸态时的枝晶偏析变成体积较小的胞状晶,成分更加均匀。实验表明,退火温度的升高及退火时间的延长均会使AB相的相丰度先增后减。因此,适合的温度及时间是制备高丰度AB相的关键。LaMgNiCo合金在1173K,8h的退火条件下,AB相丰度最高,达到了87.61%,且综合性能优异,最大放电容量为394.44m Ah/g,100个循环的容量保持率为82%,而900mA/g下的高倍率放电性能为92.27%。通过不同Co含量的铸态及退火态LaMgNisub>3.8-xCo合金的对比研究可看出,随着添加量x的提升,两种状态下各个合金电极的放氢平台压都逐渐下降,而最大储氢量则先增后减。随着Co添加量的提升,两个系列合金电极的活化性能都有了明显的衰退,而其他各项性能均先增大后减小。实验表明,适量的Co(x=1.05-1.45)可提高合金电极的综合电化学性能。例如:退火态合金x=1.05时,其最大放电容量为394.44mAh/g,100个循环的容量保持率为82.36%,900mA/g下的高倍率放电性能为92.27%。为了更加深入的研究合金化对储氢合金的作用,对铸态及退火态LaMgNiCoM(M=Cr,Zr,Mn,Al,Ni)合金进行了研究。对于铸态合金,M的添加使合金电极的循环稳定性和高倍率性能均有提升,最大放电容量则均有不同程度的下降。当添加Al时,100个循环的容量保持率从71.87%上升到了80.02%;当添加Cr时,900mA/g下的高倍率放电性能从85.34%提升到了91.05%。通过实验发现,M的添加均降低了退火态合金电极的放电容量和大电流放电性能。但添加Zr和Al后,循环稳定性有了一定的提升,100个循环后容量保持率分别提升了5.98%和4.32%。因此,在LaMgNiCo合金中微量添加上述四种元素,无法实现该系列合金综合性能的提升。

关键词： La-Mg-Ni系储氢合金 A5B19型中间合金元素替代退火处理

Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的对比

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轻合金加工技术 2015年第11期43卷 30-34页

作者：剌军尹建宝李逸泰胡治流杜再翔庞兴志广西大学材料科学与工程学院广西南宁530004 韶能集团韶关宏大齿轮有限公司广东韶关512000

以K2Ti F6、KBF4、Ce、La为原料,采用氟盐反应法制取Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金晶粒细化剂,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段,研究了所制得的Al-5Ti-BCe与Al-5Ti-B-La中间合金... 详细信息

以K2Ti F6、KBF4、Ce、La为原料,采用氟盐反应法制取Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金晶粒细化剂,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段,研究了所制得的Al-5Ti-BCe与Al-5Ti-B-La中间合金的第二相形状、大小以及分布等。结果显示,Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金的显微组织均由α-Al、块状或条状Ti Al3、Ti B2颗粒,块状Ti2Al20RE组成;中间合金中Ti Al3、Ti2Al20RE分布情况、形状及大小不同,且Ti B2颗粒分布及聚集情况不同。自制Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝都有很好的细化效果。在铝熔体温度770℃、细化剂添加量为铝熔体质量的0.3%、保温10 min的条件下,Al-5Ti-B-Ce中间合金对工业纯铝的细化效果优于从国外某公司进口的和国内某公司生产的Al-5Ti-B中间合金对工业纯铝的细化效果。

关键词：镧铈稀土 Al-Ti-B-RE 中间合金晶粒细化剂

Mg-10Sr-xCa(x=0,0.5,1.0,1.5)中间合金对ZA125合金显微组织及力学性能的影响

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热加工工艺 2014年第2期43卷 67-69,73页

作者：李家威张金山程伟丽游志勇许春香太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

研究了ZA125合金中添加Mg-10Sr-xCa(x=0,0.5,1.0,1.5)中间合金改善其显微组织和力学性能。结果表明,Mg-10Sr中间合金的组织由α-Mg和Mg17Sr2相组成,加入Ca元素之后形成了Mg2Ca相,并且Mg17Sr2相的热稳定性降低;当Sr添加量为0.5%时,加入Mg... 详细信息

研究了ZA125合金中添加Mg-10Sr-xCa(x=0,0.5,1.0,1.5)中间合金改善其显微组织和力学性能。结果表明,Mg-10Sr中间合金的组织由α-Mg和Mg17Sr2相组成,加入Ca元素之后形成了Mg2Ca相,并且Mg17Sr2相的热稳定性降低;当Sr添加量为0.5%时,加入Mg-10Sr-xCa中间合金可改善ZA125合金的显微组织和提高其常温力学性能,并且随中间合金中Ca元素的增加,合金力学性能逐渐升高。

关键词： Mg-Sr-Ca 中间合金 ZA125 显微组织力学性能