稀土元素對Mg-6Al合金顯微組織及高溫拉伸力學(xué)性能的影響.pdf

1、在閱讀分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文以Mg-6Al合金為基礎(chǔ)，通過Y、Nd、Gd元素的合金化，以獲得常溫和高溫力學(xué)性能優(yōu)良、鑄造性能好、性價(jià)比高的新型耐熱鎂合金。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射分析儀、精密萬能電子拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)等多種分析和測試手段，較為系統(tǒng)地研究了稀土元素Y、Nd、Gd對Mg-6Al合金顯微組織及高溫拉伸力學(xué)性能的影響。 Mg-6Al合金中添加稀土元素Y研究表明：稀土元素Y細(xì)化了Mg-6Al合金的組織，使

2、合金中β-Mg17Al12相的形態(tài)和分布得到改善，在晶界和晶內(nèi)出現(xiàn)高熔點(diǎn)Al2Y稀土相，并隨著Y含量不斷增加，β-Mg17Al12相逐漸減少，當(dāng)Y的含量至1.2wt％時(shí)，合金中β-Mg17Al12相消失。稀土元素Y的加入提高了Mg-6Al合金的室溫及高溫性能，且Mg-6Al合金中Y含量為1.2wt％時(shí)（即合金AY612），合金的室溫及高溫強(qiáng)度均達(dá)到最大值，室溫下的抗拉強(qiáng)度為224MPa，高溫150℃、175℃、200℃的抗拉強(qiáng)度分別為2

3、21MPa、192MPa、162MPa。合金的伸長率隨拉伸溫度的提高不斷增加，同一溫度下，Y含量為1.2wt％的合金塑性最好，伸長率最高。 Mg-6Al-1.2Y合金中添加稀土元素Nd研究表明：稀土元素Nd能夠明顯細(xì)化Mg-6Al-1.2Y合金的組織，改變合金中的第二相的分布與形態(tài)。在晶界和晶內(nèi)出現(xiàn)高熔點(diǎn)Al2Y、Al2Nd稀土相，并隨著Nd含量的不斷增加析出的第二相逐漸增多，且第二相的形態(tài)和分布也隨之改變，當(dāng)合金中Nd含量為0

4、.3wt％時(shí)，較大的第二相分布于合金的晶界上，這種粗大的第二相不能夠有效阻止晶界的滑移，反而容易在其附近引起應(yīng)力集中，從而使AYN6103的力學(xué)性能低于AY612。當(dāng)Nd的含量為0.9wt％時(shí)（即合金AYN6109），合金中第二相呈細(xì)小均勻分布，Nd含量再增加，第二相隨之偏聚并長大，從而引起力學(xué)性能的再次降低。Nd含量為0.9wt％時(shí)，合金的室溫及高溫強(qiáng)度達(dá)到最大值，室溫下的抗拉強(qiáng)度為253MPa，高溫150℃、175℃、200℃的抗拉

5、強(qiáng)度分別為253MPa、223MPa、173MPa，基本滿足在175℃溫度下的使用要求。合金的伸長率隨拉伸溫度的提高不斷增加，同一溫度下，Nd含量為0.9wt％的合金塑性最好，伸長率最高。 Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金中添加稀土元素Gd研究表明：Gd的加入使Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金（即合金AYN6109）中出現(xiàn)了Al2Y、Al2Nd、Al2Gd三種高熔點(diǎn)析出相，且相的形態(tài)和分布與Gd的含量有密切關(guān)聯(lián)：當(dāng)合

6、金中Gd的含量為1.2wt％、2.4wt％時(shí)，Al2Gd呈板狀，沿晶界不連續(xù)分布；當(dāng)Gd含量為3.6wt％、4.2wt％時(shí)，Al2Gd相形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，彌散分布于晶?nèi)和晶界上。Gd含量為3.6wt％時(shí)（即合金AYNG61136），合金的室溫及高溫強(qiáng)度達(dá)到最大值，室溫下的抗拉強(qiáng)度為257MPa，高溫150℃、175℃、200℃的抗拉強(qiáng)度分別為256MPa、226MPa、184MPa。合金的伸長率隨拉伸溫度的提高不斷增加，同一溫度下，Gd含

7、量為3.6wt％的合金塑性最好，伸長率最高。 Mg-6Al-(x)Y合金中，Al在Mg中的固溶度隨著Y含量的不斷增加而增大，而Y自身在Mg中的固溶度減小；Mg-6Al-1.2Y-(x)Nd合金中，隨Nd含量不斷增加，Al在Mg中的固溶度不斷增大，而Nd、Y在Mg中的固溶度減??；Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd-(x)Gd合金中，隨著Gd含量的不斷增加，Al，Y、Nd、Gd原子在Mg中的固溶度都隨之增加，在Gd含量為3.6wt％