本文關(guān)鍵詞：固溶和時效對三種Mg-Gd-Y合金組織與性能的影響

  更多相關(guān)文章： Mg-Gd-Y合金 固溶處理 人工時效 自然時效 沉淀析出相

【摘要】：與傳統(tǒng)高性能鎂稀土合金(Mg-4Y-3Nd和Mg-5Y-4Nd)相比,Mg-Gd-Y系合金具有更優(yōu)異的拉伸性能、抗疲勞性能和抗蠕變性能,在航空航天、兵器和交通車輛汽車領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景,因而受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。高稀土含量的Mg-Gd-Y合金的成本高,致使該系列合金難以在普通工業(yè)上廣泛應(yīng)用。而對于Gd、Y含量相對較低、成本相對低廉,并具有優(yōu)良力學(xué)和物理性能的的鎂合金在輕質(zhì)民用裝備更受歡迎。然而,目前國內(nèi)外對Gd、Y含量相對較低的鎂合金材料及其熱處理強(qiáng)化機(jī)理研究不夠深入。因此,研究低稀土含量Mg-Gd-Y合金組織與性能具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。本文以Mg-(4,6wt.%)Gd-xY合金為基礎(chǔ),采用金屬型鑄造方式制備出一系列實(shí)驗(yàn)合金,接著在520℃固溶0-24h,175～225℃時效0-200h,制備不同狀態(tài)的試樣。借助于光學(xué)金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和力學(xué)性能測試等手段分析實(shí)驗(yàn)合金的顯微組織和相組成,及其在固溶和時效過程中顯微組織的演變規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),自然放置對擠壓后GW102(Mg-10Gd-2 Y-0.5Zn-0.5Zr)(wt.%)的組織與性能以及后續(xù)的人工時效處理影響很大。因此,論文還深入對比分析該合金3年自然時效前后的顯微組織與拉伸性能的變化及自然時效對后續(xù)人工時效的影響。具體結(jié)論如下：Mg-4wt.%Gd-xY(x=2,3wt.%)(記為GW4x)、Mg-6wt.%Gd-xY(x=2,4wt.%)(記為GW6x)合金的鑄態(tài)顯微組織均由a(Mg)等軸晶和離異共晶化合物Mg5(Gd,Y)或Mg24(Gd,Y)5組成,Mg-6wt.%Gd-xY(x=2,4wt.%)合金鑄態(tài)組織還包含非平衡結(jié)晶的顆粒化合物Mg(Gd,Y)、 Mg3(Gd,Y)相。合金固溶處理時,隨著固溶時間的增加,GW4x合金的硬度先迅速降低,然后達(dá)到平衡,基本保持不變；而GW6x合金的硬度先降低后增加再降低。同一合金在175～225℃時效處理時,時效溫度溫度越低,合金的時效硬化效果越好,但達(dá)到峰時效所需時間增加。隨著Gd、Y含量的增加,合金中第二相的形狀由球狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘脒B續(xù)的網(wǎng)狀,第二相含量逐漸增多；合金的硬度明顯提高；固溶時合金的硬度變化越顯著；合金同一溫度下的時效硬化效果越顯著。本文選取Mg-6wt.%-2wt.%Y合金進(jìn)行深入研究,其在520℃固溶處理時,隨固溶時間延長,半連續(xù)狀Mg5(Gd,Y)相尺寸逐漸縮小,直至溶解,a(Mg)晶粒尺寸沒有明顯長大。合金520℃固溶過程中在晶界上及晶粒內(nèi)新形成的富稀土相Mg(Gd,Y)2,在固溶過程中阻止α(Mg)等軸晶的長大。GW62合金在175℃時效硬化效果顯著,其顯微組織演變過程為時效初期(4-32h),a(Mg)析出β”相；快速析出期(32-100h),a(Mg)析出β’相轉(zhuǎn)變,100h時達(dá)到峰值時效,沉淀相為p”、β’相；過時效期區(qū)(100h),p’相尺寸增大,并轉(zhuǎn)化成β1和向穩(wěn)定的β相轉(zhuǎn)變。自然時效時間對擠壓后GW102合金的顯微組織及力學(xué)性能有很大的影響。擠壓態(tài)合金由細(xì)小的a(Mg)等軸晶及晶粒上的滑移帶組成；擠壓后經(jīng)過3年自然時效,滑移帶的數(shù)量明顯減少,在毗鄰晶界處出現(xiàn)了無應(yīng)變區(qū),且合金中析出了p”相,導(dǎo)致合金硬度比擠壓態(tài)的硬度增加了4.9%,其抗拉強(qiáng)度比擠壓態(tài)的強(qiáng)度提高了4.2%,但延伸率有所降低。自然放置3年后,合金再進(jìn)行時效,達(dá)到峰時效所需時間明顯縮短,但合金在時效峰值時的抗拉強(qiáng)度略有降低。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Gd-Y合金 固溶處理 人工時效 自然時效 沉淀析出相
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.4;TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 稀土鎂合金10-14
• 1.2.1 稀土元素的分類10
• 1.2.2 稀土元素的作用10-12
• 1.2.3 稀土元素的冶金物理化學(xué)原理12-14
• 1.3 稀土鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制14-16
• 1.3.1 固溶強(qiáng)化14-15
