摘要：镁合金是实现航空航天、交通运输、民用建筑等轻量化、缓解日益严重的能源问题的重要材料之一。本文以稀土镁合金为对象,聚焦多元体系中关键相对合金性能的作用机制,从热力学上分析稀土镁合金中的金属间化合物种类及其物相稳定性,进一步总结相变动力学模型及其在稀土镁合金相转变机理分析中的应用。讨论相结构和界面对稀土镁合金力学性能、耐蚀性能和储氢性能的影响规律,展望通过调控关键相和第二相转变设计新型稀土镁合金的前景和发展方向。

摘要：镁合金作为最轻质的结构材料,在电子产品及汽车工业领域具有广泛的应用前景。相比于非稀土镁合金,稀土镁合金具有强度高且高温性能好的优点,而成为研究热点之一。本文重点介绍了高稀土含量镁合金和低稀土含量镁合金的强韧化方法。高稀土含量的镁合金可以调控三角分布的棱柱面片状析出相β',阻碍位错滑移,提高合金强度。低稀土含量的镁合金可以采用表面机械研磨处理方法得到表面含有纳米晶中心含有孪晶的梯度组织,利用细晶强化和孪晶强化提高合金强度。

摘要：镁合金作为最为轻质的金属结构材料,是实现航空航天、交通运输以及电子通讯等轻量化的重要材料。然而,镁合金在应用过程中仍面临一系列瓶颈问题。研究结果表明,稀土元素对于改善镁合金的性能具有至关重要的作用。本文聚焦稀土元素对镁合金组织的作用机制,讨论了稀土元素对镁合金塑性变形能力、导热性能及耐腐蚀性能的影响规律。总结发现稀土元素能够通过调控织构和变形过程中的滑移机制提高塑性,影响第二相的析出行为,改善导热性能;改变析出相的化学性质、形貌与分布等提高耐腐蚀性能。展望通过调控稀土元素设计新型高性能结构功能一体化稀土镁合金的发展方向。

摘要：主要研究高强韧稀土镁合金筋板类构件等温精锻工艺及随后的锻件微观组织与性能的控制。通过Deform软件对典型筋板类构件的等温精锻工艺进行模拟研究,通过分析等温精锻工艺过程中金属材料的流动趋势及可能出现的问题,提出相应的解决方案,在随后的实验过程中,成功成形出具有高筋薄腹板的典型筋板类锻件。研究结果表明:筋板类构件等温精锻过程中在两个侧筋相交的位置充填最为困难,利用有限元方法对坯料尺寸进行优化设计,有效地改善了金属在复杂模具型腔内的充填能力,并降低了等温成形载荷,成形出表面质量良好的稀土镁合金精锻件。通过200℃时效63 h后,高强韧稀土镁合金筋板类构件的强度达到峰值,其峰值抗拉、屈服强度和延伸率分别为371、243 MPa和4.07%。β'相和长周期相在基体上的弥散分布是锻件获得较高强度的主要原因。锻件断口在未时效处理状态下主要为韧性断裂,而随着时效过程的进行,断裂方式逐渐转变为准解理断裂。

摘要：目的为进一步扩大镁合金的应用范围,以ZM2为基础合金成分,引入Sn元素,设计一种性能优异且经济成本相对低廉的含Sn稀土镁合金。方法采用正交试验设计方法,选取正交表L9,对Mg-Zn-Ce-Zr-Sn合金成分配比进行研究,综合考虑抗拉强度、延伸率、硬度3项指标,得出最优成分配比;对Sn元素的含量进行调控,对比分析合金组织及力学性能,验证当Sn元素的质量分数为0.2%~0.4%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-xSn合金的组织与性能是否最佳。结果Mg-Ce-Zn-Zr-Sn合金的优选成分如下:Zn的质量分数为4.0%~4.5%、Ce的质量分数为1.2%~1.5%、Sn的质量分数为0.2%~0.4%。优选合金成分为Mg-(4.0~4.5)Zn-(1.2~1.5)Ce-0.6Zr-(0.2~0.4)Sn。极差分析及影响因素主次分析结果表明,新引入的Sn元素对合金的综合力学性能有着重要的影响。组织及力学性能分析结果表明,当Sn的质量分数为0.2%时,Mg-4.5Zn-1.2Ce-0.6Zr-xSn合金具有最为优良的组织及力学性能,抗拉强度、延伸率、布氏硬度分别为212 MPa、4.5%、69.8HBW5/250。结论优选方案的试验数据表明,利用正交试验设计得到的新型合金综合性能较好,满足ZM2合金的国家标准。

摘要：采用光纤激光焊对T6态GW103K板材进行焊接,建立了焊接工艺窗口,并采用正交试验设计方案,以高温抗拉强度为评价指标,运用极差法和方差法优化焊接工艺参数,确定了各工艺参数的影响程度及最优焊接工艺。研究激光功率对接头高温力学性能的影响,分析最优工艺参数下焊接接头高温力学性能及高温拉伸断口形貌。结果表明:激光功率对焊接接头高温力学性能影响最为显著。最优工艺参数下,焊接接头200℃平均高温抗拉强度为281.1 MPa,为母材的86.3%,延伸率为7.4%,达到母材的65.4%;该参数下接头成形良好,焊缝区域晶粒尺寸较小;此时接头与母材断裂模式均为韧性断裂。

摘要：研究WE43合金在不同应力状态下的塑性和断裂行为。设计拉伸、压缩及剪切试样,并进行力学实验。采用数字图像相关技术对测试过程进行记录和处理。实验结果表明:WE43合金具有低的拉压非对称性,其断裂机制属于韧性断裂。基于Drucker屈服函数,采用不同的硬化规律模拟单轴拉伸和压缩下的塑性变形行为。通过数值模拟得到应力状态和断裂应变。采用Brozzo、Oh、Ko-Huh和DF2016准则对韧性断裂行为进行数值预测,并与实验结果进行对比。结果表明:采用Swift-Voce硬化定律和Drucker屈服函数能合理模拟塑性变形。DF2016断裂准则能准确预测合金在各种应力状态下的断裂行为。

摘要：追求更高强度的材料一直是结构材料研究人员的目标,尤其是轻质结构材料-镁合金,被誉为“21世纪最轻的结构合金”。低密度、高性能镁合金在各种技术应用中非常具有吸引力,特别是在镁合金中加入主要合金化元素后,其强度、塑性得到了极大提升,从而促进了不同合金体系的镁合金发展。本研究综述了铸造镁合金和变形镁合金的研究和发展现状。重点从合金体系、合金组成、制备工艺和力学性能等方面进行综述,旨在对未来设计强度更高、综合性能优异的镁合金提供参考。

摘要：设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。

摘要：基于溶质总量控制开展Mg-RE系合金成分设计,筛选出抑制镁合金离异共晶相比例的元素,研究合金成分对铸造镁合金非平衡凝固组织、凝固区间、流动性、抗裂能力的影响,且基于筛选成分组织优化了热处理工艺。结果表明,在砂型慢冷条件下采用Mg-5.8Gd-3.0Y-0.4Zr制备的大型复杂结构件本体力学性能优异,抗拉强度≥300 MPa,屈服强度≥220 MPa,伸长率≥3%,可满足大型复杂结构件大载荷、大过载的使用工况。