固溶和時效對三種Mg-GD-Y合金組織與性能的影響.pdf

1、與傳統(tǒng)高性能鎂稀土合金（Mg-4Y-3Nd和Mg-5Y-4Nd）相比，Mg-Gd-Y系合金具有更優(yōu)異的拉伸性能、抗疲勞性能和抗蠕變性能，在航空航天、兵器和交通車輛汽車領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，因而受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。高稀土含量的Mg-Gd-Y合金的成本高，致使該系列合金難以在普通工業(yè)上廣泛應(yīng)用。而對于Gd、Y含量相對較低、成本相對低廉，并具有優(yōu)良力學(xué)和物理性能的的鎂合金在輕質(zhì)民用裝備更受歡迎。然而，目前國內(nèi)外對Gd、Y含量相對

2、較低的鎂合金材料及其熱處理強化機理研究不夠深入。因此，研究低稀土含量Mg-Gd-Y合金組織與性能具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文以Mg-(4，6wt.％)Gd-xY合金為基礎(chǔ)，采用金屬型鑄造方式制備出一系列實驗合金，接著在520℃固溶0～24h，175～225℃時效0～200h，制備不同狀態(tài)的試樣。借助于光學(xué)金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和力學(xué)性能測試等手

3、段分析實驗合金的顯微組織和相組成，及其在固溶和時效過程中顯微組織的演變規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)，自然放置對擠壓后GW102(Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.5Zr)(wt.％)的組織與性能以及后續(xù)的人工時效處理影響很大。因此，論文還深入對比分析該合金3年自然時效前后的顯微組織與拉伸性能的變化及自然時效對后續(xù)人工時效的影響。具體結(jié)論如下:
　　Mg-4wt.％Gd-xY(x=2，3wt.％)（記為GW4x）、Mg-6wt.％Gd-xY(

4、x=2，4wt.％)（記為GW6x）合金的鑄態(tài)顯微組織均由α(Mg)等軸晶和離異共晶化合物Mg5(Gd，Y)或Mg24(Gd，Y)5組成，Mg-6wt.％Gd-xY(x=2，4wt.％)合金鑄態(tài)組織還包含非平衡結(jié)晶的顆?；衔颩g(Gd，Y)、Mg3(Gd，Y)相。
　　合金固溶處理時，隨著固溶時間的增加，GW4x合金的硬度先迅速降低，然后達到平衡，基本保持不變;而GW6x合金的硬度先降低后增加再降低。同一合金在175～225℃時

5、效處理時，時效溫度溫度越低，合金的時效硬化效果越好，但達到峰時效所需時間增加。隨著Gd、Y含量的增加，合金中第二相的形狀由球狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘脒B續(xù)的網(wǎng)狀，第二相含量逐漸增多;合金的硬度明顯提高;固溶時合金的硬度變化越顯著;合金同一溫度下的時效硬化效果越顯著。
　　本文選取Mg-6wt.％-2wt.％Y合金進行深入研究，其在520℃固溶處理時，隨固溶時間延長，半連續(xù)狀Mg5(Gd，Y)相尺寸逐漸縮小，直至溶解，α(Mg)晶粒尺寸沒有明顯

6、長大。合金520℃固溶過程中在晶界上及晶粒內(nèi)新形成的富稀土相Mg(Gd，Y)2，在固溶過程中阻止α(M曲等軸晶的長大。GW62合金在175℃時效硬化效果顯著，其顯微組織演變過程為時效初期(4-32h)，α(Mg)析出β"相;快速析出期(32-100h)，α(Mg)析出β'相轉(zhuǎn)變，100h時達到峰值時效，沉淀相為β"、β'相;過時效期區(qū)(＞100h)，β'相尺寸增大，并轉(zhuǎn)化成β1和向穩(wěn)定的β相轉(zhuǎn)變。
　　自然時效時間對擠壓后GW10