長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg-GD-Ni合金的研究.pdf

1、作為當(dāng)今世界最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金比強(qiáng)度、比剛度高，在航空航天、汽車等領(lǐng)域已有一定應(yīng)用，但較差的塑性、高溫力學(xué)性能制約了鎂合金的廣泛應(yīng)用。近些年，人們發(fā)現(xiàn)長周期堆垛有序(LPSO)結(jié)構(gòu)相不僅硬度高、彈性模量高，而且熱穩(wěn)定性高，是鎂合金中優(yōu)異的強(qiáng)化相，可大大提高鎂合金的室溫和高溫力學(xué)性能。
　　本文用常規(guī)鑄造法制備了LPSO結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的Mg96Gd3Zn1-xNix(x=0，0.1，0.3，0.5，1)和Mg95.7Gd3Ni1A

2、l0.3Sry(y=0，0.1，0.2，0.3)合金，并對合金進(jìn)行熱處理，探究了Zn、Ni元素參與形成Mg-Gd合金中LPSO相的異同點(diǎn)及原因、Ni部分取代或完全取代Mg96Gd3Zn1合金中的Zn元素對合金的影響，以及Al和Sr元素對Mg96Gd3Ni1合金的組織形貌和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果如下:
　　添加Ni元素不僅可以促使鑄態(tài)Mg-Gd-Zn合金中生成大量LPSO相，還可以大幅度提高鑄態(tài)合金的強(qiáng)度尤其是塑性。鑄態(tài)Mg96G

3、d3Ni1合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率分別達(dá)203 MPa和8.8％，相比Mg96Gd3Zn1合金分別提高了19.7％和63.6％。經(jīng)過固溶處理，Mg-Gd-Zn和Mg-Gd-Zn-Ni合金中均生成大量LPSO相，且LPSO相的成分中Gd與Zn、Ni原子和之比始終基本相同。Mg-Gd-Ni合金中的LPSO相具有較高的熱穩(wěn)定性，在固溶處理時(shí)沒有發(fā)生明顯變化。經(jīng)過時(shí)效處理，所有Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Zn-Ni和Mg-Gd-Ni合金的抗拉強(qiáng)

4、度和伸長率都得到提高。相比Zn元素，Ni對提高時(shí)效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度的幅度較小，但Ni元素可明顯提高鑄態(tài)和時(shí)效態(tài)合金的塑性。
　　在Mg96Gd3Ni1合金中添加0.3 at.％ Al，合金中LPSO相的體積分?jǐn)?shù)明顯提高;合金中的枝晶得到改善，晶粒明顯細(xì)化;合金中生成細(xì)小彌散分布的桿狀和花瓣?duì)頜g-Gd-Ni-Al四元新相，它們的成分分別為Mg73.9Gd9.3Ni8.5Al8.3、Mg44.4Gd16.9Ni16.3Al22.4，

5、花瓣?duì)钕嗑哂刑厥庑蚊?，其花瓣間夾角約為60度，且這些新相具有較高的熱穩(wěn)定性和硬度。
　　添加Sr元素可進(jìn)一步細(xì)化Mg95.7Gd3Ni1Al0.3合金的顯微組織;添加0.1at.％ Sr即可達(dá)到較好的晶粒細(xì)化效果，過量Sr(0.3 at.％)使合金中生成三元Mg-Gd-Sr新相;Sr元素不直接參與桿狀和花瓣?duì)钕嗟纳桑擅黠@促進(jìn)這些相的長大。通過添加0.3 at.％ Al和0.1 at.％ Sr，Mg96Gd3Ni1合金的組織明