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镁及其合金导热研究进展

金属学报 2022年第4期58卷 400-411页

作者：曾小勤王杰应韬丁文江上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

本文简要回顾了国内外镁合金导热行为和导热机制的研究工作,梳理了影响镁合金导热的因素,如固溶原子、变形和温度等。在此基础上,归纳总结了高导热镁合金的发展,并讨论了导热与力学性能之间的倒置关系,最后提出高导热镁合金的设计思路... 详细信息

本文简要回顾了国内外镁合金导热行为和导热机制的研究工作,梳理了影响镁合金导热的因素,如固溶原子、变形和温度等。在此基础上,归纳总结了高导热镁合金的发展,并讨论了导热与力学性能之间的倒置关系,最后提出高导热镁合金的设计思路和发展方向。主要结论如下:固溶原子会导致晶格畸变而降低镁合金热导率,与其化合价、原子半径和原子核额外电子有关;第二相与Mg基体的界面会对电子运动产生阻碍作用,进而削弱热导性能,具体与其形貌、尺寸、分布和含量相关;对于变形镁合金,沿径向或法向方向的导热性能往往优于挤压或轧制方向;温度是影响镁合金热导率的重要因素,在不同的温度区间内,热导率的主要散射机制不同,一般需要对各温度区间分开讨论。未来关于导热镁合金的研究仍有必要继续深入,可以重点聚焦于以下方面:镁合金显微组织与其导热性能的关系量化;多元镁合金的导热行为及其导热模型的建立;高导热镁合金成分设计与组织控制;镁合金导热行为的物理本质探究。

关键词：镁合金热导率电阻率固溶原子热处理

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铸造Cu−La−Zn合金的强化及导热行为

中国有色金属学报:英文版 2023年第9期33卷 2712-2725页

作者：胡波韩嘉璇李德江于铭迪王静雅王雪杨李子昕黄彧曾小勤上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240 华为技术有限公司深圳518129

开发一种适合于压铸的高导热Cu−La−Zn合金,该合金的导热系数高达200~300 W/(m·K),约为普通黄铜的两倍。分别定量研究铸态二元Cu−La(2.0%~4.5%La,质量分数)和三元Cu−2La−xZn(0~3.0%Zn,质量分数)合金中Cu6La金属间化合物和Zn固溶原子对... 详细信息

开发一种适合于压铸的高导热Cu−La−Zn合金,该合金的导热系数高达200~300 W/(m·K),约为普通黄铜的两倍。分别定量研究铸态二元Cu−La(2.0%~4.5%La,质量分数)和三元Cu−2La−xZn(0~3.0%Zn,质量分数)合金中Cu6La金属间化合物和Zn固溶原子对强化和导热行为的影响。结果表明:每增加1%(质量分数)的La或Zn,合金导热系数下降约34 W/(m·K)。Cu−2La−xZn合金中α-Cu基体的晶格常数随Zn固溶原子的增加由3.6163Å增加到3.6239Å;在Zn原子的固溶强化作用下,α-Cu基体的硬度由1.495 GPa呈抛物线增加至1.597 GPa。根据基于显微组织的Maxwell−Eucken模型计算结果,确定Cu6La的导热系数约为35.37 W/(m·K);而每增加1%Zn(摩尔分数)的固溶原子,α-Cu基体的导热系数下降51.38 W/(m·K)。

关键词： Cu−La−Zn合金强化导热系数金属间化合物固溶原子

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铝含量对镁合金阻尼性能的影响

特种铸造及有色合金 2020年第11期40卷 1195-1198页

作者：鲁若鹏姚珂宇李昆焦凯赵宇宏侯华中北大学材料科学与工程学院太原030051

研究了Al含量对纯镁阻尼性能的影响。结果表明,Al添加量较低时,其主要以固溶形式存在,并不会明显降低镁合金的阻尼;当Al含量较高时,合金出现Mg_(17)Al_(12)第二相并能细化晶粒,合金的阻尼性能大幅降低;合金阻尼临界脱钉应变随着Al含量... 详细信息

研究了Al含量对纯镁阻尼性能的影响。结果表明,Al添加量较低时,其主要以固溶形式存在,并不会明显降低镁合金的阻尼;当Al含量较高时,合金出现Mg_(17)Al_(12)第二相并能细化晶粒,合金的阻尼性能大幅降低;合金阻尼临界脱钉应变随着Al含量增大而提高。在升温阻尼过程中,Mg-0.25Al合金在60℃和260℃分别出现位错峰和晶界内耗峰,Al固溶原子的增加会阻碍阻尼峰的出现。

关键词：镁合金阻尼性能固溶原子位错

Mg-Nd（Gd）-Zr合金退火强化行为和孪晶交互作用研究

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Mg-Nd（Gd）-Zr合金退火强化行为和孪晶交互作用研究

作者：韩笑西安工业大学

学位级别：硕士

由于密度低,比刚度高,导电性能好等特点,镁合金在汽车、飞机、航空航天和电子行业中的应用越来越受到关注。然而强度低,塑性差等缺点限制了其在实际生产生活中的进一步应用。尽管众多研究学者致力于镁合金强化机制和新型高强度镁合金的... 详细信息

