Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr基高強(qiáng)鑄造鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系鑄造鎂合金因具有力學(xué)性能高和鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、航空航天和其它領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，現(xiàn)有 Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系鑄造鎂合金的力學(xué)性能還難以滿足高強(qiáng)鎂合金的要求，因此，有必要針對(duì)Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系鑄造鎂合金的開(kāi)發(fā)展開(kāi)進(jìn)一步的研究。眾所周知，合金化和/或微合金化作為改善鎂合金常/高溫力學(xué)性能的重要手段，已在高性能鎂合金的研制上得到了積極

2、的應(yīng)用。目前，在高性能鎂合金改性研究上得到應(yīng)用的合金化和/或微合金化元素中，元素Gd，Y和Zn因具有沉淀強(qiáng)化效果強(qiáng)和/或成本低廉等優(yōu)勢(shì)而優(yōu)勢(shì)而較為引人注目。然而，目前關(guān)于 Gd，Y和 Zn尤其是少量 Gd，Y和 Zn改性Mg-Y-Nd-Zr和/或Mg-Nd-Zn-Zr系鑄造鎂合金的研究報(bào)道還相對(duì)較少。因此，針對(duì)Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系鑄造鎂合金的Gd，Y和/或Zn合金化和/或微合金化及其相應(yīng)的顯微組織和力學(xué)性能展開(kāi)

3、研究，對(duì)于Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系高強(qiáng)鑄造鎂合金的開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大其應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文基于設(shè)計(jì)制備的 Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr-Gd/Zn和 Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr-Gd/Y（wt.％）試驗(yàn)鎂合金，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、差熱分析（DSC）、顯微硬度和室溫力學(xué)性能測(cè)試等手段，研究了Mg-

4、4Y-2.8Nd-0.4Zr-Gd/Zn試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)和熱處理顯微組織和力學(xué)性能以及Gd和Y添加對(duì)Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr試驗(yàn)鎂合金鑄態(tài)和熱處理顯微組織和力學(xué)性能的影響，并得到了以下主要研究結(jié)果：
　　1）含0.2wt.%Zn、1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)組織具有相同的相組成，均主要由α-Mg、Mg24Y5相及Mg12Nd相組成。同時(shí)，雖然所

5、有試驗(yàn)合金鑄態(tài)組織中的晶界處均存在不均勻分布的共晶組織，但對(duì)于不同的合金，其晶界處共晶組織的數(shù)量存在差異，其中含1wt.% Gd和0.2wt.%Zn+1wt.% Gd合金晶界處共晶組織的數(shù)量較含0.2wt.% Zn合金的多。此外，在本文的試驗(yàn)條件下，含1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd合金的鑄態(tài)室溫拉伸性能稍高于含0.2wt.%Zn的合金。
　　2）固溶+時(shí)效處理可以明顯改善含0.2wt.%Zn、1wt.%Gd和0

6、.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr試驗(yàn)鎂合金的室溫抗拉性能。在本文試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)鎂合金較佳的熱處理工藝為500℃×10h固溶+200℃×36h時(shí)效。在該熱處理工藝下，含0.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr試驗(yàn)鎂合金獲得了優(yōu)異的室溫拉伸性能，其室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到了343MPa、196MPa和4.3%，滿足了工業(yè)應(yīng)用高強(qiáng)和高韌的要求。
　　3）含

7、1wt.% Y、1wt.% Gd和不含Y和Gd的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)組織具有相同的相組成，均主要由α-Mg和Mg12Nd相組成，并且所有試驗(yàn)合金的晶粒尺寸相近。然而，在Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr合金中加入Y或Gd后，合金鑄態(tài)組織中晶界處的共晶相數(shù)量增多。此外，在本文的試驗(yàn)條件下，含1wt.%Y的試驗(yàn)合金展示了相對(duì)較高的鑄態(tài)室溫拉伸性能，其室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到了192MPa、

8、99MPa和13.3%。
　　4）固溶+時(shí)效處理可以明顯改善含1wt.% Y、1wt.% Gd和不含 Y和 Gd的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr試驗(yàn)鎂合金的室溫抗拉性能。在本文試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)鎂合金較佳的熱處理工藝為500℃×10h固溶+175℃×36h時(shí)效。在該熱處理工藝下，含1wt.%Y的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr試驗(yàn)鎂合金獲得了相對(duì)較優(yōu)的室溫拉伸性能，其室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到了290MPa