稀土Y、Gd對鎂鋰合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金是工程應用中最輕的金屬結構材料，與其他金屬材料相比，它具有密度低、比強度高、比剛度高及優(yōu)異的鑄造性能、機械加工性能及易回收等優(yōu)點，在航空航天、軍事通信以及汽車電子等領域具有廣闊的應用前景，受到科研工作者的極大關注和廣泛研究。但是其較低的絕對強度在很大程度上制約了鎂鋰合金的發(fā)展與應用。研究表明，添加稀土是提高鎂鋰合金綜合力學性能的傳統(tǒng)而有效的方法，從而受到人們的廣泛青睞。
　　本論文在表面覆蓋劑及氬氣保護下，采用常規(guī)鑄造的方

2、法制備了Mg-5Li-xGd(x=2，4，6)、Mg-5Li-xY(x=1，2，3，4)和Mg-5Li-xY-yGd(x=1，2，3;y=4，6，8)成分的合金。對實驗合金分別進行了均勻化處理、熱擠壓及退火處理，比較了添加不同含量的稀土Y、Gd及復合添加對合金顯微組織、相結構和力學性能的影響，探究了稀土元素Y、Gd對Mg-Li合金的強化機理。論文重點分析了擠壓溫度對變形鎂鋰合金的合金顯微結構及力學性能的影響，初步揭示了擠壓溫度對變形稀土

3、鎂鋰合金組織及力學性能的影響規(guī)律及機理。本論文的研究工作獲得了以下有價值的結果:
　　(1)鑄態(tài)Mg-5Li合金是由α-Mg相和少量的β-Li相組成的，加入稀土元素Gd后，使合金的晶粒尺寸減小，并且合金中生成了稀土化合物Mg5Gd。合金在擠壓過程中發(fā)生了動態(tài)再結晶，出現(xiàn)了大量的等軸晶，晶粒明顯細化。擠壓變形導致合金中的Mg5Gd相被擠碎，沿著擠壓方向分布在合金中。隨著Gd元素的不斷增加，擠壓態(tài)合金強度逐漸提高，Mg-5Li-6Gd

4、達到了最大抗拉強度(235MPa)。
　　(2)稀土元素Y加入到二元Mg-5Li合金中同樣可以有效的細化了鑄態(tài)合金的晶粒，并且生成了稀土間化合物Mg24Y5主要分布在合金的晶界處。擠壓變形后，合金發(fā)生了動態(tài)再結晶，彌散分布的Mg24Y5相阻礙了動態(tài)再結晶過程中的晶粒長大，添加3wt％Y的合金獲得了最好的細化效果，其平均晶粒尺寸為3μm，合金獲得了優(yōu)異的綜合力學性能，其抗拉強度和斷裂伸長率分別達到了230MPa和9％。
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5、3) Mg-5Li合金中復合添加稀土元素Y、Gd后，生成了稀土化合物Mg5(Gd，Y)和Mg24(Y, Gd)5，起到了復合細化鑄態(tài)合金晶粒的效果。合金的的Y和Gd元素含量達到3wt％和6wt％時，合金的鑄態(tài)組織由枝狀晶轉變成了均勻細小的等軸晶，隨著Y和Gd元素的繼續(xù)增加，晶粒尺寸逐漸減小，Mg-5Li-4Y-8Gd合金具有最小的晶粒(大約為20μm)，其抗拉強度和斷裂伸長率分別達到了160MPa和7.3％。擠壓變形后，由于發(fā)生了動態(tài)再

6、結晶，使合金晶粒顯著細化，擠壓態(tài)Mg-5Li-3Y-6Gd合金獲得了225MPa的最大抗拉強度。
　　(4)擠壓溫度的降低會使合金的晶粒尺寸變小，擠壓溫度從300℃降到250℃，Mg-5Li-3Y-6Gd合金的平均晶粒尺寸從10μm減小到了5μm。擠壓溫度降低會使加工硬化現(xiàn)象越來越嚴重，從而造成合金的硬度升高而塑性下降。綜合比較分析，在擠壓溫度280℃的條件下，Mg-5Li-3Y-6Gd合金具有較好的力學性能，其抗拉強度達到了最大