2020年, 第41卷, 第9期　
刊出日期：2020-09-25

  

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镁合金专题
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  Mg-Gd系合金力学性能研究进展

  钟诗宇, 张丁非, 赵阳, 冯靖凯, 陈霞, 代啟敏, 潘复生

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 1-16. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0622

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  介绍了常见Mg-Gd系合金的力学性能，以是否生成长周期堆垛有序相为划分标准，重点分析了关键强化相β'、长周期堆垛有序相及二者形成的复合强化模型的强韧化机理，探讨了目前研究的不足之处，最后，提供了设计高强Mg-Gd系合金的思路。
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  镁合金再结晶织构及其调控研究进展

  李晓燕, 李兴林, 郭非, 蒋璐瑶, 胡红军, 杨明波

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 17-29. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0625

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  织构是影响镁合金塑性变形及成型性能的关键因素之一，镁合金中常见的基面织构导致合金室温成型能力差、各向异性等严重缺点。因此，通过弱化基面织构或增强非基面织构将有效地改善镁合金塑性变形能力、提高成型性能。近年来研究发现部分稀土镁合金经过再结晶后能产生弱基面/非基面织构（"稀土"织构），因此，镁合金再结晶行为成为优化镁合金织构的一种有效途径。本文总结了近年来镁合金再结晶织构调控方面的研究成果，详细讨论了合金元素种类及含量对镁合金再结晶织构类型及强度的影响，为弱织构镁合金成分设计提供参考依据。同时，归纳了近年来镁合金再结晶形核及后续晶粒长大对再结晶织构的影响规律，总结了当前主流的镁合金"稀土"织构产生原理。
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  Mg-Zn系镁合金中G.P.区的研究进展

  张玉, 李明, 杨文龙, 王宗刚, 王学志, 王琦山

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 30-35. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0060

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  Mg-Zn系镁合金的时效脱溶析出序列及其强化机理是研究的重要方向之一。概述了近几年国内外Mg-Zn系合金的研究进展。阐述了时效处理初期G.P.区的脱溶析出及其强化Mg-Zn系合金的机理。总结了时效处理下Mg-Zn系合金中强化相的析出行为和特征。着重分析了Mg-Zn系合金中G.P.区的脱溶析出对Mg-Zn系合金析出相变影响规律，以期为高强度Mg-Zn系合金的开发提供理论参考。
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  热处理对Mg-Zn-Mn-Gd合金显微组织和力学性能的影响

  赵阳, 张丁非, 冯靖凯, 陈霞, 蒋斌

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 36-41. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0626

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  采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）等方法研究了挤压前固溶处理对Mg-6Zn-1Mn-1.0Gd（ZMG611）合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：铸态ZMG611合金中的第二相主要为Mg₃Zn₆Gd（I相）和α-Mg固溶体，I相具有较高的热稳定性，相变温度大约为450℃；挤压前对合金进行固溶处理，部分第二相溶入基体，残留在基体上的第二相在挤压过程中被挤碎，呈细小的颗粒状弥撒分布在基体上，促进了挤压过程中的动态再结晶；经过时效处理后，挤压前固溶处理的合金表现出了良好的力学性能。
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  热处理对ZMT613-Sm镁合金组织和性能的影响

  薛寒松, 邓功凯, 李鹤, 白任杰

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 42-50. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0627

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  利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射分析（XRD）和电子拉伸试验机等研究了不同热处理工艺对挤压态ZMT613-0.5Sm镁合金组织及性能影响。结果表明：合金主要由α-Mg、Mg₄₁Sm₅、Mg₂Sn、MgZn₂相组成。经热处理后，合金晶粒尺寸较均匀、未出现明显长大及第二相聚集现象。双级时效处理后，有大量Mg-Zn相在晶内及晶界附近析出，合金组织中第二相数量较单级时效有较大增加，弥散程度较高。时效态合金的抗拉强度和屈服强度远高于挤压态。双级时效处理后，合金综合力学性能最好，其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为396 MPa、340 MPa和5.8%，抗拉强度和屈服强度较挤压态合金分别提高19.6%和55.3%。
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  T6处理对Mg-9Gd-1Zn-0.2Ca合金腐蚀性能的影响

