【摘要】：鎂合金比強(qiáng)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(lǐng)域的發(fā)展,高強(qiáng)耐熱鎂合金的開發(fā)一直是研究的熱點(diǎn)。本文利用X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金鑄態(tài)、時(shí)效態(tài)及蠕變之后的組織進(jìn)行分析。高溫拉伸實(shí)驗(yàn)和高溫蠕變試驗(yàn)分別在Instron5500R電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)和SWT-2504高溫蠕變持久實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,分析Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金的高溫力學(xué)性能與高溫蠕變性能,并對(duì)高溫力學(xué)性能、蠕變行為及蠕變后的組織、斷口、應(yīng)力系數(shù)與激活能進(jìn)行分析,確定了不同溫度、應(yīng)力下Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金的蠕變機(jī)制。同時(shí)與目前最常用的ZM6合金的蠕變行為進(jìn)行比較,分析其蠕變機(jī)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(shí)共晶相為面心立方結(jié)構(gòu)。塊狀相為富集Zr元素的顆粒。固溶時(shí)效處理后平均晶粒尺寸有所減小,為53.75μm。在晶粒內(nèi)部及晶界位置仍有塊狀相存在。時(shí)效后晶粒內(nèi)部析出細(xì)小片狀相,片狀相成橢圓形,且與基體具有一定位相關(guān)系。當(dāng)溫度高于250℃,抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度隨溫度的增加明顯下降;延伸率變化與強(qiáng)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(jī)制屬于混合型準(zhǔn)解理斷裂機(jī)制;隨溫度的升高,斷裂機(jī)制向延性斷裂機(jī)制轉(zhuǎn)變,當(dāng)溫度高于300℃時(shí)韌窩數(shù)量大量增加,解理面基本消失,斷裂機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖拙奂晚g性斷裂機(jī)制。Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金經(jīng)過蠕變后,晶界處析出了粗大的長條狀第二相,相比于時(shí)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(nèi)部形成了位錯(cuò)線或位錯(cuò)網(wǎng),析出相沿位錯(cuò)線或網(wǎng)析出并異常長大,使得蠕變后的析出相發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。蠕變后,組織內(nèi)部存在空洞和楔形裂紋,二者聚集、擴(kuò)展、長大形成裂紋,導(dǎo)致試樣斷裂。Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金當(dāng)溫度為200o C、250o C和275o C時(shí),蠕變應(yīng)力指數(shù)分別為5.3、5.16和4.69,位錯(cuò)攀移占主導(dǎo)位置。不同應(yīng)力下的激活能均在229-325k J/mol的范圍內(nèi),且Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金屬于析出強(qiáng)化合金,合金的蠕變機(jī)制還有交滑移機(jī)制。ZM6合金200o C時(shí)蠕變應(yīng)力指數(shù)3.39,此時(shí)位錯(cuò)滑移占主導(dǎo)位置,而225o C和250o C時(shí),應(yīng)力指數(shù)分別為2.27和2.68,此時(shí)晶界滑動(dòng)為主要蠕變機(jī)制。而ZM6激活能都在140 k J/mol以下,說明此時(shí)ZM6合金的蠕變機(jī)制還伴有交滑移機(jī)制。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文義，同時(shí)對(duì)高溫抗蠕變鎂合金構(gòu)件的設(shè)計(jì)也具有重要的工程意土鎂合金土元素的性質(zhì)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?yàn)榇蠖鄶?shù)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(jié)構(gòu)。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(gè)方面性能得到提升[

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)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(duì)腐蝕性介質(zhì)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(xué)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(dǎo)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(duì)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(jié)構(gòu)如表 1-1 所示[19]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2698477