長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強高強度MG-Y-NI-Zn合金的研究.pdf

1、由于具有高的比強度、比剛度，Mg合金作為結(jié)構(gòu)材料越來越多的應用到了電子、航空、汽車等領(lǐng)域。但是，鎂合金較低的力學性能和較差的耐腐蝕性限制了其進一步應用。最近幾年，一種含有長周期結(jié)構(gòu)的鎂合金得到了人們的持續(xù)關(guān)注，這種合金在常溫和高溫都表現(xiàn)出了優(yōu)良的力學性能。
　　本文通過常規(guī)鑄造、軋制變形的方法制備高強度Mg-Y-Ni-Zn合金，研究了長周期結(jié)構(gòu)的形成、轉(zhuǎn)化機理，合金元素對合金顯微組織和力學性能的影響以及長周期堆垛有序增強鎂合金的變

2、形強化機理。研究結(jié)果如下:
　　(1)鑄態(tài)Mg96Y3NixZn1-x合金的顯微組織由18R結(jié)構(gòu)長周期相和鎂基體組成。隨著合金中Ni含量的減少，塊狀18R結(jié)構(gòu)的長周期逐漸向?qū)悠瑺钷D(zhuǎn)變;同時，18R結(jié)構(gòu)的長周期相的相變溫度逐漸降低。
　　(2)經(jīng)過500℃固溶24h處理后，Mg96Y3NixZn1-x合金中隨著Ni含量的降低，晶界處塊狀或網(wǎng)狀的18R結(jié)構(gòu)的長周期有逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫?nèi)細條狀14H結(jié)構(gòu)長周期相的趨勢。當Ni量低于0.2

3、at.％，固溶時間延長至40h后，塊狀或網(wǎng)狀的18R結(jié)構(gòu)的長周期相基本上完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я?nèi)細條狀14H長周期相。
　　(3) Mg96Y3Ni1合金中添加Ti后，合金晶粒尺寸明顯細化，當Ti的含量為0.2％(at.％)時，晶粒尺寸最細小。Ti的加入增大了固液界面前面的過冷，增大了過冷區(qū)內(nèi)的形核率，同時抑制了晶粒的長大，從而達到細化效果。
　　(4)經(jīng)過6道次軋制，總變形量達62％后，Mg96Y3Ni1Zn1合金內(nèi)部18R長周期

4、相發(fā)生不同程度的扭折變形，少部分長周期相被擠碎成小的顆粒狀;同時，基體內(nèi)部形成動態(tài)再結(jié)晶組織和孿晶，在動態(tài)再結(jié)晶晶粒中同樣發(fā)現(xiàn)孿晶。均勻化過程中析出的方塊(Mg，Zn，Ni)Y相和被擠碎的顆粒狀長周期相釘扎在動態(tài)再結(jié)晶晶界上，阻礙了動態(tài)再結(jié)晶晶粒的長大。
　　(5)經(jīng)過同樣的軋制工藝后，Mg95.8Y3Ni1Ti0.2合金內(nèi)大部分網(wǎng)狀長周期相被擠碎，形成小顆粒，少部分長周期相發(fā)生扭折。基體內(nèi)部同樣有動態(tài)再結(jié)晶和孿晶組織。
　

5、　(6)經(jīng)過6道次軋制，總變形量達62％后，Mg96Y3Ni1Zn1和Mg95.8Y3Ni1Ti0.2合金的力學性能均得到明顯改善，室溫下抗拉強度、伸長率分別達到383MPa，16％，和358MPa，18.5％。
　　(7)軋制后合金中長周期相通過品格扭轉(zhuǎn)形成的扭折，提高了長周期相進一步變形能力，形成的扭折增加了長周期相界面，能有效阻礙變形過程中位錯的運動并能抑制微裂紋的擴展傳播，同時，扭折還能釋放應力集中，減小了裂紋開裂的傾向;