超高強度Mg-Y-Ni合金顯微組織與力學性能.pdf

1、本文采用重力鑄造方法制備了一系列Mg-Y-Ni合金并且分別討論了Ni含量和Y含量對Mg-Y-Ni合金纖維組織與力學性能的影響。然后對鑄態(tài)合金進行均勻化處理，研究了均勻化處理對合金顯微組織和力學性能的影響；對均勻化處理合金進行了熱擠壓變形，研究擠壓變形后合金顯微組織與力學性能的關(guān)系。
　　論文研究了Y含量為7wt％、Ni含量為2-9wt%的WN72、WN75、WN77和WN79四種合金，鑄態(tài)合金均由α-Mg、Mg2Ni以及準連續(xù)網(wǎng)狀

2、LPSO相組成。其中α-Mg呈枝晶狀，LPSO相呈準連續(xù)網(wǎng)狀，Mg2Ni相成長桿狀分布于α-Mg/LPSO界面處。隨Ni含量增加，合金中生成的LPSO的數(shù)量先增加后降低，并且在WN75中準連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相含量達到最大值。而在WN72合金中LPSO內(nèi)部出現(xiàn)顆粒狀組織經(jīng)過EDS分析其成分與LPSO相根據(jù)文獻確定其為富Y相，其形成是由于WN72中Y/Ni原子比為2.08，過飽和的Y元素以富Y相的形式表現(xiàn)出來。在4種合金中，WN79合金的Mg

3、2Ni含量超過了LPSO相含量，導致其鑄態(tài)室溫力學性能較差。均勻化處理后，合金中的第二相的數(shù)量和尺寸基本未發(fā)生變化。擠壓態(tài)合金中，隨Ni含量增加，基體合金動態(tài)再結(jié)晶比例逐漸增大，其中WN79合金基體晶粒完全動態(tài)再結(jié)晶并且尺寸很大。LPSO相在擠壓過程中沿著擠壓方向被拉長，在WN79中由于Mg2Ni過多使得LPSO相被擠碎零散分布于合金當中，合金的室溫力學性能很差。而在擠壓態(tài)WN75當中，由于Y/Ni原子比接近1，故準連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相含

4、量最高，使其室溫抗拉強度達到了501MPa，屈服強度468MPa，延伸率2.06%顯示出了很高的強度。
　　隨擠壓溫度降低WN77合金的動態(tài)再結(jié)晶比例降低，再結(jié)晶晶粒細化，基面織構(gòu)強度增加，導致350℃擠壓后合金的屈服強度和抗拉強度高于400℃擠壓合金，而延伸率降低。
　　研究了Ni含量為5wt%，Y含量為10wt%和15wt%的WN105和WN155鎂合金的顯微組織和力學性能。這兩種合金的鑄態(tài)顯微組織均由α-Mg、LPSO

5、相、Mg2Ni以及富Y相四種相構(gòu)成。富Y相的形成是由于在這兩種合金中Y/Ni原子比均大于1，而LPSO相Y/Ni原子比接近于1，多余的Y元素以富Y相的形式存在。其中在WN155合金中LPSO內(nèi)部出現(xiàn)類似于WN72的顆粒狀組織，經(jīng)過EDS分析其成分與LPSO相相當可以確定其為富Y相。隨Y含量增加，合金中富Y相以及LPSO相含量增加，α-Mg含量降低。鑄態(tài)WN155合金的室溫屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為82MPa、199MPa和2.22

6、%。之后對于兩種合金進行了均勻化處理并且對于WN105進行了均勻化處理后室溫力學性能比對，發(fā)現(xiàn)均勻化后與鑄態(tài)合金相比抗拉強度和屈服強度分別降低了38MPa和35MPa。延伸率提高了2.13%。這是由于均勻化處理使得合金大塊富Y相部分回熔到基體當中使得α-Mg/LPSO界面結(jié)合程度提高，但部分富Y相析出于準連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相內(nèi)部消耗掉了部分LPSO相故合金強度降低，延伸率提高。
　　均勻化之后研究了Y含量對擠壓態(tài)合金的顯微組織和力學

7、性能的影響，發(fā)現(xiàn)擠壓后合金中準連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相和α-Mg相沿著擠壓方向排列，未回熔的富Y相零散的分布于合金當中。WN155當中基體動態(tài)再結(jié)晶比例較低，大量未動態(tài)再結(jié)晶基體被拉長沿著擠壓方向排列，使得合金的基面織構(gòu)強度較高。在室溫力學性能方面，擠壓態(tài)WN105合金屈服強度301MPa，抗拉強度404MPa，延伸率15.82。WN155合金屈服強度421MPa，抗拉強度528MPa，延伸率4.11%。在WN155超高強度產(chǎn)生的原因是由于在