發(fā)布時間：2020-04-29 23:25

【摘要】：長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)(LPSO)相增強(qiáng)的Mg-RE-Zn系鎂合金具有優(yōu)越的強(qiáng)度、塑性等綜合力學(xué)性能及可控的生物抗腐蝕性能,在高性能耐高溫變形鎂合金及生物醫(yī)學(xué)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,鑄態(tài)Mg-RE-Zn合金中Mg-Gd-Zn合金系LPSO含量較少或幾乎不存在,RE多以網(wǎng)狀晶界硬脆(Mg,Zn)_3Gd-W相存在;而Mg-Y-Zn合金系中LPSO相組織粗大、分布不均,嚴(yán)重削弱合金的力學(xué)性能。本文預(yù)先設(shè)計制備了Mg-10Al-27Ca和Al-10Sr兩種中間合金,采用銅模吸鑄法制備出Mg-Y-Zn-(Ca/Al)合金,采用石墨坩堝鑄造工藝制備出Mg-Gd-Zn-(Ca/Al)合金和Mg-Gd-Zn-(Al/Sr)合金。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、帶有能譜(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)等儀器對合金的微觀組織進(jìn)行測試和表征。研究了Mg-10Al-27Ca和Al-10Sr兩種中間合金分別對Mg-Y-Zn和Mg-Gd-Zn兩種不同類型鑄態(tài)Mg-RE-Zn合金中LPSO相形成的影響規(guī)律,進(jìn)而考察了兩類合金在固溶、時效熱處理和不同路徑、擠壓道次下等通道轉(zhuǎn)角擠壓大塑性變形過程中?-Mg基體與LPSO相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、形貌、數(shù)量、大小和分布等的組織演變規(guī)律。研究結(jié)果如下:(1)鑄態(tài)Mg-Y-Zn-(Ca/Al)合金顯微組織主要由ɑ-Mg基體相、18R LPSO相(Mg_(12)Y_1Zn_1)和W-Mg_3Zn_3Y_2共晶相組成。隨Ca/Al含量增加,出現(xiàn)了(Y,Al)_2Zn_1相和Al_2Y。Ca/Al顯著細(xì)化鑄態(tài)合金晶粒尺寸,同時促進(jìn)鑄態(tài)合金中18R LPSO相的形成且抑制W共晶相的析出。當(dāng)加入1.37 wt.%Ca/Al時,合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率分別達(dá)到247 MPa和7.2%。(2)固溶態(tài)Mg-Y-Zn-(Ca/Al)合金中,處于晶界處部分塊狀18R LPSO相隨著時間的延長逐步溶解并以細(xì)小層片狀14H LPSO相沿晶界向晶內(nèi)析出。高含量Ca/Al的添加抑制了合金固溶處理過程中14H LPSO相的析出,18R LPSO逐步溶解于?-Mg基體并在晶界處合并長大�；w中(Y,Al)_2Zn_1相發(fā)生球化。(3)高溫高剪切應(yīng)力下,MgY_3Zn_1-1.37(Ca/Al)合金晶界上的塊狀18R-LPSO相彼此分層、扭折或破碎細(xì)化。?-Mg基體內(nèi)析出大量細(xì)小彌散分布14H LPSO棒狀相。經(jīng)500℃、20h固溶熱處理的B_(C-UD3)四道次擠壓態(tài)合金的室溫拉伸性能性能最高,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及伸長率分別達(dá)到335MPa、207 MPa和7.4%。(4)鑄態(tài)Mg-Gd-Zn-(Al/Sr)合金主要由α-Mg相,18R-LPSO相,(Mg,Gd)Al_2相和W-(Mg,Zn)_3Gd相組成。加入少量(Al/Sr)可顯著促進(jìn)合金中18R LPSO相的形成同時促進(jìn)W共晶相向18R LPSO相的轉(zhuǎn)變,第二相體積分?jǐn)?shù)顯著增加且鎂基體晶粒得到細(xì)化。熱處理過程中,相比于其他合金,MgGd_(2.5)Zn_1-0.6(Al/Sr)合金從超飽和α-Mg基體中析出更高密度的細(xì)小層狀14H LPSO相。高含量(Al/Sr)抑制了14H LPSO相的析出和(Mg,Zn)_3Gd共晶組織的轉(zhuǎn)變。(5)晶粒細(xì)化,固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化以及大量不同形態(tài)的LPSO相共同作用,提高了一道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓時效態(tài)MgGd_(2.5)Zn_1-0.6(Al/Sr)合金的力學(xué)性能,其抗拉強(qiáng)度和伸長率分別高達(dá)UTS為303 MPa,斷裂伸長率超過6.7%。
【圖文】：

1-1 不同類型 LPSO 結(jié)構(gòu)堆垛序列示意圖 models showing stacking sequence of differ(a) 18R LPSO, (b)14H LPSO.-3 不同類型 LPSO 結(jié)構(gòu)的原子堆垛排列[1tacking sequences of different types of LPSOLPSO 結(jié)構(gòu)中密排面的排列方式ABACABABACBCBCAB ABACBCBCBCABAB ACBCBCBACACACBABAB ABABABCACACACABCBCBCBC Zn 合金的研究進(jìn)展在Mg-Y-Zn合金中發(fā)現(xiàn)并提出18R

實驗技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2645110