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脉冲磁场与变质处理对20mg2si/Al复合材料中初生mg2si相的影响

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特种铸造及有色合金 2020年第1期40卷 96-100页

作者：谭震林周全吴晗杨成刚南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063

对比研究了未处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-变质剂复合处理对20mg2si/Al复合材料中初生mg2si相形貌和分布的影响,同时研究了复合处理条件下,不同磁场电压和频率对初生mg2si相的影响。结果表明,磁场处理和复合处理条件下,mg2si相尺寸均... 详细信息

对比研究了未处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-变质剂复合处理对20mg2si/Al复合材料中初生mg2si相形貌和分布的影响,同时研究了复合处理条件下,不同磁场电压和频率对初生mg2si相的影响。结果表明,磁场处理和复合处理条件下,mg2si相尺寸均有所减小;试样从心部到边部,mg2si相体积分数逐渐增加,呈梯度分布,但复合处理后,mg2si相的梯度分布效果减弱。当磁场电压在0~300V范围内或磁场频率在1~10Hz范围内,随着磁场电压或频率增加,mg2si相的尺寸均先增加后减小,转折点分别为200V和5Hz,其梯度分布效果总体上逐渐减弱。试样耐磨性和硬度的变化规律与mg2si相的体积分数基本保持一致。

关键词：脉冲磁场变质处理复合处理 mg2si相

变质元素对mg/mg2si复合材料中mg2si相影响的研究进展

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热加工工艺 2019年第16期48卷 1-7页

作者：张连腾陈乐平周全南昌航空大学航空制造工程学院

mg2si相作为一种具有良好性能的二元合金相,被广泛地应用在多种有色合金以及复合材料中作为增强相。采用不同的元素得到了不同的变质效果,通过变质元素细化mg2si相,以提高合金的性能。研究了不同元素对mg/mg2si复合材料中的mg2si相的复... 详细信息

mg2si相作为一种具有良好性能的二元合金相,被广泛地应用在多种有色合金以及复合材料中作为增强相。采用不同的元素得到了不同的变质效果,通过变质元素细化mg2si相,以提高合金的性能。研究了不同元素对mg/mg2si复合材料中的mg2si相的复合变质作用。综述了mg2si相的性质,重点介绍了铸造镁合金中添加变质元素对mg2si相形貌的影响以及变质机理,总结了当前研究阶段存在的不足,并提出了进一步研究方向。

关键词：镁合金 mg/mg2si复合材料 mg2si相变质元素

ECAP变形mg2si相增强mg-Zn耐热镁合金的研究

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ECAP变形Mg2Si相增强Mg-Zn耐热镁合金的研究

作者：孟少峰太原理工大学

学位级别：硕士

目前，随着人们对能源和环境的日益重视，交通工具的轻量化成为必然，镁合金作为最轻的结构材料引起科研人员越来越高的重视。但镁合金在高温环境中下的力学性能偏低，特别是环境温度超过393K后，抗蠕变性能急剧下降。因此，开发新型耐... 详细信息

目前，随着人们对能源和环境的日益重视，交通工具的轻量化成为必然，镁合金作为最轻的结构材料引起科研人员越来越高的重视。但镁合金在高温环境中下的力学性能偏低，特别是环境温度超过393K后，抗蠕变性能急剧下降。因此，开发新型耐热镁合金在该领域显得越发重要。制备耐热镁合金的主要途径之一是在镁合金中加入廉价元素si。本文在mg-Zn系合金中加入较多量的si元素(2%)，制备出ZS32镁合金;并通过等通道转角变形技术（ECAP）细化粗大汉字状的热稳定性较高的晶界强化相mg2si及晶粒;利用OM、XRD、EDS、SEM、TEM等设备对合金变形前后组织变化及室温力学性能和高温蠕变性能进行分析研究，并探讨ECAP细化机理及合金变形前后的断裂行为，这为开发性能较高的耐热镁合金及其应用提供可靠的理论依据。实验结果表明：(1)铸态ZS32镁合金的组织及第二相（块状及汉字状mg2si相，mgZn相、mgZn2相）经过ECAP变形后都得到了显著细化。经过4道次ECAP变形以后，晶粒平均尺寸从铸态的50μm细化到25μm，同时显著细化mg2si相;经过8道次变形以后，晶粒被细化到10μm左右，晶粒度较均匀;mg2si相被逐步破碎成细小颗粒，弥散分布在晶内或晶界附近。ZS32镁合金从铸态到8道次变形态的细化机制是：纯剪切应力作用的塑性变形引起了动态再结晶。(2)随变形道次递增，基体晶粒以及mg2si相不断细化，提升了室温力学性能与高温抗蠕变性能，其中：室温下4道次变形试样的屈服强度（YS）提高200%，抗拉强度（UTS）提高183%以及伸长率（δ）提高218%;高温蠕变实验中：①外加应力恒定时，同一道次变形试样的抗蠕变性能因提高温度而降低;②等温等应力时，在变形道次递增的同时，寿命延长、稳态蠕变速率下降。ZS32镁合金随着变形道次增加，室温拉伸及高温蠕变的断裂方式从铸态的脆性断裂，变形态变为韧性断裂。(3)裂纹源主要在第二相颗粒处形成，这是由于ECAP变形细化了热稳定mg2si相，钉扎位错，有效抑制了晶内位错运动及晶界滑移，使得应力集中，为裂纹的形成提供条件;经过计算蠕变应力指数n（4

