Mg-Gd-Y型鎂合金熔煉工藝、顯微組織及性能研究.pdf

1、鎂合金是工業(yè)中可選擇的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，且具有優(yōu)良的力學(xué)性能，如高比強(qiáng)度和高比剛度，良好的導(dǎo)熱性、阻尼減震性能、電磁屏蔽性能、容易切削加工以及易回收利用等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種有效減輕質(zhì)量、節(jié)約能源、環(huán)境友好、有利于可持續(xù)發(fā)展的理想材料。然而其較低的室溫強(qiáng)度和高溫抗蠕變性能(相對(duì)鋁合金)限制了它的廣泛應(yīng)用。研究表明，稀土元素可以通過固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和增強(qiáng)原子間結(jié)合力等途徑改善鎂合金的室溫和高溫性能，Mg-Gd-Y型合金作為新型鎂合金有望

2、得到商業(yè)化應(yīng)用。
　　 本研究首先用真空電阻爐在低壓氬氣氣氛下熔煉制得Mg-8Gd和Mg-8Gd-5Y兩種合金，對(duì)其鑄態(tài)顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究；然后在常壓SF6和Ar聯(lián)合保護(hù)下熔煉制得Mg-8Gd-xY(x=0,1,3,5)四種合金，對(duì)其顯微組織、力學(xué)性能及熱處理行為進(jìn)行了研究。
　　 通過以上研究，得出以下結(jié)論：
　　 1.真空(低壓)熔煉鎂合金造成鎂的大量蒸發(fā)；在1000Pa的氬氣氣氛下熔煉Mg-Gd-

3、Y型合金時(shí)，由于蒸發(fā)，鎂的損失達(dá)到4～5％。熔煉制備Mg-Gd-Y型合金，鑄錠表面氧化隨著Y含量的增加而加重。
　　 2.以真空法和氣體保護(hù)法熔煉制備的合金存在差異：
　　 從冶金質(zhì)量來看，真空熔煉工藝制備的合金中夾雜較少；而常壓氣體保護(hù)下熔煉制得的合金中存在較多的氧化物夾雜，冶金質(zhì)量較差；這也導(dǎo)致前者方法制備合金的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和塑性高于后者。
　　 從顯微組織來看，真空熔煉工藝制備的Mg-8Gd-5Y合金鑄態(tài)組

4、織中存在針狀的金屬間化合物相Mg24(Y,Gd)5，而氣體保護(hù)熔煉工藝制備的Mg-8Gd-5Y合金中的Mg24(Y,Gd)5無明顯的存在形態(tài)。
　　 3.氣體保護(hù)熔煉工藝制備的Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金的組織都是由α-Mg固溶體基體、分布在基體中和聚集晶界的富溶質(zhì)相組成；富溶質(zhì)相為金屬間化合物Mg3(Gd,Y)、Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5(Mg-8Gd合金中無此相)。隨著Y含量的增加，在枝晶之間和

5、晶界上的這些富溶質(zhì)相體積分?jǐn)?shù)增加，并且合金的晶粒減小。
　　 4.Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金的抗拉強(qiáng)度隨著Y含量的增加而增加，在添加1％Y時(shí)有最大的延伸率。隨著Y含量的增加，合金的斷裂方式有由解理型斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。
　　 5.Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金經(jīng)過固溶處理，在隨后的250℃等溫時(shí)效中都產(chǎn)生了時(shí)效硬化效應(yīng)；隨著合金中Y含量的增加，時(shí)效硬化效應(yīng)愈加明顯；Mg-8Gd-5Y合金

6、經(jīng)過12h時(shí)效達(dá)到硬度高峰，經(jīng)過TEM分析得知，合金基體中均勻析出稠密的β′相是時(shí)效硬化效應(yīng)的主要因素；β′相以α-Mg的三棱柱面{12 1 0}為慣析面，與鎂基體構(gòu)成共格關(guān)系。
　　 6.Mg-8Gd-(1,3,5)Y三種合金經(jīng)過固溶處理和人工時(shí)效，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度得到了提高，但降低了部分塑性。合金拉伸斷口主要由解理面和韌窩組成，大部分解理面上存在細(xì)密、取向一致的撕裂棱，少量的解理面較平滑；合金中均勻析出稠密的細(xì)小片狀相β′