Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Làm rõ ảnh hưởng của các hợp kim liên kim loại đến hành vi của hợp kim magiê Mg–Gd–Al–Zn ở nhiệt độ cao
Tóm tắt
Hành vi của các hợp kim magiê Mg–Gd–Al–Zn được ép đùn ở nhiệt độ cao đã được nghiên cứu để làm sáng tỏ ảnh hưởng của các hợp kim liên kim loại đến độ ổn định nhiệt, cách thức phát triển hạt và động học tăng trưởng hạt. Sự hiện diện của pha liên kim loại (Mg,Al)3Gd mịn và phân bố rộng rãi trong cấu trúc vi mô của hợp kim Mg–4.8Gd–1.2Al–1Zn được ghi nhận là có hiệu quả trong việc ức chế sự tăng trưởng hạt. Tuy nhiên, điều này không diễn ra đối với hợp kim Mg–3Gd–3Al–1Zn, nơi mà cấu trúc vi mô ép đùn cho thấy các ranh giới hạt không bị giữ vững hiệu quả bởi pha liên kim loại chính Al2Gd. Tình trạng phát triển hạt cũng nghiêm trọng hơn ở hợp kim Mg–6Al–1Zn vì không có pha thứ hai nào xuất hiện để giữ ranh giới hạt ở nhiệt độ cao. Sự hiện diện đồng thời của Al và Gd được phát hiện là có ích trong việc nâng cao nhiệt độ rắn, qua đó, góp phần làm tăng độ ổn định nhiệt cho các hợp kim magiê. Sự phát triển hạt bất thường xảy ra bằng cách thâm nhập vào các ranh giới hạt của những hạt nhỏ hơn và bằng hình thành các đảo riêng biệt bên trong những hạt bất thường lớn, cung cấp bằng chứng cho sự xuất hiện của cơ chế ướt trạng thái rắn trong hợp kim magiê này.
Từ khóa
#hợp kim magiê #liên kim loại #độ ổn định nhiệt #phát triển hạt #hạt bất thườngTài liệu tham khảo
B.L. Mordike and T. Ebert: Magnesium properties—Applications—Potential. Mater. Sci. Eng., A 302, 37 (2001).
S. Nayak, B. Bhushan, R. Jayaganthan, P. Gopinath, R.D. Agarwal, and D. Lahiri: Strengthening of Mg based alloy through grain refinement for orthopaedic application. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. Res. 59, 57 (2016).
Y. Ali, D. Qiu, B. Jiang, F. Pan, and M. Zhang: Current research progress in grain refinement of cast magnesium alloys: A review article. J. Alloys Compd. 61, 639 (2015).
M.K. Kulekci: Magnesium and its alloys applications in automotive industry. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 39, 851 (2008).
M. Kawasaki and T.G. Langdon: Review: Achieving superplastic properties in ultrafine-grained materials at high temperatures. J. Mater. Sci. 51, 19 (2016).
B. Pourbahari, H. Mirzadeh, and M. Emamy: Toward unraveling the effects of intermetallic compounds on the microstructure and mechanical properties of Mg–Gd–Al–Zn magnesium alloys in the as-cast, homogenized, and extruded conditions. Mater. Sci. Eng., A 680, 39 (2017).
D.H. St John, M. Qian, M.A. Eason, P. Cao, and Z. Hildebrand: Grain refinement of magnesium alloys. Metall. Mater. Trans. A 36, 1669 (2005).
D. Yu, D. Zhang, J. Sun, Y. Luo, H. Zhang, F. Pan, and J. Xu: Improving mechanical properties of ZM61 magnesium alloy by aging before extrusion. J. Alloys Compd. 690, 553 (2017).
A. Kumar, G. Kumar Meenashisundaram, V. Manakari, G. Parande, and M. Gupta: Lanthanum effect on improving CTE, damping, hardness and tensile response of Mg–3Al alloy. J. Alloys Compd. 695, 3612 (2017).
L. Zhang, W. Chen, W. Zhang, W. Wang, and E. Wang: Microstructure and mechanical properties of thin ZK61 magnesium alloy sheets by extrusion and multi-pass rolling with lowered temperature. J. Mater. Process. Technol. 237, 65 (2016).
D. Vinotha, K. Raghukandan, U.T.S. Pillai, and B.C. Pai: Grain refining mechanisms in magnesium alloys—An overview. Trans. Indian Inst. Met. 62, 521 (2009).
Q. Miao, L. Hu, X. Wang, and E. Wang: Grain growth kinetics of a fine-grained AZ31 magnesium alloy produced by hot rolling. J. Alloys Compd. 493, 87 (2010).
X. Wang, L. Hu, K. Liu, and Y. Zhang: Grain growth kinetics of bulk AZ31 magnesium alloy by hot pressing. J. Alloys Compd. 527, 193 (2012).
J.J. Bhattacharyya, S.R. Agnew, and G. Muralidharan: Texture enhancement during grain growth of magnesium alloy AZ31B. Acta Mater. 86, 80 (2015).
