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塑性工程学报 2019年第3期26卷 136-144页

作者：于建民张治民王强郝红元王梦洁刘涛中北大学材料科学与工程学院山西太原030051 北方自动控制技术研究所山西太原030006 装甲军代局驻太原地区军代室山西太原030006

基于扭转实验,研究了含lpso结构相的高强耐热稀土镁合金在扭转变形条件下的组织和性能演变。采用热扭转变形对铸态Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr镁合金施加累积剪切应变,获得合金的扭转等效应力-等效应变曲线,确定了该种合金不同变形条件下的... 详细信息

基于扭转实验,研究了含lpso结构相的高强耐热稀土镁合金在扭转变形条件下的组织和性能演变。采用热扭转变形对铸态Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr镁合金施加累积剪切应变,获得合金的扭转等效应力-等效应变曲线,确定了该种合金不同变形条件下的动态再结晶临界应变,并结合光学显微镜(OM)和显微硬度计对合金的组织和力学性能进行了表征。实验结果表明:低应变速率下(0. 001和0. 01 s-1),在很小的临界应变下就发生动态再结晶。较高应变速率下(0. 1 s-1),随变形温度升高,临界等效应变降低,更易发生动态再结晶。在400℃变形时,低应变速率下(0. 001 s-1)发生明显的不连续动态再结晶,沿晶界形成'项链状'组织。随应变速率增加,晶粒内部依次启动lpso结构相变形扭折、连续动态再结晶和孪生机制以协调变形。在应变速率为0. 01 s-1时,随温度升高,动态再结晶程度增加,在lpso结构相扭折处产生塞积,使lpso结构相断裂、细化。由于扭转变形时,从边缘到心部变形量不同,从心部到边缘的显微硬度值逐渐增大。总体上,低温变形时的力学性能较好,但是,在350~450℃的温度范围内显微硬度值大小差距不明显。

关键词：稀土镁合金 lpso结构相扭转变形动态再结晶变形扭折

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含lpso结构相镁合金的组织结构演变和腐蚀行为研究

含LPSO结构相镁合金的组织结构演变和腐蚀行为研究

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中国稀土学会2021学术年会

作者：刘宝胜太原科技大学

为了改善镁合金的表面性能,本报告将表面机械研磨处理(SMAT)应用于具有lpso结构的Mg-4Y-2Zn合金中。重点研究了固溶前后及SMAT处理前后合金的组织演变规律。发现铸态合金主要由W-MgYZn相以及层片状14H-lpso相组成。经过固溶处理后,W相... 详细信息

为了改善镁合金的表面性能,本报告将表面机械研磨处理(SMAT)应用于具有lpso结构的Mg-4Y-2Zn合金中。重点研究了固溶前后及SMAT处理前后合金的组织演变规律。发现铸态合金主要由W-MgYZn相以及层片状14H-lpso相组成。经过固溶处理后,W相从连续的骨状逐渐转变为半连续状的短棒状和圆球状。14H-lpso相在固溶温度高于400℃后消失,转变为了较长的针状层错(SFs)。SMAT处理后在合金表面形成了晶粒尺寸为30-100 nm的纳米晶结构,纳米晶形成机制为:孪晶形成→位错在孪晶片层中产生并发生位错滑移→位错在孪晶界处堆积,在合金中形成亚晶→动态再结晶发生→各向异性的纳米晶的形成。腐蚀结果表明SMAT处理后合金的耐蚀性显著降低,主要是由于SMAT处理后合金表面晶界、位错等缺陷密度显著增加、第二相尺寸减小、表面粗糙度的升高及表面Fe污染所导致。

关键词： lpso结构相镁合金组织结构腐蚀行为

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高性能VW73B镁合金微观组织与力学性能研究

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现代交通与冶金材料 2024年第3期4卷 63-69页

作者：魏晓伟李永军马鸣龙袁家伟李兴刚石国梁孙昭乾张奎中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

随着全球节能减排政策的推进,高性能镁合金因其低密度、高比强度、可持续发展等优势在交通运输领域得到了广泛的应用。本文通过OM,SEM和TEM等手段研究了VW73B镁合金铸态、均匀化态、挤压态以及时效态的微观组织与性能。结果表明:铸态合... 详细信息

