高模稀土鎂合金的設計與制備.pdf

1、Mg-Gd-Y系合金，由于密度低，比模量和比強度高而在航空航天領域具有廣闊的應用前景。但是隨著新一代航天器對構件剛度的要求越來越高，該系合金低的彈性模量(45GPa)已成為其推廣應用的瓶頸。針對這一難題，本文采用合金化方法引入高模量第二相粒子，提高了合金的彈性模量。并采用金相顯微分析、差熱分析、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及室溫拉伸測試等分析手段，研究了合金的組織與性能，建立了合金成分-工藝-微結構-性能之間的關系。具體

2、結果如下:
　　(1)研究了Si元素對Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金組織和性能的影響規(guī)律，確定了Si元素的最佳添加量。添加Si元素雖提高合金的彈性模量，但顯著降低該合金熔體的流動性，惡化合金的鑄造性能，粗化合金的鑄態(tài)組織，降低合金的強度。合金中Si元素的添加量應控制在1.0wt.％以下。制備的Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr-Si合金擠壓-T5態(tài)的性能為:σb=392MPa，σ0.2=347MPa，(6)=2.7％，E=51.0

3、GPa。因此，相對于Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金的性能，Si元素的加入提高了合金的彈性模量，卻降低了合金的屈服強度和抗拉強度。合金彈性模量的提高可歸因于合金中生成了大量具有高彈性模量的Mg2Si(120GPa)，Gd5Si3(168.4GPa)和YSi2(136.4GPa)粒子的存在，而合金強度的降低是由于大量富(RE+Si)粒子的形成消耗了基體中大量的RE元素，降低了合金時效過程中的時效強化效果。
　　(2)探求了Zn元素

4、對Mg-Gd-Y-Nd-Si合金組織與性能的影響，制備了鑄造成形性能優(yōu)異、彈性模量高的新型高強稀土鎂合金。Zn元素的添加顯著改善了合金熔體的流動性，其機理為Zn元素與合金熔體中的Mg和RE元素發(fā)生反應生成含Zn共晶相，改變了合金熔體的結構，降低了合金的結晶范圍。所制備的Mg-8Gd-4Y-Nd-3Zn-3 Si合金擠壓-T5態(tài)的力學性能為:σb=345MPa，σ0.2=317MPa，(6)=6.5％，E=58.5GPa; Mg-10Gd

5、-4Y-Nd-3Zn-3 Si合金擠壓-T5態(tài)的性能為:σb=390MPa,σ0.2=343MPa,δ=4.6％, E=58.1GPa。
　　(3)研究了Gd、Y和Nd元素對增強相Mg2Si粒子的尺寸和形貌的影響規(guī)律，為Mg-RE(Gd，Y, Nd)-Si合金成分的進一步優(yōu)化提供了依據(jù)。適量的Gd、Y和Nd元素均能有效地細化Mg-3wt.％Si合金中的初生Mg2Si粒子尺寸。當Gd、Y和Nd的含量分別為1.0、0.8和1.0wt.