【摘要】：鎂合金比強度、比剛度高,但是高溫性能,特別是蠕變性能差,影響了鎂合金在航空航天領域的發(fā)展,高強耐熱鎂合金的開發(fā)一直是研究的熱點。本文利用X射線衍射儀、光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金鑄態(tài)、時效態(tài)及蠕變之后的組織進行分析。高溫拉伸實驗和高溫蠕變試驗分別在Instron5500R電子萬能材料試驗機和SWT-2504高溫蠕變持久實驗機上進行,分析Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金的高溫力學性能與高溫蠕變性能,并對高溫力學性能、蠕變行為及蠕變后的組織、斷口、應力系數與激活能進行分析,確定了不同溫度、應力下Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金的蠕變機制。同時與目前最常用的ZM6合金的蠕變行為進行比較,分析其蠕變機制的不同。Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金鑄態(tài)組織晶粒尺寸約為78.7μm,為大小不一的等軸晶。析出相主要由骨骼狀共晶相和塊狀相兩種形貌。共晶相為Mg24Y5+Mg5Gd相,主要分布在三角晶界位置,此時共晶相為面心立方結構。塊狀相為富集Zr元素的顆粒。固溶時效處理后平均晶粒尺寸有所減小,為53.75μm。在晶粒內部及晶界位置仍有塊狀相存在。時效后晶粒內部析出細小片狀相,片狀相成橢圓形,且與基體具有一定位相關系。當溫度高于250℃,抗拉強度與屈服強度隨溫度的增加明顯下降;延伸率變化與強度變化趨勢相反,隨溫度的升高明顯增大。室溫下拉伸斷裂機制屬于混合型準解理斷裂機制;隨溫度的升高,斷裂機制向延性斷裂機制轉變,當溫度高于300℃時韌窩數量大量增加,解理面基本消失,斷裂機制轉變?yōu)槲⒖拙奂晚g性斷裂機制。Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金經過蠕變后,晶界處析出了粗大的長條狀第二相,相比于時效態(tài),析出相的尺寸和形貌都發(fā)生了變化。蠕變過程中在組織內部形成了位錯線或位錯網,析出相沿位錯線或網析出并異常長大,使得蠕變后的析出相發(fā)生了偏轉。蠕變后,組織內部存在空洞和楔形裂紋,二者聚集、擴展、長大形成裂紋,導致試樣斷裂。Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金當溫度為200o C、250o C和275o C時,蠕變應力指數分別為5.3、5.16和4.69,位錯攀移占主導位置。不同應力下的激活能均在229-325k J/mol的范圍內,且Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金屬于析出強化合金,合金的蠕變機制還有交滑移機制。ZM6合金200o C時蠕變應力指數3.39,此時位錯滑移占主導位置,而225o C和250o C時,應力指數分別為2.27和2.68,此時晶界滑動為主要蠕變機制。而ZM6激活能都在140 k J/mol以下,說明此時ZM6合金的蠕變機制還伴有交滑移機制。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文義，同時對高溫抗蠕變鎂合金構件的設計也具有重要的工程意土鎂合金土元素的性質總體上相似，都在 Mg 中具有很大的固溶度，并溫度的降低而降低。這是因為大多數稀土元素的原子半徑和 差不大（如圖 1-1[9]），而且大部分稀土元素和 Mg 相同，都具體結構。由于稀土元素具有特殊的核外電子排列，在金屬合金適量的稀土元素，可以顯著使金屬的各個方面性能得到提升[

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文，稀土元素可以提高鎂合金的耐腐蝕性，原因如下：首先，形成的氧化物活性低，對腐蝕性介質不敏感。這些氧化物存層，起到了鈍化的效果[16]；其次，合金在電化學腐蝕過程中因相得形成而降低，稀土元素降低了合金的腐蝕電位，，導致化電阻增大，析氫過程困難，從而提高鎂合金的耐蝕性[17]。，稀土元素對于鎂合金的高溫性能，抗蠕變性能，抗腐蝕性著的提升效果。g-Y 系鎂合金中研究最廣泛的稀土元素之一。與 Mg 一樣，Y 是密稀土元素中最小的元素之一。 Mg 中 Y 的化合物可以從圖 Mg-Y 二元體系中，可生成三種化合物，即 Mg24Y5，Mg2Y 和g-Y 二元化合物的晶體結構如表 1-1 所示[19]。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

【參考文獻】

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本文編號：2698477