随着全球节能减排政策的推进,高性能镁合金因其低密度、高比强度、可持续发展等优势在交通运输领域得到了广泛的应用。本文通过OM,SEM和TEM等手段研究了VW73B镁合金铸态、均匀化态、挤压态以及时效态的微观组织与性能。结果表明:铸态合金由α‑Mg、(Mg,Zn)3RE相、Mg5(RE,Zn)相和lpso相构成,均匀化处理后,合金中仅存在α‑Mg和lpso结构相。挤压变形后,晶粒显著细化,分布于晶界处的块状lpso结构相促进了动态再结晶行为的发生。挤压态合金由未发生动态再结晶的粗晶和细小的动态再结晶晶粒组成,lpso结构相沿挤压方向呈流线分布。峰时效态合金中存在大量纳米级β'沉淀相和细长针状基面层错,其抗拉强度为416 MPa,屈服强度为344 MPa,断后伸长率为10.0%。VW73B合金优异的力学性能是细晶强化、时效强化、块状lpso结构相以及层片状lpso结构相共同作用的结果。

关键词：稀土镁合金 Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr lpso结构相微观组织力学性能

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热处理工艺对喷射沉积含Nd镁合金焊丝预挤压坯组织和性能的影响

热处理工艺对喷射沉积含Nd镁合金焊丝预挤压坯组织和性能的影响

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作者：岳松波内蒙古科技大学

学位级别：硕士

镁合金焊丝的发展对于焊接领域具有重要意义,而提高镁合金焊丝的成丝率和塑性延伸率等性能成为目前研究的重点。除了晶粒细化,高合金化,第二相强化,固溶强化等传统的镁合金焊丝材料的改方法以外,镁合金内形成的长周期堆垛有序(即Long pe... 详细信息

镁合金焊丝的发展对于焊接领域具有重要意义,而提高镁合金焊丝的成丝率和塑性延伸率等性能成为目前研究的重点。除了晶粒细化,高合金化,第二相强化,固溶强化等传统的镁合金焊丝材料的改方法以外,镁合金内形成的长周期堆垛有序(即Long period stacking ordered,lpso)结构相,简称lpso结构相,既能够提高镁合金焊丝的强度,又可以提高塑性。本文以喷射沉积快速凝固技术制备的高合金化镁合金为基础,通过添加不同质量分数(0,1,2%)的Nd,制备了Mg-9Al-3Zn-6Ca-1Mn,Mg-9Al-3Zn-6Ca-1Mn-1Nd,Mg-9Al-3Zn-6Ca-1Mn-2Nd的镁合金坯料。将镁合金坯料在340℃下进行25:1的热挤压变形制备成镁合金焊丝预挤压坯,通过TEM、XRD等仪器研究不同Nd含量镁合金焊丝预挤压坯的组织变化。然后,对不同Nd含量的镁合金焊丝预挤压坯进行200,250,300,350,400℃下的固溶处理,并通过SEM、XRD等设备对其进行第二相粒子尺寸、分布和种类的观察,研究了Nd含量以及固溶温度对第二相粒子以及强度的影响。最后,采用电阻法进行了不同Nd含量镁合金焊丝预挤压坯空位形成能的计算,且运用峰型宽化法进行了2%Nd镁合金焊丝预挤压坯的层错形成几率的计算并研究Nd含量对空位形成能的影响以及固溶温度对层错几率的影响。实验结果表明:向喷射沉积制备的镁合金内加入Nd元素能够在合金的第二相上形成纳米级Mg-Nd-Zn型24R-lpso结构相,且热挤压变形后的含Nd镁合金焊丝预挤压坯的第二相粒子能够发生孪生变形,这有利于改善镁合金焊丝的强度和延伸率;镁合金焊丝预挤压坯的硬度不仅随固溶温度升高而呈“先升高后降低”的趋势,还随Nd含量的增加而不断升高;随Nd含量升高镁合金焊丝预挤压坯的空位形成能逐渐降低,2Nd空位形成能最低,对层错和lpso的形成有一定的促进作用。通过上述实验研究,发现喷射沉积技术下含Nd镁合金焊丝预挤压坯的晶粒得到了显著细化并且在第二相上的lpso以及孪晶的共同作用下对其强度和延伸率起到促进作用,还有固溶处理后含Nd镁合金焊丝预挤压坯的组织和性能的变化规律等,为下一步镁合金焊丝的制备提供了重要的理论基础和指导意义。

关键词：镁合金焊丝第二相粒子 lpso结构相空位形成能层错几率

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Mg-10Gd-xY-1.0Zn-0.5Zr铸造镁合金的显微组织和力学性能研究

Mg-10Gd-xY-1.0Zn-0.5Zr铸造镁合金的显微组织和力学性能研究

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作者：沈威武重庆理工大学

学位级别：硕士

稀土镁合金作为一种有发展前途的高性能镁合金,其在航空航天等领域应用前景广阔。由于同时添加Gd和Y元素可大幅度提高镁合金的时效强化效果,从而使得Mg-Gd-Y系镁合金成为当今稀土镁合金的研究热点之一。众所周知,在Mg-Gd-Y系镁合金中加... 详细信息