关键词： ZS32镁合金 mg2si相 ECAP 力学性能蠕变性能

熔体过热处理对过共晶Al-si-mg合金中的mg2si相的影响

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熔体过热处理对过共晶Al-Si-Mg合金中的Mg2Si相的影响

作者：谢敏江西理工大学

学位级别：硕士

由于颗粒增强mgsi/Al基复合材料具有高比强度、高比刚度和高耐磨性等一系列优点,从而在工业生产方面具有非常广阔的应用前景。但是,原位自生的mgsi相通常比较粗大,且一般以板块状或树枝状存在于铝基体中,大大降低了材料的性能。因此,本... 详细信息

由于颗粒增强mgsi/Al基复合材料具有高比强度、高比刚度和高耐磨性等一系列优点,从而在工业生产方面具有非常广阔的应用前景。但是,原位自生的mgsi相通常比较粗大,且一般以板块状或树枝状存在于铝基体中,大大降低了材料的性能。因此,本文在总结前人研究成果的基础上,应用熔体过热技术制备了mgsi颗粒增强Al-18%si-mg自生复合材料。研究了过热温度、保温时间对Al-18%si-mg自生复合材料显微组织和力学性能的影响,探讨了mgsi颗粒在熔体过热过程中的溶解与凝固行为,并与变质处理、固液相区等温保温处理这些处理方式的进行对比,研究了熔体过热处理的优越性,获得了制备该类铝基复合材料合适的熔体过热处理工艺;最后,在熔体过热的基础上应用快速凝固技术,进一步的优化处理工艺,探索过热处理的作用机制,取得了以下研究成果:低温浇注有利于颗粒增强Al-18%si-mg复合材料获得良好的显微组织。制备该类复合材料的合适铸造工艺为:浇注温度695℃,冷却方式金属型铸模水淬。此时,增强相mgsi颗粒的平均等积圆直径为14.82μm,形状因子为:0.63。通过熔体过热处理,Al-18%si-mg合金凝固组织中树枝状或多边形状的mgsi相逐渐向十字形转变并有明显的球化趋势,且随着过热温度的升高和保温时间的延长, mgsi相的晶粒大小呈现先减小后增大的规律,但形貌始终越来越圆整。当过热温度为860℃,保温时间25 min时,mgsi相均匀细小,平均尺寸由处理前的21.12μm减小到8.55μm,同时,该复合材料的布氏硬度和耐磨性分别提高了35%和76%。从理论上分析了熔体过热处理的作用机理,并通过分离实验,发现在快速凝固冷却和熔体过热处理的双重作用下,Al-18%si-10%mg复合材料中mgsi相的生长方式发生了改变,由原先的小平面生长方式逐渐向非小平面生长方式转化,从而导致mgsi颗粒的形貌由原先八面体结构变为光滑的非棱角状颗粒结构。

关键词：熔体过热 Al-si-mg合金 mg2si相细化快速凝固

免热处理高强韧Al-mg-si系铸造铝合金组织和力学性能研究

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免热处理高强韧Al-Mg-Si系铸造铝合金组织和力学性能研究

