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铝合金疲劳性能的研究进展

吴私 , 王旭 , 周吉学 , 刘运腾 , 李卫红 , 张国福 , 唐守球

金属世界 doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2013.04.022

关键词:

冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织的影响

周吉学 , 杨院生 , 童文辉 , 王杰 , 付俊伟 , 汪彬

稀有金属材料与工程

通过改变凝固过程中的冷却速率,研究了冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与成分微观偏析的影响.随冷却速率提高,合金组织明显细化,初生相形貌由粗大等轴枝晶逐渐向细小树枝晶转变,合金凝固过程中形核率增加,合金晶粒尺寸逐渐减小;冷却速率的提高可以降低溶质元素的扩散速率,从而增加合金元素在枝晶干中的固溶度,减轻凝固过程中合金元素Gd与Y的微观偏析,同时使凝固过程中形成的共晶减少,共晶组织分布更加弥散、均匀.

关键词: Mg-Gd-Y-Zr合金 , 冷却速率 , 微观组织 , 微观偏析

镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程及形成机理

崔学军 , 周吉学 , 林修洲 , 罗宏 , 龚敏

中国有色金属学报

以磷酸二氢锰的盐溶液为研究体系,采用SEM和EDS和电化学分析手段,研究镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程和形成机理.结果表明:磷化膜的生长过程分为5个阶段:基体溶解-成核阶段(0～130 s)、基体和磷化膜溶解阶段(130～630 s)、磷化膜快速生长阶段(630～1300 s)、磷化膜稳态生长阶段(1300～2000 s)和磷化终止阶段(2000 s以后).磷酸盐晶核在镁合金AZ31浸入溶液的初始阶段一次形成,并优先在β相表面经过成核—长大—分裂—细化—增厚5个过程,沿表面方向生长和外延,最终形成致密的磷化膜.并且,磷化膜有两层,第一层是以Mg3(PO4)2和AlPO4以及MnHPO4为主的沉积薄膜;第二层则是在β相表面成核—长大的MnHPO4磷化膜.

关键词: 镁合金 , 磷酸盐转化膜 , 形成机理 , 电化学过程

Sr对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响

周吉学 , 汪彬 , 童文辉 , 杨院生

金属学报

研究了微量Sr（0.01-0.1%，质量分数）对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响. 结果表明，加入微量Sr可明显细化AZ91D合金晶粒；随着添加量增加，初生相α-Mg枝晶逐渐球化，非平衡析出相β-Mg17A112增多；加入0.1% Sr后，在枝晶间β-Mg17A112相上依附析出针状或杆状Al4Sr新相. AZ91D合金凝固过程中Sr在固液界面前沿富集，并且优先在曲率较大的枝晶端面富集，抑止晶粒长大，从而增加允许形核时间，提高了形核数量，同时Sr的尖端富集降低了初生相α-Mg的尖端生长优势，球化了枝晶组织.

关键词: AZ91D镁合金 , Sr , grain refinement , Al4Sr precipitation

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固及力学性能的影响

汪彬 , 杨院生 , 周吉学 , 童文辉

稀有金属材料与工程

在Mg-Gd-Y-Zr合金凝固过程中施加不同频率的脉冲磁场,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固的影响.实验结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒细化,在频率为5 Hz条件下获得最佳的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸从未加脉冲磁场条件下的65 pm细化到37 pm.脉冲磁场的搅拌导致熔体磁过冷及熔体温度梯度降低是晶粒细化的主要原因.脉冲磁场的施加使抗拉强度和延伸率较常规铸造合金分别提高了4.8%、78.5%.

关键词: 脉冲磁场 , 凝固组织 , 晶粒细化 , Mg-Gd-Y-Zr合金

Sr对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响

周吉学 , 汪彬 , 童文辉 , 杨院生

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.11.009

加入微量Sr(0.01%-0.1%,质量分数)可明显细化AZ91D镁合金晶粒,随Sr含量增加,初生相α-Mg尺寸逐渐减小,而二次枝晶间距变化不大,同时β-Mg17Al12析出相增多.Sr添加量为0.1%时,针状或块状Al4Sr相依附在枝晶间的β-Mg17Al12相上析出.Sr在AZ91D合金凝固固-液界面前沿富集,并且优先在曲率较大的枝晶端面富集,从而抑制晶粒长大,细化了合金中初生相α-Mg;同时,Sr在枝晶的尖端富集降低了初生相α-Mg的尖端生长优势,改变了初生相形貌.

