Mg-Zn-RE-Zr阻尼鎂合金研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，振動和噪聲的危害日益凸顯。鎂合金具有優(yōu)異的阻尼減振性能和一定的力學(xué)性能，開發(fā)出兼具高強度和高阻尼性能的鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料對于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的輕量化、高強度化和提高其阻尼減振性能具有重大意義。
　　本課題采用復(fù)合稀土強化的方法，設(shè)計出Mg-Zn-Y-Nd-Zr系列鎂合金，系統(tǒng)研究了復(fù)合稀土Y和Nd對該系鎂合金的組織結(jié)構(gòu)、室溫力學(xué)性能和阻尼性能的影響規(guī)律。并在此基礎(chǔ)上研究了Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的熱處理和

2、熱擠壓成形工藝，揭示了熱處理態(tài)和擠壓態(tài)下Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的組織演變、強化機制和阻尼機制。
　　本研究制備了Mg-Zn-Y-Zr和Mg-Zn-Y-Nd-Zr兩種系列鎂合金，并對兩者的微觀組織、力學(xué)性能和阻尼性能進行了對比分析。結(jié)果表明當(dāng)Zn/Y質(zhì)量比為2時，Mg-Zn-Y-Zr合金中會形成I-Mg3YZn6準(zhǔn)晶相和W-Mg3Y2Zn3相。復(fù)合稀土Y和Nd的添加會使Mg-Zn-Y-Zr合金的第二相組成由W相+I相轉(zhuǎn)變成W

3、相，并析出更多的第二相。W相是Mg-Zn-Zr系合金的重要強化相，其含量對合金的力學(xué)性能有較大影響：當(dāng)W相含量為3.4％時，Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金具有最佳力學(xué)能，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別提高至198MPa、118Mpa和18.3%；當(dāng)含量超過3.4%，Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的晶界出現(xiàn)大量粗化的連續(xù)網(wǎng)狀W相，材料的強度和韌性急劇下降。
　　對Mg-2%Zn-0.5%Y-0.5%Nd-0.6%Zr(ZWE2)、M

4、g-3%Zn-0.75%Y-0.75%Nd-0.6%Zr(ZWE3)和Mg-4%Zn-1%Y-1%Nd-0.6%Zr(ZWE4)合金分別進行固溶和時效熱處理，得到了其最佳固溶熱處理工藝：525℃×4h，525℃×8h，525℃×12h。研究表明固溶處理可使添加的合金元素固溶到基體內(nèi)部，相比鑄態(tài)，ZWE3和ZWE4合金的抗拉強度和延伸率得到大幅度提升。在固溶態(tài)合金內(nèi)部析出長桿狀ZnZr相。時效處理后Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金中的相組成

5、以大量彌散析出的納米級β1、β2和Mg12Nd相組成。時效態(tài)ZWE4的抗拉強度、屈服強度和延伸率最高，可達256MPa、148MPa和13.4%。時效態(tài)合金的延伸率形變機制為滑移和孿生混合機制，屬于高延伸率鎂合金。固溶態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金中位錯纏結(jié)和ZnZr相析出，阻尼性能急劇下降。時效態(tài)ZWE3和ZWE4合金存在著板條狀的孿晶結(jié)構(gòu)，阻尼值都大于其相應(yīng)固溶態(tài)的阻尼。孿晶阻尼是鎂合金中新的阻尼機制。
　　最后，對ZWE2

6、合金進行了擠壓成形研究。經(jīng)過熱擠壓后合金發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒尺寸相對鑄態(tài)急劇減小，由101μm變化到6μm以下。在擠壓比為9時，擠壓溫度對合金組織影響不大，由于發(fā)生部分動態(tài)再結(jié)晶，加工硬化作用作用明顯，擠壓態(tài)后合金的屈服強度和抗拉強度最高，但再結(jié)晶不完全導(dǎo)致延伸率明顯惡化。合金在擠壓比為16和25以上進行擠壓后，合金內(nèi)部發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶，結(jié)晶晶粒長大，合金的屈服強度和抗拉強度有所下降，延伸率有所增長。擠壓態(tài)ZWE2合金的最佳擠壓