  夏玉冰, 张丽, 吴丰, 汪荣香, 章晓波

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 51-58. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0056

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  采用光学显微镜、扫描电镜等研究了经不同温度固溶及时效处理后Mg-9Gd-1Zn-0.2Ca合金的显微组织，利用质量损失法、析氢法和电化学法测试了热处理后合金在模拟体液中的腐蚀性能。结果表明：经过固溶与时效处理之后，合金组织呈树枝状，在晶界或晶粒内部观察到层片状长周期堆垛有序（LPSO）结构；随着固溶温度的升高，共晶相逐渐减少，而晶粒内逐渐析出块状的析出相。由质量损失法和析氢法可知，随着固溶温度的增加，合金的腐蚀速率先增加后降低；固溶温度分别为370、420、470和520℃的合金的腐蚀电流密度分别为3.18×10^-4、5.89×10^-4、2.91×10^-4和2.74×10^-4 A·cm^-2，与浸泡法得到的趋势一致。不同温度固溶处理的合金在模拟体液（SBF）中的腐蚀速率从高到低的顺序为：420℃ > 370℃ > 470℃ > 520℃，均低于铸态合金的腐蚀速率，且520℃固溶处理的合金的腐蚀速率最小，约为铸态合金腐蚀速率的1/10，表明T6处理可显著提高合金的耐蚀性能。
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  热处理工艺对Mg-Gd-Y合金组织及耐腐蚀性能的影响

  焦迪, 王萍

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 59-66. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0106

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  研究了Mg-Gd-Y合金铸态、固溶态及时效态的组织及耐腐蚀性能。采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等对镁合金腐蚀前后的组织结构及腐蚀过程进行了分析表征，并通过浸泡实验及电化学工作站对镁合金的腐蚀速率及腐蚀行为进行了研究。结果表明：Mg-Gd-Y合金在3.5% NaCl溶液中腐蚀优先发生在Zr相周围，然后沿晶界的Mg-RE周围向着基体不断扩展，并且基体内部出现明显的点蚀。铸态镁合金沿晶界处存在大量共晶组织镁-稀土相。固溶处理使共晶组织和第二相粒子大部分溶入晶粒内，组织趋于均匀，耐腐蚀性能提高；时效处理后合金晶界处生成了一些小颗粒状的析出相，耐腐蚀性能较固溶态有所下降。电化学测试结果表明，铸态镁合金自腐蚀电位较低，固溶态和时效态镁合金自腐蚀电位正移。3种状态镁合金都发生了点蚀，腐蚀产物膜缺陷较多，对基体保护作用较小。
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  Gd对Mg-6Al-1Nd合金高温蠕变行为与力学性能的影响

  王武孝, 王娜, 秦子禾, 刘健, 秦少勇

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 67-75. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2019-0600

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  采用光学显微镜（OM），X射线衍射分析（XRD），扫描电镜（SEM）和力学性能测试等方法研究了Gd添加对Mg-6Al-1Nd合金显微组织、高温压缩蠕变行为（150℃、90 MPa）以及高温拉伸力学性能（150℃）的影响。结果表明：在Mg-6Al-1Nd合金中加入稀土元素Gd后，Mg-6Al-1Nd-xGd合金的物相组成为α-Mg相、β-Mg₁₇Al₁₂相以及金属间化合物Al₂Nd和Al₂Gd相，组织中的β-Mg₁₇Al₁₂相由连续网状分布逐渐变得不连续；当Gd添加量为1.5%时，合金的蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.95%和1.946×10^-8，较Mg-6Al-1Nd合金的3.25%和3.209×10^-8分别降低了40%和39.3%，合金的高温压缩蠕变性能大幅提高；当Gd添加量为0.5%时，合金在室温及高温下具有最大的抗拉强度，分别为183.13 MPa和181.45 MPa，较Mg-6Al-1Nd合金的130.54 MPa和114.11 MPa分别提高了40.3%和59%。
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  Sn对Mg-6Zn-3Al合金微观组织和力学性能的影响

