復(fù)合添加Ti、Zr對含長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)相Mg-Y-Zn合金顯微組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、近年來，含長周期堆垛有序（long period stacking ordered，LPSO）結(jié)構(gòu)相的鎂合金因其優(yōu)異的性能受到研究者們的廣泛關(guān)注。研究者通過合金化、熱處理、變形、時效一系列的強化方法制備了許多力學(xué)性能優(yōu)異的此類鎂合金。就現(xiàn)階段的研究來看,形成LPSO結(jié)構(gòu)相必須包含稀土元素，但考慮到稀土元素價格昂貴會增加此類鎂合金的生產(chǎn)成本，限制其應(yīng)用，所以尋找可部分替代稀土的元素成為一重要研究課題。本文即以Mg100-2x-Yx-Znx

2、（X=2，2.5，3，3.5）合金為研究對象對此方面研究進(jìn)行了有價值的探索。
　　本實驗以常規(guī)鑄造法制備了Mg-Y-Zn、Mg-Y-Zn-Ti、Mg-Y-Zn-Zr以及Mg-Y-Zn-Ti-Zr合金。首先研究了在 Y：Zn原子比為1的情況下，Y、Zn含量對Mg-Y-Zn合金顯微組織和力學(xué)性能的影響，繼而探究了熱處理中三個最重要參數(shù)（溫度、時間、冷卻速度）對組織的影響。其次，通過單加和復(fù)合添加Ti、Zr，研究了兩者對Mg-Y-Zn合

3、金顯微組織和力學(xué)性能的影響。最后，通過對比研究正擠壓對 Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3和 Mg95Y2.5Zn2.5合金顯微組織和力學(xué)性能的影響，探究了其不同原始組織擠壓后顯微組織和力學(xué)性能的變化。研究結(jié)果表明：
　?。?）Y、Zn含量對 Mg-Y-Zn合金的顯微組織有顯著影響。隨著 Y、Zn含量的增加，合金中晶界間隙逐漸變大，第二相增多，樹枝晶減少，α-Mg晶粒減小。LPSO結(jié)構(gòu)相變得粗大，呈長桿狀；W相（M

4、g3Y2Zn3）整體尺寸變大，但微觀形貌仍為魚骨狀。
　?。?）Y/Zn(at％)為1時，Mg-Y-Zn合金的組織由α-Mg、LPSO結(jié)構(gòu)相和共晶相W組成。合金凝固過程為：初晶α-Mg首先在合金中形核長大，并將Y、Zn溶質(zhì)原子向外排出。隨著溫度的下降，α-Mg晶間剩余液相在凝固結(jié)束前LPSO結(jié)構(gòu)相和W相依次析出。合金Mg100-2x-Yx-Znx（X=2，2.5，3，3.5）中，Mg95Y2.5Zn2.5合金的綜合力學(xué)性能最佳。<

5、br>　?。?）對合金Mg95Y2.5Zn2.5經(jīng)行熱處理工藝探究時發(fā)現(xiàn)，530℃固溶處理10h以及500℃固溶處理40h利于18R的溶解和W相的球化；較慢的冷卻速度利于14H的析出。球狀Wˊ相（MgYZn2）隨著時間的延長有粗化的趨勢。
　?。?）在Mg95Y2.5Zn2.5合金中單加Ti、Zr后，α-Mg晶粒平均大小由25μm分別減小到15μm和20μm；通過復(fù)合添加Ti、Zr后，α-Mg晶粒平均大小由25μm減小到13μm。

6、
　?。?）更重要的是加入Ti、Zr后促進(jìn)了Mg95Y2.5Zn2.5合金中LPSO結(jié)構(gòu)相的形成，抑制了W相的形成。通過復(fù)合添加Ti、Zr獲得了兼顧晶粒細(xì)小和長周期結(jié)構(gòu)相面積分?jǐn)?shù)的優(yōu)異合金Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3。
　?。?）對合金Mg95Y2.5Zn2.5鑄態(tài)、固溶水冷、固溶爐冷三種不同原始組織正擠壓后發(fā)現(xiàn)，固溶處理的合金正擠壓后獲得了良好的伸長率（17%~22%），但抗拉強度較低（320~330

7、MPa）；鑄態(tài)合金擠壓后獲得了較高的抗拉強度和略低的伸長率（345MPa，16%）。
　?。?）合金Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3鑄態(tài)抗拉強度112MPa，伸長率3.5%，經(jīng)過固溶處理后抗拉強度達(dá)196MPa，伸長率達(dá)7.5%。對Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6 Zr0.3合金鑄態(tài)、固溶水冷、固溶爐冷三種不同原始組織正擠壓后發(fā)現(xiàn)，固溶水冷處理的合金獲得了良好的綜合力學(xué)性能(抗拉強度375MPa，伸長率9