• 1.3.2 析出強(qiáng)化15
• 1.3.3 彌散強(qiáng)化15
• 1.3.4 細(xì)晶強(qiáng)化15
• 1.3.5 復(fù)合強(qiáng)化15-16
• 1.4 稀土鎂合金的熱處理16-18
• 1.4.1 稀土鎂合金的熱處理工藝16-17
• 1.4.2 稀土鎂合金的時效析出序列17-18
• 1.5 稀土鎂合金的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.5.1 稀土鎂合金的國外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5.2 稀土鎂合金的國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.6 本課題的研究目的及研究內(nèi)容21-23
• 1.6.1 研究目的21
• 1.6.2 研究內(nèi)容21-23
• 2 合金制備及研究方法23-28
• 2.1 試驗(yàn)合金的制備23-25
• 2.1.1 合金成分的設(shè)計23-24
• 2.1.2 試驗(yàn)用原材料24
• 2.1.3 試驗(yàn)合金的熔煉24-25
• 2.2 合金的熱處理25
• 2.3 研究方法25-28
• 2.3.1 金相分析25-26
• 2.3.2 XRD物相分析26
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡分析26
• 2.3.4 透射電子顯微鏡分析26
• 2.3.5 布氏硬度測試26
• 2.3.6 拉伸性能測試26-27
• 2.3.7 DSC分析27-28
• 3 Mg-4wt.%Gd-xY(x=0,2,3wt.%)合金固溶和時效行為研究28-34
• 3.1 Mg-4Gd-xY合金的鑄態(tài)微觀組織及相組成28-30
• 3.1.1 鑄態(tài)Mg-4Gd-xY合金的顯微組織28-29
• 3.1.2 鑄態(tài)Mg-4Gd-xY合金的相組成29
• 3.1.3 Y含量對鑄態(tài)合金硬度的影響29-30
• 3.2 Mg-4Gd-xY合金固溶處理行為研究30-32
• 3.2.1 固溶處理對Mg-4Gd-xY合金硬度的影響30-31
• 3.2.2 固溶處理對Mg-4Gd-xY合金顯微組織的影響31-32
• 3.3 Mg-4Gd-xY合金的時效硬化行為研究32-33
• 3.3.1 Y含量對Mg-4Gd合金的時效行為的影響32-33
• 3.3.2 Y含量對Mg-4Gd合金的拉伸性能的影響33
• 3.4 小結(jié)33-34
• 4 Mg-6wt.%Gd-xY(x=0,2,4wt.%)合金固溶和時效行為研究34-46
• 4.1 鑄態(tài)Mg-6Gd-xY合金微觀組織及相組成34-36
• 4.1.1 鑄態(tài)Mg-6Gd-xY合金的顯微組織34-35
• 4.1.2 鑄態(tài)Mg-6Gd-xY合金的相組成35-36
• 4.1.3 Y含量對Mg-6Gd-xY合金硬度的影響36
• 4.2 固溶處理對Mg-6Gd-xY合金硬度的影響36
• 4.3 固溶處理對Mg-6Gd-xY合金顯微組織的影響36-39
• 4.3.1 固溶時間對Mg-6Gd-xY合金顯微組織的影響36-38
• 4.3.2 合金固溶過程中形成的未知相分析38-39
• 4.4 Mg-6Gd-xY合金的時效硬化行為39-40
• 4.5 Gd含量對Mg-xGd-2Y(x=4,6wt%)合金固溶和時效硬化行為的影響40-42
• 4.5.1 Gd含量對Mg-xGd-2Y(x=4,6wt%)合金鑄態(tài)顯微組織的影響40-41
• 4.5.2 Gd含量對Mg-xGd-2Y(x=4,6wt%)合金固溶處理的影響41
• 4.5.3 Gd含量對Mg-xGd-2Y(x=4,6wt%)合金時效硬化行為的影響41-42
• 4.6 GW62合金時效過程中微觀組織分析42-45
• 4.6.1 欠時效階段析出相分析42-43
• 4.6.2 峰時效階段析出相分析43-44
• 4.6.3 過時效階段析出相分析44-45
• 4.7 小結(jié)45-46
• 5 Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.5Zr(wt.%)合金自然時效行為研究46-54
• 5.1 自然時效對GW102合金微觀組織的影響46-49
• 5.2 自然時效對GW102合金后續(xù)時效處理的影響49-52
• 5.2.1 自然時效對GW102合金時效硬化行為的影響49
• 5.2.2 不同時效狀態(tài)GW102合金的微觀組織分析49-52
• 5.3 自然時效對GW102合金力學(xué)性能的影響52
• 5.4 討論52-53
• 5.5 小結(jié)53-54
• 6 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文61-62
• 致謝62-64

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 烏志明;馬培華;;鎂、鎂資源與鎂質(zhì)材料概述[J];鹽湖研究;2007年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姚素娟;Mg-Gd-Y（Sc）合金的制備技術(shù)和高溫性能研究[D];中南大學(xué);2009年

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本文編號：923460