  王润, 胡耀波, 张琴, 管茂生

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 76-82. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0048

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  利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、室温拉伸试验等研究了Sn含量对Mg-6Zn-3Al-xSn（x=0，2，4 mass%）合金组织与性能的影响。结果表明：铸态合金主要由α-Mg、MgAlZn以及Mg₂Sn相组成，且均呈枝晶结构。Mg₂Sn相随着Sn的添加逐渐出现，第二相逐渐聚集生长为网状结构。随着Sn含量的增加，挤压态合金的晶粒逐渐细化、尺寸变均匀。挤压态Mg-6Zn-3Al-4Sn合金拥有最佳的力学性能：抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为328 MPa、244 MPa、21.2%。该合金经双级时效（75℃预时效24 h+150℃时效18 h）工艺处理后，屈服强度提高到288 MPa，伸长率降为16.4%。
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  稀土(La,Ce)对AZ31D镁合金组织与性能的影响

  张美丽, 罗姝淑, 韩茜, 代卫丽, 李春, 刘彦峰

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 83-90. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0194

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  研究了不同含量的稀土（La，Ce）元素对AZ31D镁合金显微组织与力学性能的影响。结果表明：添加一定量的稀土元素后，AZ31D镁合金的组织主要由α-Mg基体、β-Mg₁₇Al₁₂相和Al₁₁（La，Ce）₃相所组成，β-Mg₁₇Al₁₂相沿晶界呈连续和半连续网状分布。稀土（La，Ce）可有效抑制晶粒的生长，使镁合金晶粒得到明显细化，在稀土含量为1.25%时，镁合金的晶粒最为细小。随着稀土（La，Ce）含量的增加，AZ31D镁合金的硬度、抗拉强度、断面收缩率及耐腐蚀性均先增大后减小，在稀土含量为1.25%的综合性能最好。添加稀土元素后，镁合金断口上有明显的撕裂棱和韧窝，断裂以韧窝和解理断裂的混合形式为主。
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  添加微量元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响

  余大亮, 戴庆伟, 柴森森, 兰伟

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 91-96. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0628

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  采用光学显微镜，扫描电镜和万能试验机研究了复合添加微量合金元素对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：添加微量合金元素后铸态合金的枝晶被细化，同时枝晶间的化合物变得细小、分布更加弥散。挤压处理后，经复合添加微量合金元素的AZ31合金其晶粒尺寸显著小于未添加微量合金元素的AZ31镁合金，同时合金中的析出相数量也明显增加。复合添加微量合金元素能够改善AZ31镁合金显微组织，大幅提高强度同时塑性不发生明显降低，其屈服强度、抗拉强度、伸长率分别可达289 MPa，351 MPa和15.2%。
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  Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金组织与力学性能

  戚尧, 李全安, 陈晓亚, 史浩鹏

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 97-102. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0015

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  采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪对Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的物相组成及显微组织进行了研究，并采用电子拉伸实验机和布氏硬度计研究了合金的力学性能。结果表明：Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和断续分布于晶界的Mg₂₄Y₅、Mg₂₄Ho₅和Mg₄₁Sm₅组成，固溶处理后，大部分稀土元素被固溶进基体中形成过饱和固溶体，经时效处理后，有弥散分布的第二相析出；Mg-5Y-3Sm-4Ho-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃固溶12 h，然后225℃时效14 h，此时合金具有最好的综合力学性能，硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为106 HBW、246 MPa、242 MPa和3.33%。
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  铸态Mg-x mass%Sn(x=2,5,8,10,12)合金的组织及力学性能

  孙昭乾, 张奎, 李兴刚, 李永军, 马鸣龙, 石国梁, 袁家伟

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 103-109. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0623

