稀土Y、Gd對鎂鋰合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，與其他金屬材料相比，它具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高及優(yōu)異的鑄造性能、機(jī)械加工性能及易回收等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、軍事通信以及汽車電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，受到科研工作者的極大關(guān)注和廣泛研究。但是其較低的絕對強(qiáng)度在很大程度上制約了鎂鋰合金的發(fā)展與應(yīng)用。研究表明，添加稀土是提高鎂鋰合金綜合力學(xué)性能的傳統(tǒng)而有效的方法，從而受到人們的廣泛青睞。
　　本論文在表面覆蓋劑及氬氣保護(hù)下，采用常規(guī)鑄造的方

2、法制備了Mg-5Li-xGd(x=2，4，6)、Mg-5Li-xY(x=1，2，3，4)和Mg-5Li-xY-yGd(x=1，2，3;y=4，6，8)成分的合金。對實(shí)驗(yàn)合金分別進(jìn)行了均勻化處理、熱擠壓及退火處理，比較了添加不同含量的稀土Y、Gd及復(fù)合添加對合金顯微組織、相結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，探究了稀土元素Y、Gd對Mg-Li合金的強(qiáng)化機(jī)理。論文重點(diǎn)分析了擠壓溫度對變形鎂鋰合金的合金顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響，初步揭示了擠壓溫度對變形稀土

3、鎂鋰合金組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律及機(jī)理。本論文的研究工作獲得了以下有價(jià)值的結(jié)果:
　　(1)鑄態(tài)Mg-5Li合金是由α-Mg相和少量的β-Li相組成的，加入稀土元素Gd后，使合金的晶粒尺寸減小，并且合金中生成了稀土化合物Mg5Gd。合金在擠壓過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，出現(xiàn)了大量的等軸晶，晶粒明顯細(xì)化。擠壓變形導(dǎo)致合金中的Mg5Gd相被擠碎，沿著擠壓方向分布在合金中。隨著Gd元素的不斷增加，擠壓態(tài)合金強(qiáng)度逐漸提高，Mg-5Li-6Gd

4、達(dá)到了最大抗拉強(qiáng)度(235MPa)。
　　(2)稀土元素Y加入到二元Mg-5Li合金中同樣可以有效的細(xì)化了鑄態(tài)合金的晶粒，并且生成了稀土間化合物Mg24Y5主要分布在合金的晶界處。擠壓變形后，合金發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彌散分布的Mg24Y5相阻礙了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程中的晶粒長大，添加3wt％Y的合金獲得了最好的細(xì)化效果，其平均晶粒尺寸為3μm，合金獲得了優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率分別達(dá)到了230MPa和9％。
　　(

5、3) Mg-5Li合金中復(fù)合添加稀土元素Y、Gd后，生成了稀土化合物Mg5(Gd，Y)和Mg24(Y, Gd)5，起到了復(fù)合細(xì)化鑄態(tài)合金晶粒的效果。合金的的Y和Gd元素含量達(dá)到3wt％和6wt％時(shí)，合金的鑄態(tài)組織由枝狀晶轉(zhuǎn)變成了均勻細(xì)小的等軸晶，隨著Y和Gd元素的繼續(xù)增加，晶粒尺寸逐漸減小，Mg-5Li-4Y-8Gd合金具有最小的晶粒(大約為20μm)，其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率分別達(dá)到了160MPa和7.3％。擠壓變形后，由于發(fā)生了動(dòng)態(tài)再

6、結(jié)晶，使合金晶粒顯著細(xì)化，擠壓態(tài)Mg-5Li-3Y-6Gd合金獲得了225MPa的最大抗拉強(qiáng)度。
　　(4)擠壓溫度的降低會(huì)使合金的晶粒尺寸變小，擠壓溫度從300℃降到250℃，Mg-5Li-3Y-6Gd合金的平均晶粒尺寸從10μm減小到了5μm。擠壓溫度降低會(huì)使加工硬化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，從而造成合金的硬度升高而塑性下降。綜合比較分析，在擠壓溫度280℃的條件下，Mg-5Li-3Y-6Gd合金具有較好的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了最大