作者：陈佳衍太原科技大学

学位级别：硕士

在当前“节能减排”政策的引领下,汽车制造行业呈现追求轻量化、以铝代钢的发展趋势,因此高强度、高韧性铝合金的开发已是大势所趋。国外早在上世纪九十年代开始大力布局免热处理一体化压铸产业,而国内仅有上海交通大学等少数单位在逐... 详细信息

在当前“节能减排”政策的引领下,汽车制造行业呈现追求轻量化、以铝代钢的发展趋势,因此高强度、高韧性铝合金的开发已是大势所趋。国外早在上世纪九十年代开始大力布局免热处理一体化压铸产业,而国内仅有上海交通大学等少数单位在逐步开展免热处理铝合金的研究和开发工作,同时现有压铸铝合金产品强度低、韧性差,力学性能无法满足使用需求。因此,针对免热处理压铸铝合金开展成分优化、强韧化机制的探索,对于填补国内免热处理铝合金发展空白、开发具有自主知识产权的新型免热处理一体化压铸铝合金具有重要意义。为了解决以上问题,本文以Al-mg-si系铸造铝合金为基础,依据已知的成分范围对mg、si元素质量比进行调控,遴选出铸造性能、力学性能俱佳的mg/si比后,对其进行Cu、Zn合金化探索。使用铜模吸铸技术,模拟压铸过程中冷速变化,制备不同成分的3mm薄壁铸件。使用热力学计算软件分析不同成分合金的相组成,并通过光学显微镜、扫描电子显微镜对合金显微组织形貌等进行表征,借助X射线衍射仪、能谱仪对合金中物相、元素分布进行分析,开展室温拉伸试验以检测合金力学性能,并通过定量化计算讨论合金中不同影响因素对合金强度的贡献,探究微观组织与力学性能之间的关系,为我国开发新型免热处理高强韧铝合金提供数据支持。对mg、si质量比调控的研究结果表明,mg/si比值影响mg2si相的形貌和分布,进而影响合金的延伸率,mg2si相为长骨骼状且呈均匀分布时有助于合金延伸率的提高;同时,mg、si元素在基体中形成过饱和固溶体产生晶格畸变强化以及mg2si相与基体间的热膨胀失配强化都将提升合金强度,当mg/si比为1.55时,合金强度最高。对Cu、Zn合金化的研究结果表明,Cu、Zn元素的添加均能细化α-Al枝晶,减小二次枝晶臂间距,同时改变mg2si相形貌,当在mg/si比为1.55的基础上复合添加0.5 wt.%Cu与1.5 wt.%Zn时,合金具备最佳强度,抗拉强度、屈服强度分别为341.9 MPa、282.6 MPa。其中Cu、Zn元素的固溶强化是合金中主要的强化手段。对mg/si=1.55且复合添加0.5wt.%Cu、1.5 wt.%Zn的合金进行高压压铸的研究结果表明,组织细化、强化相的形成促进了合金强度的提高,压铸合金抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为362 MPa、258MPa、6.88%。

关键词： Al-mg-si系铸造铝合金 mg/si比合金化 mg2si相力学性能强化机制

熔体过热处理对过共晶Al-si-mg合金中mg_2si相的影响

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金属热处理 2010年第10期35卷 63-66页

作者：刘政谢敏封志芳肖明江西理工大学材料与化学工程学院江西赣州341000

采用原位合成技术制备mg2si颗粒增强Al-18%si-mg复合材料,并对其进行熔体过热和Sr变质处理。研究过热温度、保温时间对Al-18%si-mg合金中颗粒状mg2si增强相的显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:经熔体过热处理后Al-18%si-mg合金... 详细信息

采用原位合成技术制备mg2si颗粒增强Al-18%si-mg复合材料,并对其进行熔体过热和Sr变质处理。研究过热温度、保温时间对Al-18%si-mg合金中颗粒状mg2si增强相的显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:经熔体过热处理后Al-18%si-mg合金凝固组织得到了明显的改善,使具有树枝状或汉字状特征的mg2si相逐渐向十字形转变且球化趋势明显。处理工艺为过热温度860℃,保温时间25 min时,mg2si相均匀细小,平均尺寸由处理前的34μm减小到11.42μm,复合材料的力学性能也得到明显改善。

关键词：熔体过热 Al-si-mg合金 mg2si相细化变质

Sr对mg-1.7si合金中初生和共晶mg_2si相的变质作用

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沈阳工业大学学报 2016年第1期38卷 24-29页

作者：邱克强热焱宋欣颖杨成亮任英磊李荣德沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 辽宁广播电视大学装备制造职业技术学院沈阳110034

