長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強Mg-Y-Zn-Li合金的研究.pdf

1、鎂合金因其比強度高、質(zhì)量輕而在航空航天、交通運輸業(yè)中有著較為廣闊的應用潛力和發(fā)展空間。但鎂合金較低的強度和延展性阻礙了其在工業(yè)上的應用。近年來，鎂合金中長周期堆垛有序(LPSO)結(jié)構(gòu)引起了人們的廣泛關(guān)注，該結(jié)構(gòu)具有特殊的原子堆垛排列和高溫熱力學穩(wěn)定性，能夠顯著提升合金的常溫和高溫性能。
　　本文利用常規(guī)鑄造法制備出高強韌Mg-Y-Zn-Li長周期結(jié)構(gòu)鎂合金，研究了Li元素的添加、不同熱處理工藝和Zn/Y原子比對Mg-Y-Zn-Li

2、合金中長周期結(jié)構(gòu)增強相形成和演化規(guī)律的影響，以及微觀結(jié)構(gòu)和力學性能之間的聯(lián)系。研究結(jié)果表明:
　　(1)鑄態(tài)Mg94-xY4Zn2Lix合金系中，少量Li的添加促進合金中18R-LPSO相的形成，同時細化晶粒;過量Li的添加不利于合金中18R-LPSO相的形成，反而促進(Mg，Zn)24Y5共晶相的形成，并使合金晶粒粗大。當Li添加量為5at.％時，合金主要由α-Mg、18R-LPSO相和少量(Mg，Zn)24Y5共晶相組成，晶粒

3、最細，力學性能最優(yōu):宏觀硬度76.5 HB，抗拉強度189 MPa，伸長率3％。
　　(2)不同的固溶溫度、固溶時間以及冷卻方式會使Mg89Y4Zn2Li5合金組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大變化。隨爐冷卻促進合金基體中形成大量14H-LPSO相，而水淬抑制14H-LPSO相的形成。Li的添加使14H-LPSO相直接以沉淀形式析出，而不是由18R-LPSO相轉(zhuǎn)變形成的。
　　(3)經(jīng)200℃/30h時效處理后，隨爐冷卻Mg89Y4Zn2Li

4、5合金因其基體中存在14H-LPSO相以及β'相，綜合力學性能最佳:抗拉強度227 MPa，伸長率9.9％。
　　(4)在Mg-Y-Zn-Li合金系中，不同Zn/Y原子比會對合金的組織及性能產(chǎn)生較大影響。當Zn/Y原子比為2時，鑄態(tài)Mg92Y1Zn2Li5合金組織主要由α-Mg和W相組成，晶粒粗大，力學性能較差。當Zn/Y原子比為1時，鑄態(tài)Mg91Y2Zn2Li5合金組織主要由α-Mg、W相和18R-LPSO相組成，晶粒細小，力學

5、性能較好:宏觀硬度67.5 HB，抗拉強度182 MPa，伸長率9.8％。
　　(5)經(jīng)500℃/40h固溶處理后，Mg92Y1Zn2Li5和Mg91Y2Zn2Li5合金中第二相都完全溶解，兩組合金中均形成大量高彌散度的球狀顆粒相(MgYZn2)。但Mg91Y2Zn2Li5合金中球狀顆粒相的數(shù)量更多、彌散度更高，同時基體中又有大量14H-LPSO相析出。球狀顆粒相和14H-LPSO相的協(xié)同強化作用，使Mg91Y2Zn2Li5合金的