J.P. Young, H. Askari, Y. Hovanski, M.J. Heiden, and D.P. Field: Thermal microstructural stability of AZ31 magnesium after severe plastic deformation. Mater. Charact. 101, 9 (2015).
M. Roostaei, M. Shirdel, M.H. Parsa, R. Mahmudi, and H. Mirzadeh: Microstructural evolution and grain growth kinetics of GZ31 magnesium alloy. Mater. Charact. 118, 584 (2016).
C.W. Su, L. Lu, and M.O. Lai: Recrystallization and grain growth of deformed magnesium alloy. Philos. Mag. 88, 181 (2008).
R. Alizadeh, R. Mahmudi, A.H.W. Ngan, and T.G. Langdon: Microstructural stability and grain growth kinetics in an extruded fine-grained Mg–Gd–Y–Zr alloy. J. Mater. Sci. 50, 4940 (2015).
C.J. Silva, A. Kula, R.K. Mishra, and M. Niewczas: Grain growth kinetics and annealed texture characteristics of Mg–Sc binary alloys. J. Alloys Compd. 687, 548 (2016).
F.J. Humphreys and M. Hatherly: Recrystallization and Related Annealing Phenomena, 2nd ed. (Elsevier, Oxford, U.K., 2004).
B. Verlinden, J. Driver, I. Samajdar, and R.D. Doherty: Thermo-mechanical Processing of Metallic Materials, 1st ed. (Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2007).
J. Rudnizki, B. Zeislmair, U. Prahl, and W. Bleck: Prediction of abnormal grain growth during high temperature treatment. Comput. Mater. Sci. 49, 209 (2010).
S.H. Jung, D.Y. Yoon, and S.J.L. Kang: Mechanism of abnormal grain growth in ultrafine-grained nickel. Acta Mater. 61, 5693 (2013).
M. Shirdel, H. Mirzadeh, and M.H. Parsa: Abnormal grain growth in AISI 304L stainless steel. Mater. Charact. 97, 11 (2014).
M. Naghizadeh and H. Mirzadeh: Elucidating the effect of alloying elements on the behavior of austenitic stainless steels at elevated temperatures. Metall. Mater. Trans. A 47, 5698 (2016).
V.Y. Novikov: Diagram of grain growth modes. Mater. Lett. 185, 436 (2016).
P.R. Rios: Abnormal grain growth development from uniform grain size distributions. Acta Mater. 45, 1785 (1997).
J.S. Choi and D.Y. Yoon: The temperature dependence of abnormal grain growth and grain boundary faceting in 316L stainless steel. ISIJ Int. 41, 478 (2001).
M. Shirdel, H. Mirzadeh, and M.H. Parsa: Microstructural evolution during normal/abnormal grain growth in austenitic stainless steel. Metall. Mater. Trans. A 45, 5185 (2014).
K.J. Ko, P.R. Cha, D. Srolovitz, and N.M. Hwang: Abnormal grain growth induced by sub-boundary-enhanced solid-state wetting: Analysis by phase-field model simulations. Acta Mater. 57, 838 (2009).
X. Wang, W. Du, K. Liu, Z. Wang, and Sh. Li: Microstructure, tensile properties and creep behaviors of as-cast Mg–2Al–1Zn–xGd (x = 1, 2, 3, and 4 wt%) alloys. J. Alloys Compd. 522, 78 (2012).
F. Bu, Q. Yang, K. Guan, X. Qiu, D. Zhang, T. Zheng, X. Cui, Sh. Sun, Z. Tang, W. Sun, X. Liu, and J. Meng: Study on the mutual effect of La and Gd on microstructure and mechanical properties of Mg–Al–Zn extruded alloy. J. Alloys Compd. 688, 1241 (2016).
B. Pourbahari, M. Emamy, and H. Mirzadeh: Synergistic effect of Al and Gd on enhancement of mechanical properties of magnesium alloys. Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 27, 228 (2017).
ASTM E112-13: Standard Test Methods for Determining Average Grain Size (ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013). Available at: www.astm.org (accessed September 2017).
A.H. Feng and Z.Y. Ma: Enhanced mechanical properties of Mg–Al–Zn cast alloy via friction stir processing. Scr. Mater. 56, 397 (2007).
X.U. Yan, L.X. Hu, S.U.N. Yu, J.B. Jia, and J.F. Jiang: Microstructure and mechanical properties of AZ61 magnesium alloy prepared by repetitive upsetting-extrusion. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 25, 381 (2015).
N.M. Hwang: Simulation of the effect of anisotropic grain boundary mobility and energy on abnormal grain growth. J. Mater. Sci. 33, 5625 (1998).
A.D. Rollett, D.J. Srolovitz, and M.P. Anderson: Simulation and theory of abnormal grain growth—Anisotropic grain boundary energies and mobilities. Acta Metall. 37, 1227 (1989).