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、準晶相（I相）等強化相而受到廣泛的關注。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度高達610MPa、延伸率達到5％的LPO相增強Mg97Zn1Y2合金。如此高的室溫屈服強度是商用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)。其高溫屈服強度同樣優(yōu)異，423K時最高可達到510MPa。由于Mg-Zn-Y合金

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

3、鎂區(qū)相平衡進行了實驗測定。結果如下:
　　(1)在Mg-Zn-Y三元系中存在著X、W、Z、I四個三元金屬間化合物，它們均與α-Mg構成相平衡;其中具有強化效果的X相，即LPO相在400℃和500℃為穩(wěn)態(tài)相，而準晶相I相在400℃時穩(wěn)定存在，500℃長時間熱處理后消失，說明其熱力學穩(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Zn/Y比在0.48～0.97范圍內(nèi)時才能獲得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四個三元金屬間化合物，它們與α-Mg的相平衡關系，以及LPO相與準晶相的熱力學穩(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計算相圖比較發(fā)現(xiàn)，LPO相成分區(qū)域與計算結果較為吻合，但計算預測的W相區(qū)和準晶I相區(qū)與實驗結果差別較大;另外實驗結果證明三元化合物Z相亦與α-Mg構成相平衡，而計算相圖中Z相不能與α-Mg構成相平衡;計算結果中YZn2與α-Mg構成相平衡，而實際上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