超聲處理對mg6gd3y0.4zr2zn鎂合金組織性能及固溶工藝影響研究

1、 超聲處理對 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn 鎂合金組織性能及固溶工藝影響研究 重慶大學碩士學位論文 （學術學位） 學生姓名：向軍軍 指導教師：薛寒松 副教授 專 業(yè)：材料加工工程 學科門類：工 學 重慶大學材料科學與工程學院 二 O 一三年五月 中文摘要 I 摘 要 高強 Mg-RE 系鎂合金較其他系鎂合金具有較好的綜合力學性能。但由于高強Mg-RE 系鎂合金往往稀土元素（如：Gd、Y、Nd 等）的總含量較高，

2、凝固過程中第二相較多，熔點較高，且分布不均。這不僅影響到合金的鑄態(tài)力學性能，也為后續(xù)的熱處理帶來了不便。稀土鎂合金成本較高也限制了其應用范圍。研究表明：機械振動、超聲波等對鋁合金、鋼熔體處理后，能夠細化合金鑄態(tài)組織、均勻化組織、改善鑄造缺陷、降低偏析。 本文以 Mg-RE 系鎂合金中的 Mg-Gd-Y-Zr-Zn 合金為研究基礎， 選取前期研究中性能較優(yōu) Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn 作為實驗合金， 采用不同方式對合金熔體進

3、行處理，探討的合金熔體處理對合金組織、力學性能以及后續(xù)熱處理工藝及組織的影響。實驗對金屬熔體進行機械振動、半固態(tài)攪拌、超聲波等方法處理，采用金屬模鑄法制備金屬鑄錠。采用 X 射線熒光光譜(XRF)、光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X 射線衍射分析(XRD)等分析手段，通過室溫拉伸性能，較系統(tǒng)地研究了 Mg-Gd-Y-Zr-Zn 合金熔體處理對合金組織及力學性能的影響；對合金進行固溶工藝優(yōu)化，探討超聲波熔體處理

4、后對合金固溶工藝的影響，為熔體處理在稀土鎂合金的應用提供一定的理論和實踐依據(jù)。研究主要結果如下： 1. Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn 鑄態(tài)合金主要由 α-Mg，Mg24(GdYZn)5 以及 Mg12ZnY相組成。合金鑄態(tài)組織基體晶粒粗大，第二相分布很不均勻。通過對合金熔體進行不同的處理，起到了不同的效果，其中超聲波處理后合金基體晶粒得到明顯細化，第二相分布均勻且彌散。 2. 對合金試樣進行室溫拉伸結果顯示：鑄態(tài) Mg-6Gd

5、-3Y-0.4Zr-2Zn 合金熔體未處理時延伸率為 2.8%，抗拉強度為 150Mpa；半固態(tài)攪拌后合金力學性能下降，認為與氧化夾雜物增多有關；合金熔體經(jīng)超聲波處理后具有最好的力學性能，其抗拉強度達到 195Mpa，延伸率為 3.9％；超聲波熔體處理在提高合金抗拉強度的同時合金延伸率也得到提高。 3. 對 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn 合金熔體進行超聲處理能夠提高合金元素 Gd、Y和 Zn 的晶內相對固溶度，Gd、Y 和 Z

6、n 的晶內相對固溶度分別從 54.6％、62.8％和 48.6％提高到 64.0％、89.4％和 51.9％；合金晶內偏析程度明顯得以改善。 4. 對 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn 合金進行固溶工藝優(yōu)化，本實驗條件下確定其最佳的固溶工藝為 510℃× 12h；該合金中 Mg12ZnY 相屬于高熔點相，一般很難通過固溶處理將其固溶入鎂基體，超聲處理能夠明顯細化該相及改善該相的分布狀況；超聲波熔體處理后，在相同溫度下進行