Zn對(duì)Mg-Gd-Y系合金相平衡的影響.pdf

1、鎂合金因其比強(qiáng)度高、易回收等許多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，引起國(guó)際材料界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究。相圖對(duì)于金屬材料的研究與開(kāi)發(fā)具有非凡的指導(dǎo)意義，通過(guò)相圖可以對(duì)合金中的相組成做出確切的理論說(shuō)明，使得研究者能夠?qū)辖鸬某煞衷O(shè)計(jì)、熱處理工藝的制定等做出合理和正確的判斷。鎂合金的強(qiáng)化行為主要集中在沉淀相強(qiáng)化方面，通過(guò)向純鎂中添加一些金屬元素形成強(qiáng)化相進(jìn)而起到改善各項(xiàng)性能的作用。所以，搞清楚金屬元素對(duì)合金的作用顯得尤為重要，對(duì)

2、其所形成沉淀相的研究也顯得尤為迫切。本文正是針對(duì)這一點(diǎn)切入，用CALPHAD（CALcuation of Phase Diagram）計(jì)算相圖作為指導(dǎo)，向Mg-Gd-Y系合金中添加Zn元素，進(jìn)而研究了Zn對(duì)該合金的主要影響。
　　 本文首先利用Pandat相圖計(jì)算軟件繪制了Mg-Zn、Mg-Gd-Y、Mg-3Gd-3Y-0.5Zr-xZn、Mg-6Gd-3Y-0.5Zr-xZn、Mg-9Gd-3Y-0.5Zr-xZn及Mg-12

3、Gd-3Y-0.5Zr-xZn合金的富鎂區(qū)域相圖，并計(jì)算了各合金相比例隨溫度變化曲線。計(jì)算相圖表明，Zn元素的加入促進(jìn)了Mg24Y5相、MgsGd相的形成，合金液相線溫度逐漸降低，MgZn相比例增大；而隨著Gd含量的增加，促進(jìn)了Mg5Gd相的形成，對(duì)Mg24Y5相、MgZn相影響較小。
　　 在相圖計(jì)算基礎(chǔ)上，采用差示量熱掃描儀（DSC）測(cè)定了幾種鎂合金的相轉(zhuǎn)變溫度（Mg-xGd-3Y（x=3，6，9wt％）、Mg-9Gd-xY

4、（x=1，5，7 wt％）、Mg-3Gd-3Y-xZn-0.5Zr（x=0，1,3，6wt％）和Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr（x=1,3，6wt％））。結(jié)果表明，在簡(jiǎn)單的三元合金中，由于相區(qū)較大，各相轉(zhuǎn)變點(diǎn)間隔較大，且相轉(zhuǎn)變能量波動(dòng)較大，試驗(yàn)測(cè)定值與預(yù)測(cè)值相差不大。當(dāng)合金系多元化后，合金的高溫相變?nèi)钥梢詼y(cè)定，但是，隨著合金相區(qū)增多，一些固相轉(zhuǎn)變中相變潛熱較小，采用差示量熱掃描儀難以準(zhǔn)確測(cè)定相變點(diǎn)。綜合總體試驗(yàn)結(jié)果，表明利用Pa

5、ndat軟件所計(jì)算的合金相圖是可靠的。
　　 最后，利用光學(xué)金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDX）和透射電鏡（TEM）對(duì)部分合金進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證及觀察。結(jié)果表明，MgZn相在鑄態(tài)Mg-Zn二元合金中，主要存在于晶界處，且隨著鋅含量的增加而增加，經(jīng)過(guò)520℃，8h+200℃，168h處理后，含鋅較少的合金晶界處MgZn相基本消失，含鋅量較多時(shí)，晶界處還有一定殘留。在Mg-Gd-Y三元合金中，不論釓還是釔增加，合金中

6、的第二相都增多，鑄態(tài)合金中Mg-Gd相彌散分布，釓含量增多時(shí)會(huì)出現(xiàn)聚集，而Mg-Y相主要沿晶界分布。Gd含量9％以上的合金經(jīng)過(guò)520℃，8h+400℃，168h處理后析出了短棒狀的MgsGd相。對(duì)Mg-3Gd-3Y-xZn-0.5Zr、Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr、Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr和Mg-12Gd-3Y-xZn-0.5Zr四組Zn（x=0，1,3，6 wt％）含量不同的合金進(jìn)行了對(duì)比分析，在鑄態(tài)合金中，第

7、二相都是隨著鋅含量的增加而增加，最后形成網(wǎng)狀沿晶界分布；經(jīng)過(guò)520℃，8h+200℃，168h處理后，第二相普遍有所減少，含鋅量為6％的合金中，除了板條狀的第二相，還產(chǎn)生了顆粒狀的Mg（Zn，Gd，Y）相。隨著Gd和Zn含量的增加，合金中第二相數(shù)量增多，對(duì)合金中晶粒的長(zhǎng)大起到很好的抑制作用，Gd含量的增加對(duì)MgZn相的形成影響較小，而Zn的增加會(huì)促進(jìn)Mg24Y5相、Mg5Gd相的形成，試驗(yàn)很好地驗(yàn)證了這一點(diǎn)，隨著含Zn量的增加，在合金的