Mg-Zn-RE(RE=Y,Gd)合金長周期有序相(LPO)相平衡的研究.pdf

1、Mg-Zn-RE鎂合金由于存在長周期有序(LPO)相、準(zhǔn)晶相（I相）等強(qiáng)化相而受到廣泛的關(guān)注。2001年，Kawamura等通過快速凝固粉末冶金方法制備出室溫下屈服強(qiáng)度高達(dá)610MPa、延伸率達(dá)到5％的LPO相增強(qiáng)Mg97Zn1Y2合金。如此高的室溫屈服強(qiáng)度是商用AZ91-T6合金的4倍，也高于其他商用鈦合金(Ti-6Al-4V)和鋁合金(7075-T6)。其高溫屈服強(qiáng)度同樣優(yōu)異，423K時(shí)最高可達(dá)到510MPa。由于Mg-Zn-Y合金

2、優(yōu)良的力學(xué)性能，人們開始對(duì)Mg-Zn-Y合金的制備、組織結(jié)構(gòu)和性能展開大規(guī)模的研究，但研究中缺乏對(duì)合金相平衡的了解，限制了合金的開發(fā)。本論文將通過實(shí)驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究Mg-Zn-Y和Mg-Zn-Gd三元系富鎂區(qū)域的相平衡關(guān)系，研究結(jié)果將為LPO鎂合金成分設(shè)計(jì)提供切實(shí)可靠的理論依據(jù)，同時(shí)也為鎂合金中Zn、Y、Gd合金化提供理論指導(dǎo)。
　　本研究采用掃描電鏡和X-射線分析方法，對(duì)Mg-Zn-Y和Mg-Zn-Gd三元系400℃和500℃富

3、鎂區(qū)相平衡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測定。結(jié)果如下:
　　(1)在Mg-Zn-Y三元系中存在著X、W、Z、I四個(gè)三元金屬間化合物，它們均與α-Mg構(gòu)成相平衡;其中具有強(qiáng)化效果的X相，即LPO相在400℃和500℃為穩(wěn)態(tài)相，而準(zhǔn)晶相I相在400℃時(shí)穩(wěn)定存在，500℃長時(shí)間熱處理后消失，說明其熱力學(xué)穩(wěn)定性次于LPO相。
　　(2)確定了上述三元金屬間化合物的成分范圍，特別是Zn、Y在LPO相中的固溶度，為4.1～5.35 at％ Zn、5.5～

4、8.5 at％Y，因此只有當(dāng)Zn/Y比在0.48～0.97范圍內(nèi)時(shí)才能獲得α-Mg+LPO兩相LPO鎂合金;Zn/Y比增大，將析出脆性的W相，而Zn/Y比減小，析出Mg24Y5。
　　(3)在Mg-Zn-Gd三元系中同樣存在著X、W、Z、I四個(gè)三元金屬間化合物，它們與α-Mg的相平衡關(guān)系，以及LPO相與準(zhǔn)晶相的熱力學(xué)穩(wěn)定性都與Mg-Zn-Y體系相似;Mg-Zn-Gd系LPO鎂合金理想的Zn/Gd比在0.42～0.64范圍內(nèi)。Zn/

5、Gd比增大，析出W相，而Zn/Gd比減小，析出Mg5Gd。
　　(4)與早期Mg-Zn-Y計(jì)算相圖比較發(fā)現(xiàn)，LPO相成分區(qū)域與計(jì)算結(jié)果較為吻合，但計(jì)算預(yù)測的W相區(qū)和準(zhǔn)晶I相區(qū)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別較大;另外實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明三元化合物Z相亦與α-Mg構(gòu)成相平衡，而計(jì)算相圖中Z相不能與α-Mg構(gòu)成相平衡;計(jì)算結(jié)果中YZn2與α-Mg構(gòu)成相平衡，而實(shí)際上YZn2相不能在Mg基體中析出。
　　(5) Mg-Zn-Y和Mg-Zn-Gd鑄態(tài)合金中均