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  研究了5种不同Sn元素含量的Mg-Sn二元合金的铸态组织及力学性能，Sn元素的含量分别为2 mass%、5 mass%、8 mass%、10 mass%、12 mass%。结果表明：合金中的第二相为Mg₂Sn相，且随着Sn元素含量的增加，Mg₂Sn相的数量不断增加，多数Mg₂Sn相与基体形成共晶组织，并在晶界处偏聚，形成连续的网状。合金的平均晶粒尺寸随着Sn元素含量的增加先减小后增大，当Sn元素含量为8 mass%时，Mg-Sn二元合金具有最小的平均晶粒尺寸。在室温和150℃下，随着Sn元素含量的增加，合金的硬度（HB），抗拉强度（R_m）和屈服强度（R_p0.2）都呈上升趋势，但是合金的伸长率（A%）先增大后减小。Mg-12 mass% Sn合金具有最高的抗拉强度，分别为174 MPa（室温）和130 MPa（150℃），Mg-8 mass% Sn合金具有最大伸长率，分别为11%（室温）和12%（150℃）。
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  含LPSO结构的Mg-Y-Zn合金的组织、力学性能和腐蚀行为

  任晓霞, 王泽辉, 房大庆, 卫英慧, 刘雯, 刘宝胜

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 110-116. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0040

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  设计制备了4种不同Y和Zn含量的Mg-Y-Zn合金。采用光学显微镜和扫描电镜（SEM）分别观察了铸态和挤压态Mg-Y-Zn合金的组织结构。利用拉伸试验、电化学实验和浸泡实验测试分析了挤压态Mg-Y-Zn合金的力学性能和腐蚀行为。采用SEM观察了合金腐蚀后的表面形貌。结果表明：4种合金的组织都是由基体α-Mg、W相和长周期堆垛有序（Long-period stacking ordered，简称LPSO）结构相构成。LPSO相的含量不仅与Zn和Y含量有关，还与Zn/Y的比值有关。LPSO相体积分数对合金的力学性能和腐蚀行为有重要的影响，LPSO相含量最高的WZ83合金具有良好的综合力学性能，其极限抗拉强度和伸长率分别为325 MPa和19.3%，这主要与LPSO的强化作用有关。合金的腐蚀性能同样是随着LPSO相体积分数的增加而增强，这是由LPSO相对腐蚀的阻碍作用导致的。
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  DOI:10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0148挤压速度对Mg-2Y-1Zn-0.4Zr合金组织演变、力学性能和动态腐蚀行为的影响

  任聪林, 宽军, 曹鑫, 许春香, 张金山

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 117-125. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0148

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  采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、力学性能测试和电化学测试等研究了挤压速度对铸态Mg-2Y-1Zn-0.4Zr镁合金显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明：挤压速度对Mg-2Y-1Zn-0.4Zr镁合金的显微组织、力学性能和腐蚀性能都有显着影响。随着挤压速度的增加，合金的平均晶粒尺寸增大，动态再结晶晶粒的体积分数先增加后减小。在60 mm/min的挤压速度下，合金的动态再结晶程度最高，并且组织中均匀分布着微米级的W-相，综合性能最佳，屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为327 MPa、322 MPa和24.9%。
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  Mg-9Al-5Sn-xSb挤压镁合金单轴压缩性能及断口分析

  马春华, 潘复生, 卢志文

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 126-131. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0621

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  研究了室温单轴压缩时元素Sb含量对Mg-9Al-5Sn-xSb挤压镁合金棒材的力学性能、屈强比和压缩断口形貌等的影响。结果表明：添加元素Sb可以明显改善挤压态Mg-9Al-5Sn镁合金棒材的压缩力学性能。随着元素Sb含量的增加，挤压态Mg-9Al-5Sn-xSb镁合金压缩性能逐渐增强，当元素Sb添加量为1.5 mass%时，合金的压缩性能最好，其极限抗压强度、抗压屈服强度和压缩伸长率分别为528 MPa、307 MPa和11.0%；随着元素Sb含量的增加，合金的屈强比出现先增大后减小的趋势，当元素Sb添加量为0.6 mass%时，屈强比达到最大值0.66，随着元素Sb含量的继续增加，屈强比又呈现减小的趋势。
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  多向锻造对AZ40镁合金组织和力学性能的影响