稀土镁合金作为一种有发展前途的高性能镁合金,其在航空航天等领域应用前景广阔。由于同时添加Gd和Y元素可大幅度提高镁合金的时效强化效果,从而使得Mg-Gd-Y系镁合金成为当今稀土镁合金的研究热点之一。众所周知,在Mg-Gd-Y系镁合金中加入Zn元素会形成lpso长周期有序结构相,而lpso结构相的高温热稳定性和塑性变形能力优异,从而可保证合金在具有较高强度的同时兼备较好的韧性。因此,国内外对Mg-Gd-Y-Zn基稀土镁合金的研究开发给予了广泛的关注和高度的重视,并开展了许多积极的研究。考虑到已有研究对Y含量变化及热处理影响相应Mg-Gd-Y-Zn基合金组织性能的研究还不是十分系统,因此进一步围绕合金化和热处理影响Mg-Gd-Y-Zn基稀土镁合金的显微组织和力学性能展开研究,对于对于Mg-Gd-Y系和/或Mg-Gd-Y-Zn基高性能稀土镁合金的开发和应用具有重要的理论意义和实际价值。本文在前期Mg-Gd-Y-Zn基高强高韧铸造镁合金的基础上,通过改变Y元素的含量,设计制备了Mg-10Gd-xY-1.0Zn-0.5Zr(x=1.0-2.4wt.%)铸造镁合金,并在此基础上利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)、扫描差热分析(DSC)以及显微硬度、室温拉伸力学性能测试等手段,研究比较了Mg-10Gd-xY-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金的显微组织和力学性能,尤其是Y含量变化和热处理对试验合金显微组织和力学性能的影响,并得到了以下主要研究结果:1)不同Y含量的Mg-10Gd-x Y-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金的铸态显微组织均主要由α-Mg、骨骼状Mg(Gd,Y,Zn)共晶相、条纹状Mg(Gd,Y,Zn)相(lpso结构相)和少量方块状MgRE相组成,其中共晶相和lpso结构相在晶界处交替相间并呈连续网状分布,而MgRE相则散乱分布在lpso结构相附近。此外,随着Y含量从1.0wt.%增加到2.4 wt.%,合金组织中第二相的体积分数逐渐增加,同时合金中枝晶的尺寸逐渐减小。2)不同Y含量的Mg-10Gd-x Y-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金的室温拉伸性能存在一定的差异。随着Y含量从1.0 wt.%增加到2.4 wt.%,试验镁合金的抗拉强度逐渐增大、屈服强度和延伸率则是先增大后减小。在不同Y含量的试验镁合金中,以2.0 wt.%Y合金具有相对较优的综合室温拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了212.4MPa、174.1MPa和7.1%。3)不同Y含量的Mg-10Gd-x Y-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金经480℃×12-16h固溶处理后,合金铸态组织中原有的共晶相几乎全部分解,且在晶界处出现呈断续网络分布的片层状和块状Mg(Gd,Y,Zn)相(lpso结构相),而晶内则出现了贯穿整个晶粒的针状lpso结构相,并在其周围弥散分布着大量方块状的MgRE相。此外,不同Y含量的试验合金进一步经200℃×24h时效处理后,合金组织中析出大量弥散分布的β′相,且晶界处的块状lpso结构相逐渐分解并向片层状转变,同时晶内针状lpso结构相几乎消失和MgRE相的数量减少。4)固溶处理可明显提高不同Y含量Mg-10Gd-x Y-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金的室温拉伸性能,并且随着Y含量的增加,试验合金的室温拉伸性能改善越明显。在不同Y含量的试验镁合金中,以2.4 wt.%Y试验合金固溶处理(480℃×16h)后具有相对较佳的综合力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了229.0MPa、183.9MPa和9.7%,较铸态合金分别提高了3.3%、17.7%和36.6%。5)时效处理可明显提高不同Y含量Mg-10Gd-x Y-1.0Zn-0.5Zr试验镁合金的室温抗拉强度,但却使室温屈服强度和延伸率显著下降。在不同Y含量的试验镁合金中,以2.4wt.%Y试验合金时效处理(480℃×16h+200℃×24h)后的抗拉强度最高(290.6MPa),但其屈服强度和延伸率却分别只达到了177.9MPa和3.2%,而含2.0wt.%Y试验合金时效处理(480℃×16h+200℃×24h)后虽然获得了最高的延伸率(5.2%)和较高的屈服强度(213.8MPa),但其抗拉强度却只有278.4MPa。

