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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

Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展

何文军 , 闵光辉 , 卢庆亮 , 于化顺

材料导报

回顾了Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展.主要介绍了Ti-Ni-Cu合金条带的组织结构、晶化行为、织构和析出物、马氏体相变温度及其形状记忆特性.合金条带的铸态组织随工艺参数不同可在非晶-晶态之间变化;独特的析出物和织构影响其相变行为和形状记忆性能;条带具有良好的形状记忆效应和超弹性性能,与体材相比,其相变应变大而相变应力滞后小.总结了研究中存在的问题并展望了未来的研究方向.

关键词: Ti-Ni-Cu合金 , 快速凝固 , 马氏体相变 , 形状记忆性能

MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料的界面结构

卢庆亮 , 于化顺 , 闵光辉 , 王常春 , 冯刚

稀有金属材料与工程

通过液态原位反应合成制备MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料,利用TEM对增强相形态及界面结构进行了观察.实验结果表明,复合材料中增强粒子与基体界面结合良好,无反应物生成.确定了增强粒子与基体的界面取向关系,MgO与基体α相的晶体学关系为[100]MgO//[40(4)3]α,(011)MgO//((1)2(1)0)α;Mg2Si与基体β相的晶体学关系为 [310]MgSi//[411]β,(1(3)(1))MgSi//(001)β.

关键词: Mg-Li基复合材料 , 粒子增强 , 界面结构

钙对ZA85镁合金显微组织和力学性能的影响

徐培好 , 闵光辉 , 于化顺 , 卢庆亮

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.01.016

研究了钙的加入对ZA85镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:当ZA85镁合金中钙质量分数为0.3%～0.9%时,钙元素均固溶于基体中,合金中无含钙相生成;随钙含量增加,力学性能提高,当钙质量分数为0.6%时,铸态合金的显微硬度和室温抗拉强度达到最大值117.5 HV和164 MPa,150℃时的抗拉强度为149.5 MPa;经300℃×24 h均匀化处理后,其150℃时的抗拉强度提高到159.2 MPa;室温拉伸断口主要由解理面组成,呈脆性断裂;高温断口解理面减少,韧窝增大,呈韧性断裂.

关键词: ZA85镁合金 , 钙 , 显微组织 , 力学性能

LaB6单晶体制备方法的特点和进展

卢庆亮 , 闵光辉 , 于化顺

材料导报

综述了LaB6单晶体的国内外研究现状及进展.分别对铝熔剂法、气相沉积法、熔盐电解法、区域熔化法等几种主要的LaB6单晶体制备方法的特点进行了简要的总结和分析.在4种主要的制备方法中,区域熔化法生产效率高,适于制备大尺寸LaB6单晶阴极,且制备的LaB6单晶体纯度高、质量高.

关键词: LaB6 , 单晶体 , 区域熔化法

亮镍镀层的脆性问题

袁诗璞

电镀与涂饰

总结了亮镍镀层脆性的一般规律,给出了用以判断亮镍镀层脆性的简单方法,讨论了分别由内应力、异种阳离子引入及有机杂质夹杂所引起的脆性问题.强调了正确采用并补加添加剂的重要性,分析了对镀液盲目进行大处理的不良后果,指出了采用活性炭吸附有机杂质时应注意的问题.

关键词: 亮镍镀层 , 脆性 , 内应力 , 光亮剂 , 杂质 , 活性炭 , 吸附

基于亮蓝为显色剂的高酸度试纸

赫春香 , 王微 , 霍春宝 , 高峰

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2015.10.150056

研究了色素亮蓝对氢离子浓度大于1 mol/L溶液的颜色响应及其变色机理,并将其作为显色剂应用于高酸度试纸的研发.研究表明,固定于改性基纸上的亮蓝处于氢离子浓度为0.1～9.0 mol/L范围的介质溶液中时,其颜色变化表现出明显的酸度响应特征,即随着溶液酸度的提高,亮蓝逐渐由蓝色转化为蓝绿色、绿色、黄绿色直至黄色.该响应具有普适性,不受无机酸的种类与氧化性强弱的影响.采用分光光度法研究了溶液酸度对亮蓝光吸收特性的影响,提出其可能的变色机理.以亮蓝为显色剂开发出高酸度试纸,该试纸可以直接检测溶液中0.1～9.0 mol/L范围内的氢离子平衡浓度,精确度为±1 mol/L.

关键词: 亮蓝 , 酸度响应 , 高酸度试纸 , 变色机理

汉代含“银灰亮”钱币的锈蚀产物

贾松 , 刘成

腐蚀与防护 doi:10.11973/fsyfh-201701017

采用超景深三维显微镜和扫描电镜(SEM)对汉代含“银灰亮”钱币锈蚀产物进行显微观察,并通过电子能谱、X射线粉末衍射和X射线荧光光谱等手段,对钱币本体、银灰亮层及其他锈蚀产物进行了研究,利用离子色谱法对钱币的包裹土进行了分析.确定钱币表面的锈蚀物主要为Cu2S(银灰色)、Cu2O(红褐色)、Cu2(OH)2CO3(绿色)和PbCO3(白色),探讨了含银灰亮钱币锈蚀结构的形成机理.

关键词: 汉代钱币 , 银灰亮光泽 , 锈蚀结构 , 形成机理

钢球表面磷化着亮黑色的工艺研究

周元贵 , 张黔

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.02.010

成品轴承钢球表面的磷化膜一般较粗糙,为此,对含硝酸钡的磷化液在钢球表面获得亮黑色磷化膜的配方进行了试验研究.结果表明,成分为30 g/L Ba(NO3)2,10 g/L Zn(H2PO4)2,15 g/L Zn(NO3)2的磷化液,在磷化温度80～85 ℃,磷化时间10 min的条件下可在钢球表面获得膜厚为2 μm的亮黑色磷化膜,膜层抗CuSO4点蚀时间大于2 min.

关键词: 磷化 , 轴承钢球 , 着色