  支盛兴, 袁家伟, 李兴刚, 石国梁, 李永军, 马鸣龙, 张奎, 蒲治军, 曾孝云, 刘俊, 兰成均, 郝爱国

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 132-138. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0624

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  采用多向锻造（MDF）对Mg-4Al-1Zn-0.5Mn合金进行塑性变形，利用光学显微镜和电子背散射衍射（EBSD）等分析了合金的组织与织构。结果表明：随着锻造道次的增加，合金中的小角度晶界比例减少，大角度晶界有所增加，晶粒细化，织构有所改变，织构强度降低，各向异性减弱，径向力学性能提高。经过6道次锻造后合金的径向晶粒最细，径向塑性最高。
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  工艺参数对搅拌摩擦加工AZ61镁合金组织与性能的影响

  罗锡才, 刘灏霖, 康利梅, 刘怡飞, 诸进才, 张大童, 李助军

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 139-146. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0205

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  对铸态AZ61镁合金进行不同参数搅拌摩擦加工（FSP），研究工艺参数对其组织演变及力学行为的影响。结果表明：FSP过程中合金发生了动态再结晶，显著细化了晶粒；随着ω/υ（旋转速度/加工速度）比值的提升，晶粒尺寸随之增大，大角度晶界比例也随之增加，位错密度下降。相比于母材，加工后的AZ61镁合金硬度及拉伸性能有明显的提高，主要受益于晶界强化，高比例的大角度晶界及弱化的织构有利于提高FSP试样的强度及塑性。
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  LZ92镁锂合金流变应力预测模型

  姜炳春, 卢立伟, 文泽军, 李真真

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 147-154. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0047

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  采用Gleeble-1500热模拟机获得了LZ92镁锂合金在变形温度为210~300℃、应变速率为0.001~1 s^-1条件下真应力-真应变曲线，利用多元回归方法构建基于应变的LZ92镁锂合金流变应力预测模型。结果表明：流变应力受应变速率和变形温度影响，流变应力随着变形温度的升高而下降，且随着应变率的增加而增大。此模型能够较好地描述LZ92镁锂合金的热变形行为特征。经实验对比验证，该模型预测流变应力的精度较高，平均相对误差为6.73%，相关系数为0.98。
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  AZ31/AZ80异种镁合金的电阻点焊

  柴森森, 余大亮, 戴庆伟, 兰伟

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 155-159. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0620

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  利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析、拉剪力测试等方法，研究了焊接电流（14~20 kA）、焊接时间（14~20 cycle）和电极压力（1.8~3 kN）对AZ31/AZ80异种镁合金电阻点焊成形性、显微组织及力学性能的影响。结果表明：电阻点焊过程会使原本存在于AZ80母材中的雪花状Mg₁₇Al₁₂相溶解，而轧制层带中的块状Mg₁₇Al₁₂相得以保留。随着焊接电流的增加，搭接接头的最大抗剪力增大，当焊接电流或焊接时间超过一定值时，焊核区以及AZ80侧的热影响区容易出现裂纹，导致焊点拉剪力降低。AZ80热影响区裂纹的产生很可能与未溶解的Mg₁₇Al₁₂相有关。
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  Mg₉₆Zn₂Y₂镁合金点焊接头微观组织特性

  罗焰, 刘进厂, 邱然锋, 石红信

  材料热处理学报. 2020, 41(9): 160-166. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0104

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  采用水冷工艺垫片电阻点焊方法焊接Mg₉₆Zn₂Y₂镁合金，利用扫描电镜和透射电镜观察接头微观组织以分析其微观结构的演变。结果表明：接头由熔核、热影响区和母材构成。熔核区α-Mg晶粒大小为5~10 μm；第二相呈网状分布，其中的LPSO相主要为18R型结构。在热影响区，α-Mg晶粒大小为2~5 μm；第二相中LPSO相主要为14H型结构。采用水冷工艺垫片电阻点焊方法焊接Mg₉₆Zn₂Y₂镁合金能够使接头晶粒细化。