砂型鑄造Mg–4Y–2Nd–1Gd鎂合金微觀組織與力學(xué)行為研究.pdf

1、WE系鎂合金由于其良好的高溫力學(xué)性能與時(shí)效強(qiáng)化效果,在航空、航天等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于WE系鎂合金的研究較少,更是缺乏 WE43鎂合金在航空航天等工程領(lǐng)域中大型零部件的應(yīng)用。因此,關(guān)于WE43鎂合金組織、性能及熱處理工藝的研究具有十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以Mg-4Y-2Nd-1Gd合金為研究對(duì)象,采用光學(xué)顯微鏡、差示掃描量熱儀、X射線衍射儀、帶能譜分析的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等分析手段,通過(guò)硬度

2、與室溫高溫拉伸試驗(yàn),系統(tǒng)地研究了不同熱處理工藝對(duì)此合金的顯微組織、力學(xué)性能和斷裂行為的影響,同時(shí)研究時(shí)效析出相結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸和分布的演變過(guò)程與合金強(qiáng)化機(jī)制,重點(diǎn)討論了析出相對(duì)合金力學(xué)性能與斷裂行為的影響。
　　研究結(jié)果表明:Mg-4Y-2Nd-1Gd合金鑄態(tài)組織主要由α-Mg基體、共晶第二相Mg24Y5、少量的方塊相組成;固溶態(tài)組織由α-Mg過(guò)飽和固溶體與方塊相組成。
　　合金峰值時(shí)效的強(qiáng)度隨著時(shí)效溫度的提高不斷下降,而延

3、伸率不斷增加。綜合考慮強(qiáng)度、塑性與工業(yè)應(yīng)用,525℃×8 h+225℃×16 h為最優(yōu)的熱處理?xiàng)l件,此時(shí)合金屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率分別為:180MPa、297MPa、7.4％。
　　合金析出相TEM分析結(jié)果表明:合金在時(shí)效溫度為200℃的三個(gè)時(shí)效條件(8h、136h、512h)的主要析出相均為β′′與β′析出相。在225℃/16h時(shí)效后的主要析出相為分布均勻、致密的β′′與β′析出相;在250℃/12h時(shí)效后,合金中主要析出相

4、為β1與β析出相。此外,200℃時(shí)效析出時(shí)晶界結(jié)構(gòu)的演變包括同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過(guò)程:晶界相的析出和晶界兩側(cè)無(wú)析出區(qū)的形成,兩者尺寸均隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)增大。同時(shí)在時(shí)效后的合金中發(fā)現(xiàn)曲率較大的晶界附近有更寬的無(wú)析出區(qū)。
　　分布均勻、致密的、呈薄板狀分布的β′′與β′相是Mg-4Y-2Nd-1Gd合金最為理想的強(qiáng)化相。同時(shí),析出相的密度、分布、與基體共格程度對(duì)此合金的強(qiáng)度影響最大。兩個(gè)因素導(dǎo)致合金高溫拉伸過(guò)程中隨著拉伸溫度的上升,強(qiáng)度急

5、劇下降而延伸率不斷提高:1、臨界分切應(yīng)力較低的非基面滑移被激活,同時(shí)也促進(jìn)了晶界滑移;2、高溫拉伸加速了β′→β1→β的轉(zhuǎn)變。
　　不同熱處理狀態(tài)的合金表現(xiàn)出不同的斷裂方式。鑄態(tài)、T4合金的斷裂方式分別為準(zhǔn)解理斷裂與穿晶解理斷裂。合金在200℃時(shí)效時(shí),其SEM斷口組織隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而顯示出越為明顯的沿晶斷裂特征。200℃/136h、200℃/512h、225℃/16h時(shí)效后的合金室溫拉伸斷裂方式為沿晶穿晶混合型斷裂。結(jié)合析出相