关键词: AZ91D镁合金 , Sr,晶粒细化 , Al4Sr析出相 , 枝晶生长

气体保护熔炼条件下Mg-Gd-Y-Zr合金的夹杂物

童文辉 , 王杰 , 周吉学 , 杨院生

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00593

本文研究了气体保护条件下,常规熔铸的Mg-Gd-Y-Zr合金中夹杂物的形貌、分布及形成原因,并通过计算分析了夹杂物的沉降行为.结果表明,Mg-Gd-Y-Zr合金中有MgO或Y的氧化物为主的球状、簇状、不规则状、线状的复合夹杂物和含熔剂夹杂物,夹杂物的平均尺寸为12.7 μm,平均体积分数为0.26％.夹杂物出现的频率随其尺寸增大而急剧减小,尺寸在20 μm以下的夹杂物占夹杂物总体积接近85％,尺寸在45 μm以下的夹杂物占96％.计算结果表明,夹杂物沉降速率与其尺寸和密度相关；夹杂物密度增大,可使镁合金中夹杂物的最大尺寸减小,计算得到的合金中最大夹杂物的尺寸与实验结果基本一致.

关键词: Mg-Gd-Y-Zr合金 , 夹杂物 , 气体保护

低温挤压Mg-4Zn-2Al-2Sn合金的组织与力学性能研究

赵东清 , 周吉学 , 刘运腾 , 董旭光 , 王晶 , 杨院生

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00352

研究了Mg-4Zn-2A1-2Sn合金在225,250和275℃挤压变形后的微观组织、织构及其力学性能.结果表明:在3种挤压温度下合金均发生了完全动态再结晶,晶粒尺寸分别为4.4,7.1和10.5μm.挤压温度直接影响到晶粒内部第二相的析出,在225℃挤压时,在晶粒内部可观察到尺寸为20～60 nm的不规则形貌的Mg2Sn析出相,挤压温度升高到275℃,第二相析出增多,Mg2Sn颗粒长大到500 nm左右,并观察到沿挤压方向呈流线分布的微米级Mg32(Al,Zn)49在225和250℃挤压时,形成了单一的平行于挤压方向的基面织构,当温度升高到275℃时,棱柱面滑移临界剪切应力急剧降低,棱柱面滑移系启动,形成了除基面织构以外的棱柱面平行于挤压方向的{1010}〈0002〉织构,这种取向在沿挤压方向压缩时,压应力平行于c轴方向,不利于拉伸孪晶{1012} 〈1011〉的形成,导致275℃挤压样品拉压不对称性不明显,压缩与拉伸屈服强度之比为0.95.

关键词: 镁合金 , 低温挤压 , 组织 , 力学性能

冷却速率对铸态A356铝合金微观组织和拉伸性能的影响?

吴建华 , 周吉学 , 唐守秋 , 王金伟 , 张琳琳 , 陈燕飞

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅱ).011

研究不同冷却速率对A356合金铸态微观组织和拉伸性能的影响.结果表明,随着冷却速率的提高：合金二次枝晶间距减小,共晶Si相由粗大的针片状向细小的短棒状或颗粒状转变,合金的拉伸性能得到改善.合金的抗拉强度达到205 MPa,屈服强度达到143 MPa,延伸率达到10．4％.通过控制冷却速率,可细化A356合金的铸态组织,提高合金的拉伸性能.

关键词: 冷却速率 , A356铝合金 , 微观组织 , 拉伸性能

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金冲击过程形变行为分析

刘洪涛 , 周吉学 , 刘清 , 刘运腾 , 庄海华

有色金属工程 doi:10.3969/j.issn.2095-1744.2016.06.003

利用轻气炮装置在不同加载速率下对Ni47Ti44Nb9形状记忆合金进行了动态冲击加载试验.采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等先进手段对样品的形变行为进行了分析表征.探讨冲击过程合金样品的物相转变机制和微观组织演化规律.结果表明:冲击后样品内部存在大量微观缺陷,NiTi基体相与β-Nb粒子相均发生了明显的形变,但未发生应力引发马氏体相变过程,这可能是由于Ni47Ti44Nb9合金马氏体相变温度较低以及β-Nb粒子对相变过程的阻碍作用引起的.

关键词: 形状记忆合金 , Ni47Ti44Nb9 , 冲击加载