关键词：镁合金 Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金 lpso结构相 Y 热处理

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Mg-Gd-Dy-Zn-Zr铸造镁合金显微组织和力学性能的研究

Mg-Gd-Dy-Zn-Zr铸造镁合金显微组织和力学性能的研究

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作者：安如爽机械科学研究总院

学位级别：硕士

现有的高强镁合金强度和塑性难以满足工业生产实际需要,因此,深入研究具有更高强度和塑性的镁合金是大势所趋、众望所归的。近年来,Mg-Gd基镁合金由于是具有非常高的强度而被寄予厚望,关于Mg-Gd基镁合金的研究开发正在如火如荼的展开。... 详细信息

现有的高强镁合金强度和塑性难以满足工业生产实际需要,因此,深入研究具有更高强度和塑性的镁合金是大势所趋、众望所归的。近年来,Mg-Gd基镁合金由于是具有非常高的强度而被寄予厚望,关于Mg-Gd基镁合金的研究开发正在如火如荼的展开。目前,人们关于Mg-Gd基合金研究最多的是Mg-Gd-Y基上,但是Mg-Gd-Y基合金存在延伸率较低的问题。而Y和Dy元素的晶体结构、原子半径和物理化学性质相近,而且Dy较Y具有更高的固溶度和更加明显的固溶强化效应。因此,本文设计开发了Mg-xGd-4Dy-2Zn-0.5Zr和Mg-8Gd-x Dy-2Zn-0.5Zr等新型Mg-Gd基高强铸造镁合金,并在此基础上研究了Mg-Gd-Dy-Zn-Zr试验镁合金的显微组织和力学性能,具有重要的意义和价值。基于已有Mg-Gd-RE基铸造镁合金的研究成果,设计制备Gd含量和Dy含量变化的Mg-Gd-Dy-Zn-Zr铸造镁合金,并在此基础上利用OM、XRD、SEM及EDS等组织和物像分析方法,研究比较了不同状态Mg-Gd-Dy-Zn-Zr试验镁合金的显微组织,并测量了合金常温力学性能和硬度,得到了以下研究结果:(1)铸态Mg-xGd-4Dy-2Zn-0.5Zr合金主要由α-Mg、骨骼状Mg(Gd,Dy,Zn)共晶相、条纹状长周期Mg(Gd,Dy,Zn)相组成;固溶处理后,合金骨骼状相和条纹状相全部溶解,析出块状Mg(Gd,Dy,Zn)相和细小层片状相(lpso结构相)。固溶态合金经225℃时效24h后,晶界清晰可见,残余灰色相继续溶解,同时析出了弥散强化相。Mg-8Gd-x Dy-2Zn-0.5Zr合金的显微组织变化与不同Gd含量合金基本相同。(2)Mg-8Gd-4Dy-2Zn-0.5Zr合金热处理,对抗拉强度最重要的因素是固溶时间;对屈服强度最重要的因素为固溶温度;对延伸率影响最重要的因素是时效温度。(3)在选定的Gd成分范围内,Mg-xGd-4Dy-2Zn-0.5Zr合金中当Gd含量为12wt.%时,合金强度最高,延伸率最低。时效态时抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为342MPa、211MP和3.0%。(4)在选定的Dy成分范围内,铸态和固溶态时,Mg-8Gd-xDy-2Zn-0.5Zr合金中当Dy含量为4wt.%时,合金综合性能较好。固溶态时抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为269MPa、132MP和18.0%。而时效态合金力学性能较固溶态有所降低。

关键词：镁合金 Mg-Gd-Dy-Zn-Zr lpso结构相 Dy 热处理

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Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金高温热变形行为研究

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有色金属材料与工程 2018年第1期39卷 6-14页

作者：李蒙王新张永强王俭徐哲张平辉宝钛集团有限公司陕西宝鸡721014 宝鸡钛业股份有限公司陕西宝鸡721014

通过热模拟,微观组织观察等试验研究了Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金在高温下的热变形行为。结果发现:在变形过程中,晶界上的块状14H型lpso结构相会垂直于压缩方向分布;随着变形温度的降低、变形速率的减小和变形量的增加,晶粒内部的针状... 详细信息

通过热模拟,微观组织观察等试验研究了Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金在高温下的热变形行为。结果发现:在变形过程中,晶界上的块状14H型lpso结构相会垂直于压缩方向分布;随着变形温度的降低、变形速率的减小和变形量的增加,晶粒内部的针状14H型lpso结构相不断增多;合金的热变形激活能为290.39 kJ/mol;在变形过程中,晶界上的块状14H型lpso结构相可以起到诱导动态再结晶的作用。

关键词： lpso结构相热模拟动态再结晶

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