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文檔簡介
1、鎂合金是工業(yè)中可選擇的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,且具有優(yōu)良的力學性能,如高比強度和高比剛度,良好的導熱性、阻尼減震性能、電磁屏蔽性能、容易切削加工以及易回收利用等優(yōu)點,被認為是一種有效減輕質(zhì)量、節(jié)約能源、環(huán)境友好、有利于可持續(xù)發(fā)展的理想材料。然而其較低的室溫強度和高溫抗蠕變性能(相對鋁合金)限制了它的廣泛應用。研究表明,稀土元素可以通過固溶強化、析出強化和增強原子間結(jié)合力等途徑改善鎂合金的室溫和高溫性能,Mg-Gd-Y型合金作為新型鎂合金有望
2、得到商業(yè)化應用。
本研究首先用真空電阻爐在低壓氬氣氣氛下熔煉制得Mg-8Gd和Mg-8Gd-5Y兩種合金,對其鑄態(tài)顯微組織和力學性能進行了研究;然后在常壓SF6和Ar聯(lián)合保護下熔煉制得Mg-8Gd-xY(x=0,1,3,5)四種合金,對其顯微組織、力學性能及熱處理行為進行了研究。
通過以上研究,得出以下結(jié)論:
1.真空(低壓)熔煉鎂合金造成鎂的大量蒸發(fā);在1000Pa的氬氣氣氛下熔煉Mg-Gd-
3、Y型合金時,由于蒸發(fā),鎂的損失達到4~5%。熔煉制備Mg-Gd-Y型合金,鑄錠表面氧化隨著Y含量的增加而加重。
2.以真空法和氣體保護法熔煉制備的合金存在差異:
從冶金質(zhì)量來看,真空熔煉工藝制備的合金中夾雜較少;而常壓氣體保護下熔煉制得的合金中存在較多的氧化物夾雜,冶金質(zhì)量較差;這也導致前者方法制備合金的強度、屈強比和塑性高于后者。
從顯微組織來看,真空熔煉工藝制備的Mg-8Gd-5Y合金鑄態(tài)組
4、織中存在針狀的金屬間化合物相Mg24(Y,Gd)5,而氣體保護熔煉工藝制備的Mg-8Gd-5Y合金中的Mg24(Y,Gd)5無明顯的存在形態(tài)。
3.氣體保護熔煉工藝制備的Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金的組織都是由α-Mg固溶體基體、分布在基體中和聚集晶界的富溶質(zhì)相組成;富溶質(zhì)相為金屬間化合物Mg3(Gd,Y)、Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5(Mg-8Gd合金中無此相)。隨著Y含量的增加,在枝晶之間和
5、晶界上的這些富溶質(zhì)相體積分數(shù)增加,并且合金的晶粒減小。
4.Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金的抗拉強度隨著Y含量的增加而增加,在添加1%Y時有最大的延伸率。隨著Y含量的增加,合金的斷裂方式有由解理型斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變的趨勢。
5.Mg-8Gd-(0,1,3,5)Y四種合金經(jīng)過固溶處理,在隨后的250℃等溫時效中都產(chǎn)生了時效硬化效應;隨著合金中Y含量的增加,時效硬化效應愈加明顯;Mg-8Gd-5Y合金
6、經(jīng)過12h時效達到硬度高峰,經(jīng)過TEM分析得知,合金基體中均勻析出稠密的β′相是時效硬化效應的主要因素;β′相以α-Mg的三棱柱面{12 1 0}為慣析面,與鎂基體構(gòu)成共格關(guān)系。
6.Mg-8Gd-(1,3,5)Y三種合金經(jīng)過固溶處理和人工時效,抗拉強度和屈服強度得到了提高,但降低了部分塑性。合金拉伸斷口主要由解理面和韌窩組成,大部分解理面上存在細密、取向一致的撕裂棱,少量的解理面較平滑;合金中均勻析出稠密的細小片狀相β′
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