卢庆亮
材料导报
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
党朋
,
许晓嫦
,
刘志义
,
于文斌
,
宁爱林
,
曾苏民
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.05.019
利用透射电镜(TEM)研究了等径角挤压(ECAP)和多向压缩(MAC)两种强塑性变形方式对Al-Cu合金中θ'相变形过程中演变.结果表明,随着应变量的增加,析出相先是与基体失去位向关系,随后破碎、回溶.在相同应变量下,MAC变形使析出相回溶的速度明显高于ECAP变形.应变引起析出相回溶受界面反应型回溶机理和界面弯曲效应机理共同作用.
关键词:
等径角挤压(ECAP)
,
多向压缩(MAC)
,
Al-Cu合金
,
析出相
,
回溶
彭北山
,
刘志义
,
宁爱林
,
许晓嫦
,
曾苏民
材料热处理学报
透射电镜观察表明,Al-4.11%Cu二元合金中θ相在等径角挤压(ECAP)强变形中发生反复的弯曲变形,形成了亚结构,并从亚结构界面处开始发生溶解,而θ相则发生了折断和破碎,并从破碎θ粒子的尖角处发生溶解.X射线衍射及小角度X射线散射测试结果表明,θ相粒子随强变形溶解得比θ快,θ相粒子在尺寸较大时即开始随强变形溶解.热力学分析表明,θ相在强变形中因为自身的应变增加了系统的应变能和粒子回溶的驱动力,促使其在强变形中的溶解.而θ相的溶解则是因为破碎粒子尖锐菱角表面能的增加造成的.研究表明,析出相粒子应变能与表面能都是强变形诱导析出相粒子回溶的驱动力,尤其是应变能的作用更大.
关键词:
等径角挤压(ECAP)
,
θ相
,
θ相
,
溶解
,
应变能
,
表面能
黄姝珂
,
李宁
,
文玉华
,
丁胜
,
莫华强
,
李聪
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.05.015
采用等径角挤压(ECAP)工艺改变Fe-18.39Mn合金的ε马氏体片形态,进而研究其对合金阻尼性能的影响.在微机控制电液伺服万能实验机上利用自制模具进行ECAP实验,采用倒扭摆测试合金阻尼性能,扫描电子显微镜观察微观组织.结果表明:Fe-18.39Mn合金在300℃进行ECAP后,由于高密度位错的钉扎,阻尼性能丧失;经过600℃退火,没有改变其ECAP后的组织,阻尼性能仍然很低;而在高于700℃的温度退火处理能大量消除高密度位错,并在一定程度上改变ε马氏体片的形态,使ε马氏体片细化,交叉程度降低,进而阻尼性能较未ECAP时得到提高.
关键词:
等径角挤压(ECAP)
,
阻尼合金
,
阻尼性能
,
Fe-Mn
,
ε马氏体
曹军
,
丁雨田
,
卢振华
,
胡勇
材料热处理学报
利用扫描电镜、X射线衍射仪和氧化称重实验对铜表面氧化速率进行研究,分析了不同组织、晶粒和温度对铜氧化性能的影响。结果表明：铜的组织结构是影响其氧化性能的主要因素,非密排的（100）晶面上界面能高、晶面原子堆垛相对疏松和原子尺度上粗糙,且氧化膜生长连续,氧化速率高于密排的（111）晶面;温度升高,铜表面的内能增大,铜原子较易成为活化原子与氧气发生反应,同时增大了铜原子在氧化膜中的扩散速率,加速了铜的氧化;铜试样经过等径角挤压（ECAP）后,（111）晶面铜表面的面积增大,氧化速率降低,晶界不是影响铜氧化速率的主要因素,能量较小的晶面原子所占的面积增大,铜的氧化速率减小。
关键词:
单晶铜
,
多晶铜
,
氧化速率
,
等径角挤压(ECAP)
罗蓬
,
夏巨谌
,
胡侨丹
,
王新云
稀有金属材料与工程
研究了铸造镁合金等径角挤压(ECAP)的原理与技术实施手段.通过设计ECAP模具的几何结构,研究了剪切应变累积效应的度量方法.通过对AM60镁合金铸锭单道次ECAP加工后光学显微组织的观察,讨论了模具几何结构条件(转角与背转角大小)对变形组织演化形态的影响.根据多道次ECAP试验的位移-挤压力关系曲线,考察了加工工艺条件(加工道次数、背压与加工速率)对变形组织形态的影响规律.分析了镁合金ECAP加工技术的试验和模拟方案.研究表明:AM60镁合金铸锭的ECAP变形组织形态较好地符合理论预测结果;多道次ECAP加工显著改善了AM60镁铸锭的微观组织;对于具有粗大晶粒的铸造镁合金而言,ECAP工艺能以机械化冶金方式制备其超细晶结构.
关键词:
铸造镁合金
,
等径角挤压(ECAP)
,
超细晶结构
