Mg-Gd-Y-Zr鑄造耐熱鎂合金組織、性能及其蠕變行為的研究.pdf

1、本文通過(guò)擠壓鑄造的方法制備了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)鎂合金活塞,分別從活塞頂部和活塞裙部取樣,研究了其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,同時(shí)分別研究了活塞的拉伸蠕變性能和壓縮蠕變性能;另外澆鑄了Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103)鎂合金鑄錠,研究了其組織結(jié)構(gòu),同時(shí)分別研究了其壓縮蠕變性能和壓入蠕變性能。
　　鑄態(tài)(F態(tài)) GW91活塞組織由基體a-Mg相和沿晶網(wǎng)狀分布共晶相Mg24(GdY)5組成;固溶處理后(T4態(tài)

2、),共晶相完全固溶到基體中,晶內(nèi)和晶界處析出方塊相 Mg5(GdY);時(shí)效處理后(T6態(tài)),晶內(nèi)均勻析出細(xì)小的亞穩(wěn)態(tài)b￠(Mg3-5RE)相和1b(Mg3-5RE)相,方塊相仍然存在于晶界和晶內(nèi)。T6態(tài)活塞頂部組織不均勻,平均晶粒尺寸為140μm,大于活塞裙部平均晶粒尺寸80μm。
　　對(duì)活塞力學(xué)性能研究表明,隨著溫度的增加,活塞拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度同時(shí)降低,斷后伸長(zhǎng)率增加;當(dāng)溫度低于300℃時(shí),強(qiáng)度降低緩慢;活塞頂部及裙部室溫拉伸

3、強(qiáng)度分別為238MPa、255MPa,斷后伸長(zhǎng)率分別為16％、14%;溫度為300℃時(shí),活塞頂部及裙部拉伸強(qiáng)度仍然分別達(dá)到210MPa、223MPa,斷后伸長(zhǎng)率分別為22%、27%;活塞相同部位壓縮屈服強(qiáng)度大于拉伸屈服強(qiáng)度,拉伸變形后晶粒變形大但孿晶數(shù)量少,壓縮變形后晶粒變形小但孿晶數(shù)量多,密排六方的鎂合金在壓應(yīng)力下更容易產(chǎn)生孿晶和壓應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)較拉應(yīng)力大可能是造成拉壓不對(duì)稱性的主要原因。
　　進(jìn)一步研究活塞蠕變性能表明,溫度

4、和應(yīng)力是影響 GW91活塞拉伸蠕變和壓縮蠕變的重要因素,溫度越高應(yīng)力越大,穩(wěn)態(tài)蠕變速率越大;溫度對(duì)蠕變后組織影響顯著,溫度越高,蠕變后晶粒越大,晶內(nèi)b相越容易析出;應(yīng)力對(duì)蠕變后組織影響不明顯,但應(yīng)力影響蠕變變形和裂紋的形成。
　　活塞拉伸蠕變時(shí),200℃/50-120MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要為晶界滑移機(jī)制;250℃/50-120MPa和300℃/50-80MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要為位錯(cuò)攀移機(jī)制;300℃/120MPa時(shí),蠕變機(jī)制主

5、要為交滑移機(jī)制;修改后的Monkman-Grant關(guān)系能更好地描述穩(wěn)態(tài)蠕變速率和蠕變斷裂時(shí)間的關(guān)系,蠕變斷裂斷口為脆性斷口;壓縮蠕變時(shí),200℃/50-120MPa和250℃/50-80MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要為晶界滑移,250℃/120MPa和300℃/50-120MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要以位錯(cuò)攀移機(jī)制為主;蠕變具有拉壓不對(duì)稱性,這種拉壓不對(duì)稱性可能與拉壓應(yīng)力對(duì)b相的析出影響不同有關(guān)。
　　同時(shí)對(duì) GW103合金蠕變性能研究表明

6、,溫度和應(yīng)力是影響 GW103合金壓縮蠕變和壓入蠕變的一個(gè)重要因素,溫度越高應(yīng)力越大,穩(wěn)態(tài)蠕變速率越大;溫度對(duì)蠕變后組織影響顯著,溫度越高,蠕變后晶粒越大,越有利于晶內(nèi)b相的析出;應(yīng)力對(duì)蠕變后組織影響不明顯,但應(yīng)力影響蠕變變形和裂紋的形成。
　　GW103合金壓縮蠕變時(shí),300℃/50-120MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要為位錯(cuò)攀移機(jī)制;250-300℃/120-150MPa區(qū)間,蠕變機(jī)制主要為交滑移機(jī)制;壓入蠕變時(shí),250℃/120-