高模高強(qiáng)Mg-RE-Si合金的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、鎂合金是當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于對(duì)減重要求較高的航空航天領(lǐng)域。而通常鎂合金彈性模量較低，該缺陷極大的阻礙了其在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大。本文采用合金化方法，引入高模量第二相粒子提高合金的彈性模量。運(yùn)用金相顯微分析、掃描電鏡分析、X射線衍射分析和室溫拉伸測(cè)試，對(duì)材料的組織及性能進(jìn)行研究。得到如下結(jié)果:
　　(1)以通過(guò)添加Si來(lái)提高合金彈性模量、提高RE的含量以增強(qiáng)合

2、金強(qiáng)度為思路，以Thermo-calc軟件的相圖計(jì)算為理論基礎(chǔ)，最終設(shè)計(jì)了性能優(yōu)異的Mg-Gd-Y-Nd-Si-Zr系合金。
　　(2)在Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金中添加了Si元素提高了合金模量，其中Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr-Si合金的最佳熱處理工藝為520℃/24h+225℃/6h，該合金在擠壓-T5態(tài)的性能為:σb=392MPa，σ0.2=347MPa，δ=2.7％，E=48.0GPa;通過(guò)對(duì)Mg-8Gd-4Y-

3、Nd-Zr合金相的分析，探明了合金彈性模量的提高主要原因?yàn)楹辖鸹w中大量具有高彈性模量的Mg2Si(120Gpa)，Si3Gd5(168.4GPa)和Si3Y5(136.4GPa)粒子相生成。此外，大量富(RE+Si)粒子相同時(shí)生成消耗了合金中Mg-RE的含量從而導(dǎo)致合金時(shí)效強(qiáng)化效果顯著降低。
　　(3)設(shè)計(jì)并制備了高模高強(qiáng)鎂合金Mg-4Gd-10Y-4Nd-3Si，該合金的擠壓-T5態(tài)性能為:σb=413MPa，σ0.2=367

4、MPa，δ=1.5％，E=52.0Gpa。
　　(4)探明了該合金系中Y元素的添加與含量對(duì)于合金組織的影響。適量Y元素的添加對(duì)初生Mg2Si粒子具有顯著的細(xì)化作用，隨著Y含量的增加，初生Mg2Si粒子的形貌由粗大的樹(shù)枝狀轉(zhuǎn)化為顆粒狀。當(dāng)Y元素的含量為0.8wt.％時(shí)，初生Mg2Si粒子被完全細(xì)化，其尺寸約為13μm。然而，隨著Y元素含量進(jìn)一步增加至1.2和2.4wt.％時(shí)，初生Mg2Si粒子反而又表現(xiàn)明顯粗化，呈現(xiàn)出過(guò)變質(zhì)現(xiàn)象。其