由于密度低,比刚度高,导电性能好等特点,镁合金在汽车、飞机、航空航天和电子行业中的应用越来越受到关注。然而强度低,塑性差等缺点限制了其在实际生产生活中的进一步应用。尽管众多研究学者致力于镁合金强化机制和新型高强度镁合金的开发研究,但是迄今为止所达到的强度仍然大大低于相对应的铝合金强度水平。最新研究表明,对预变形镁合金进行中间退火和连续变形所诱发的孪晶交互作用均可较明显地提高镁合金强度,因此,开展相关的研究工作必将为设计高强度镁合金提供理论依据。本文以Mg-1.5Nd-x Zr、Mg-2.7Gd-x Zr合金为研究对象,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子万能试验机、透射电子显微镜等表征和测试手段对经固溶处理、压缩变形、退火处理和多道次轧制后合金的组织、力学性能、退火强化现象和孪晶交互作用进行研究,得出如下主要结论:Mg-1.5Nd-x Zr与Mg-2.7Gd-x Zr合金铸态组织分别为α-Mg+MgNd和α-Mg+MgNd,,且第二相多分布于晶界。Zr的添加可以明显细化两种合金的晶粒,并且随Zr含量的增大,Mg-1.5Nd-x Zr合金晶粒尺寸由504.8±136μm下降至70.3±21μm,而Mg-2.7Gd-(0.1-0.3)Zr合金的晶粒尺寸则由381.1±122μm、减小为83.4±30μm。获得了两种合金的最佳固溶处理工艺,分别为550℃×9h和500℃×6h,且经该工艺处理的两种合金晶粒尺寸没有发生长大现象。预变形Mg-Nd-Zr和Mg-Gd-Zr合金在卸载后二次压缩过程中没有出现屈服强度升高的现象,其进一步变形机制是原有形变孪晶片层的长大变宽。而卸载后经中间退火处理的两种预变形合金在二次压缩中发生了明显的退火强化效应,其退火强化机制为固溶原子Nd与Gd在退火过程会偏聚在预变形孪晶界,而产生钉扎作用,使得在二次压缩变形中原有形变孪晶因被钉扎而无法长大而以新的大量孪晶产生来协调变形,从而提高了合金的强度,且固溶原子Nd的钉扎强化作用要强于固溶原子Gd。另外,随着晶粒尺寸的下降,两种合金的退火强化效果逐渐增大;当晶粒尺寸进一步减小后,退火强化效果不再提高。对轧制态Mg-2.7Gd-0.3Zr合金进行孪晶交互作用研究发现,对于仅存在单孪晶变体的晶粒连续沿TD方向压缩,晶粒变形主要以原有孪晶长大来协调;而对于存在两种变体并发生孪晶交互的晶粒,连续沿TD方向压缩后,其进一步变形主要以新孪晶形核来协调。对试样进行连续压缩加中间退火处理后发现,在后续的压缩过程中晶粒内的单变体孪晶长大被抑制,而产生了第二种不同的孪晶变体。对于轧制态Mg-2.7Gd-0.3Zr合金孪晶交互界面演化机制研究发现,当入射孪晶与障碍孪晶接近时,后者孪晶界面主动向前者的尖端靠近;当孪晶发生交互时,孪晶尖端会钝化、增厚,在交汇处形成连续或不连续的交互界面。

关键词： Mg-1.5Nd-xZr合金 Mg-2.7Gd-xZr合金固溶原子退火强化晶粒尺寸孪晶交互

Cr-Ti-B系微合金低碳双相钢组织与织构调控

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Cr-Ti-B系微合金低碳双相钢组织与织构调控

作者：袁强强江西理工大学

学位级别：硕士

汽车轻量化是汽车制造业发展的必然趋势。实现轻量化的主要途径之一是钢板减薄,但同时需要确保安全性能不下降。传统冷轧双相钢(DP钢)多用于汽车结构件上,通过增加含碳量可提升强度。然而,增碳后的DP钢中固溶碳(C)制约着有利织构的发展... 详细信息

汽车轻量化是汽车制造业发展的必然趋势。实现轻量化的主要途径之一是钢板减薄,但同时需要确保安全性能不下降。传统冷轧双相钢(DP钢)多用于汽车结构件上,通过增加含碳量可提升强度。然而,增碳后的DP钢中固溶碳(C)制约着有利织构的发展。本文以Cr-Ti-B系低碳钢为研究对象,借助TEM和软件计算分析热轧板中第二相析出规律,并进行温轧、二次冷轧及热处理试验。采用金相、SEM和EBSD等技术对试验钢在不同轧制条件下显微组织和变形织构进行分析,并通过内耗仪分析轧制温度对C与位错交互作用的影响规律,探索其与变形织构之间的联系;对温轧板、二次冷轧板在不同热处理条件下组织与织构的演变规律进行系统分析,最后对剪切带诱发形核机理进行了讨论。相关结果如下:(1)试验钢A和A温度分别为771.9℃和923.4℃。热轧组织由铁素体和少量晶界处的珠光体组成,其中铁素体晶粒平均尺寸为39.6μm,热轧织构主要为//ND和//RD类型。(2)温轧板中,主要织构类型为γ织构、{001}和{554},剪切带含量与γ织构强度变化趋势一致,即随着轧制温度升高,呈现出先增后减的规律,450℃时最强,650℃发现有少量细小的再结晶晶粒出现。Snoek峰主要由C原子引起,450℃时的峰值较低,γ织构发展的阻碍最弱。(3)在铁素体区慢速加热退火时,有明显的高斯织构产生,升高温度或延长保温时间其强度会减弱,退火板的硬度值在90 HV左右。两相区快速加热时,硬度值有10-20%的增幅;温度过高或保温时间过长时有明显的相变织构{112}产生,相对于慢速加热,高斯织构受热处理条件影响较小,γ织构强度下降。(4)对温轧板进行二次冷轧(ε=0.11),剪切带含量增加了7%,γ形变织构强度提高。经两相区退火后,相比温轧后退火,其硬度、γ织构强度均有所增加。(5)退火时,剪切带优先发生再结晶,变形带组织最后完成再结晶。{110}组分产生于回复过程,并通过吞噬周围变形组织长大。

关键词： Cr-Ti-B系低碳钢铁素体区轧制工艺晶内剪切带织构固溶原子