Mg-Gd-Sr-Ca系鎂合金組織和性能控制的基礎(chǔ)研究.pdf

1、鎂合金作為輕質(zhì)工程結(jié)構(gòu)材料,在汽車、航空航天和其它領(lǐng)域應用前景廣闊,然而,現(xiàn)有鎂合金的高溫力學性能還難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要,因此,有必要研究開發(fā)出高性能低成本的新型耐熱鎂合金。Mg-Gd系稀土高強鎂合金由于其高溫蠕變性能好和強度高等優(yōu)點,已經(jīng)得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注和高度重視。目前,國內(nèi)外對于Mg-Gd系高強耐熱鎂合金的研究開發(fā)多集中在Mg-Gd-Y等高成本的合金系上,而對于低成本的 Mg-Gd-Sr/Ca系鎂合金的研究則基本上還沒有涉及

2、。因此,針對低成本Mg-Gd-Sr/Ca基鎂合金的組織和性能控制展開了基礎(chǔ)研究,對于低成本 Mg-Gd系高強耐熱鎂合金的開發(fā)以及擴大其應用具有非常重要的理論指導意義和實際應用價值。
　　本文以所設(shè)計的Mg-5Gd-2Sr/1.5Ca-0.25Mn(wt％)鎂合金為研究對象,利用光學顯微鏡、差熱分析、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、拉伸性能測試等手段,主要研究了Zr、Ca和/或Sr微合金化及熱處理對Mg-5Gd-2Sr/1.5Ca-0

3、.25Mn鎂合金顯微組織和室溫抗拉性能的影響,并得到了以下主要研究結(jié)果:
　　1)Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn試驗鎂合金的鑄態(tài)組織主要由α-Mg、Mg5Gd和Mg17Sr2三種相組成,單獨和/或混合添加0.6wt%Zr、0.3wt%Ca到 Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn鎂合金中,鑄態(tài)合金組織中合金相類型沒有發(fā)生變化,但鑄態(tài)合金晶粒被細化了,其中以混合添加0.6wt%Zr+0.3wt%Ca的細化效果最好,其次依次是單獨添加

4、0.3wt%Ca和0.6wt%Zr。
　　2)單獨和/或混合添加0.6wt%Zr、0.3wt%Ca對Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn試驗鎂合金的室溫抗拉性能存在一定的影響。分別添加0.6wt%Zr、0.3wt%Ca和0.6wt%Zr+0.3wt%Ca到 Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn鎂合金中后,各試驗合金的鑄態(tài)抗拉強度和延伸率逐漸降低而鑄態(tài)屈服強度卻逐漸增加。同時,T5(225℃×45h+空冷)熱處理可使Mg-5Gd-2Sr

5、-0.25Mn系試驗鎂合金的抗拉強度和屈服強度得到一定的改善,但合金的延伸率在T5處理后稍有下降。進一步,在T5處理時間保持45 h不變條件下,隨著T5處理溫度從225℃增加到275℃,Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn試驗鎂合金的抗拉強度和屈服強度逐漸增加,而延伸率則逐漸減小。此外,分別添加0.6wt%Zr、0.3wt%Ca和0.6wt%Zr+0.3wt%Ca對Mg-5Gd-2Sr-0.25Mn試驗鎂合金T5處理后抗拉性能的影響與其對

6、合金鑄態(tài)抗拉性能的影響類似。
　　3)Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn試驗鎂合金的鑄態(tài)組織主要由α-Mg、Mg5Gd和Mg2Ca三種相組成,單獨和/或混合添加0.6wt%Zr、0.15wt%Sr到Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn鎂合金中,鑄態(tài)合金組織中合金相類型沒有發(fā)生變化。然而,單獨和/或混合添加0.6wt%Zr、0.15wt%Sr對Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn鎂合金的晶粒大小影響明顯:單獨添加0.6wt%

7、Zr和0.15wt%Sr可分別使試驗合金的晶粒細化和粗化,而混合添加0.6wt%Zr+0.15wt%Sr對合金晶粒的細化作用不顯著。
　　4)單獨和/或混合添加0.6wt%Zr、0.15wt%Sr對Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn試驗鎂合金的室溫抗拉性能存在不同的影響。分別添加0.6wt%Zr和0.6wt%Zr+0.15wt%Sr可使試驗合金的抗拉強度和屈服強度增加,但不利于合金的延伸率,而添加0.15wt%Sr雖然有利于試

8、驗合金的延伸率,但會降低合金的抗拉強度和屈服強度。同時,T5(225℃×45h+空冷)熱處理可使Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn試驗鎂合金的抗拉強度和屈服強度得到一定的改善,但合金的延伸率在 T5處理后稍有下降。進一步,在 T5處理時間保持45 h不變條件下,隨著T5處理溫度從225℃增加到275℃,Mg-5Gd-1.5Ca-0.25Mn試驗鎂合金的抗拉強度和屈服強度逐漸增加,而延伸率則逐漸減小。此外,分別添加0.6wt%Zr、0