为了获得性能优良的耐热镁合金，研究了Sr对初生和共晶mg2si相的变质作用，并利用扫描电子显微镜观察了mg2si相的形貌特征与mg-1．7si-xSr合金的微观组织．结果表明，当sr的质量分数处于1．0％-1．5％范围内时，可对初生和共晶mg：si相... 详细信息

为了获得性能优良的耐热镁合金，研究了Sr对初生和共晶mg2si相的变质作用，并利用扫描电子显微镜观察了mg2si相的形貌特征与mg-1．7si-xSr合金的微观组织．结果表明，当sr的质量分数处于1．0％-1．5％范围内时，可对初生和共晶mg：si相进行有效变质．sr的吸附作用可以诱发孪晶沟槽、旋转晶界等原子扩展台阶的出现，引起原子堆砌方式和晶体生长方向的改变，因而sr可对初生mg：si相起到变质作用．sr的添加还可将mg＋mg：si共晶的长大方式由合作长大模式变为以重新形核为主兼有合作长大的混合模式，使得mg2si相的生长形态产生改变，因而sr可对共晶mg2si起到变质作用．

关键词： mg-1.7si合金 Sr元素变质 mg2si相共晶相初生相生长台阶吸附

ECAP过程中不同形态的mg_2si相演变规律及合金性能研究

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热加工工艺 2017年第15期46卷 53-56,60页

作者：周丽丹张增耀王红霞山西中能建电力装备有限公司山西太原030031 山西职业技术学院山西太原030006 太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

采用金属型铸造分别制备了具有汉字状mg_2si相的mg-10Al-2.1si合金和具有骨骼状的mg_2si相的mg-8.8Al-0.77si合金,并对两种合金进行了4道次等通道挤压。对比研究了两种合金中mg_2si相的演变规律,分析了其碎化机制及其对合金室/高温性能... 详细信息

采用金属型铸造分别制备了具有汉字状mg_2si相的mg-10Al-2.1si合金和具有骨骼状的mg_2si相的mg-8.8Al-0.77si合金,并对两种合金进行了4道次等通道挤压。对比研究了两种合金中mg_2si相的演变规律,分析了其碎化机制及其对合金室/高温性能的影响。结果表明,ECAP挤压后,粗大汉字状mg_2si相碎化程度较小,内部产生裂纹,合金室/高温性能并没有明显的提高;骨骼状mg_2si相更易被挤压碎化成小颗粒,并均匀分布在基体上,使得合金的室/高温性能得到了显著提高。两种铸态合金的高温稳定性比较好,耐高温的mg_2si增强相在高温时钉扎晶界和网状mg_(17)Al_(12)相作用显著。

关键词： mg2si相等通道转角挤压碎化机制力学性能

Sb变质对mg_2si/mg-Al基复合材料中mg_2si相的影响

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热加工工艺 2016年第14期45卷 93-96页

作者：陈淑英陈智麟邵秉川常国威辽宁工业大学材料科学与工程学院辽宁锦州121001

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪研究了Sb变质对mg_2si/AZ91D复合材料中mg_2si相的影响,探索了变质机理。结果表明:0.2%Sb变质使mg_2si/AZ91D复合材料中初生mg_2si由粗大的枝晶状变成细小的多边形状,共晶mg_2si的... 详细信息

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪研究了Sb变质对mg_2si/AZ91D复合材料中mg_2si相的影响,探索了变质机理。结果表明:0.2%Sb变质使mg_2si/AZ91D复合材料中初生mg_2si由粗大的枝晶状变成细小的多边形状,共晶mg_2si的形貌由粗大的汉字状变成针状、团絮状、短杆状、蠕虫状和颗粒状。继续增加Sb含量,对初生mg_2si的形状和尺寸影响不大。但是增加Sb含量使得颗粒状的共晶mg_2si数量增多,尺寸减小,分布更均匀。加入Sb变质剂后,mg_3Sb_2可作为初生mg_2si的形核核心,细化晶粒。共晶mg_2si的凝固开始温度降低,其形核过冷度增大,形核率增加。

关键词： Sb变质 mg2si/AZ91D复合材料 mg2si相形核过冷度