熱處理過程中Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金的組織演變及性能
【圖文】：
eoreticalmassfraction%Measuredmassfraction/%Gd8.08.2Y3.03.1Nd1.00.9Zr0.50.4Impurity＜0.1＜0.1MgBal.Bal.同一高度取樣進(jìn)行固溶處理，，保證試樣的冷卻條件和成分保持一致。在箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行固溶處理時(shí)，表面涂抹覆蓋劑以防止樣品氧化和燃燒。確定固溶工藝時(shí)，先從鑄錠上取樣進(jìn)行DSC分析(見圖1)。由圖1可以看出，545℃以后合金析出相開始熔解，說明固溶溫度不能超過545℃。保溫時(shí)間選擇工業(yè)上能接受的2~30h作為嘗試區(qū)間。根據(jù)以上所述，采用嘗試法研究合金最佳固溶處理工藝，固溶溫度選擇為500、圖1Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr鑄態(tài)合金樣品DSC曲線Fig.1DSCcurvesofMg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zralloyascastsamples(heatingrateof10K/min)510、520℃；保溫時(shí)間選擇為12、18和24h，保溫結(jié)束后用常溫水進(jìn)行淬火。試樣時(shí)效處理在箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行，表面涂抹覆蓋劑以防止樣品氧化和燃燒。時(shí)效溫度為225℃，時(shí)效時(shí)間為1~96h，空冷。用D/max-rA型轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀(XRD)對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行物相分析；用FEIQUANTA-200型掃描電鏡(SEM)及其所具備的能譜分析(EDAX)功能對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行顯微組織觀察和微區(qū)成分半定量分析；用TitanG260-300withimagecorrector圖像球差校正場(chǎng)發(fā)射透射電鏡和對(duì)樣品進(jìn)行觀察與分析，樣品制備為機(jī)械預(yù)減薄后用電解雙噴穿孔，電解液為4.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的高氯酸酒精溶液，雙噴加載電壓為50V，雙噴溫度為-30℃；用HB-3000B型布氏硬度計(jì)對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硬度分析，硬度樣品尺寸30mm×20mm×15mm，上下表面用金相砂紙打磨光滑，在上表面距離兩邊緣5mm處取4個(gè)點(diǎn)，樣品中央取1點(diǎn)，共計(jì)5點(diǎn)做硬度實(shí)驗(yàn)，以防止相互干擾，載荷為2450N，保壓時(shí)間30s，5個(gè)點(diǎn)去掉最高最低值后取平均值；常溫拉伸試樣尺寸依照GB-T228.1-2010設(shè)計(jì)，?
中國有色金屬學(xué)報(bào)2017年9月1796Mg-RE相為β-Mg24Y5。研究表明，β-Mg24Y5相中的Y原子可以被Gd和Nd等原子取代[12]，故該相中Gd、Nd元素含量較高。C相分布在基體與B相附近，呈明顯方塊狀，其中的Gd和Y的含量高于Mg元素的含量，結(jié)合能譜和XRD分析，為游離的稀土元素固溶體相(α-RE、Mg(Gd,Y))，在鑄態(tài)組織中數(shù)量不多。D相經(jīng)檢測(cè)為富鋯粒子，富鋯粒子的這種分布有利于細(xì)化鎂合金鑄錠的晶粒尺寸[17]，由掃描照片可以看出，實(shí)驗(yàn)中的Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金的晶粒尺寸＜100μm，一般Mg-Gd-Y合金的晶粒尺寸約為1000μm[18]，符合添加Zr元素的規(guī)律。2.2固溶處理對(duì)合金顯微組織及力學(xué)性能的影響2.2.1固溶處理對(duì)合金顯微組織的影響圖4所示為Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金進(jìn)行不同圖2Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr鑄態(tài)合金的SEM像Fig.2SEMimageofas-castMg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zralloy:(a)SEMimage;(b)PositionofEDSspectra表2Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金第二相粒子成分分析Table2CompositionmeasurementsofsecondphaseparticlesinMg-8Gd-3Y-1Nd-0.5ZralloysshowninFig.2SampleElementcontent,w/%No.GdYNdZrMgPhaseA10.086.222.85-80.85α-MgB19.4912.188.55-59.78β-Mg24Y5C32.3345.47--22.20Mg(Gd,Y)D1.43--79.2019.37Richal-Zr圖3Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr合金鑄態(tài)和520℃、24h固溶處理的XRD譜Fig.3XRDpatternsofMg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zralloy:(a)As-cast;(b)Solution-treatedat520℃for24h圖4鑄態(tài)組織在500、510、520℃下保溫24h后的SEM像Fig.4SEMimagesofMg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zralloyat500℃(a),510℃(b)and520℃(c)for24h
【作者單位】： 中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015JC3004) 湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016JJ2147)~~
【分類號(hào)】：TG146.22;TG166.4
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