含長周期結(jié)構(gòu)相鎂合金固溶時(shí)效行為及其性能研究.pdf

1、長周期結(jié)構(gòu)相（LPSO相）作為鎂合金的特殊結(jié)構(gòu)相因其對合金綜合力學(xué)性能提高具有良好的效果而備受關(guān)注；本文通過合金成分設(shè)計(jì)、熱處理等技術(shù)手段對Mg-Zn-Y合金中第二相的尺寸，形態(tài)及分布進(jìn)行控制，以此獲得綜合力學(xué)性能良好的LPSO相增強(qiáng)鎂合金；同時(shí)利用OM，SEM，TEM，XRD及相關(guān)性能測試手段詳細(xì)揭示了固溶時(shí)效處理過程中含LPSO相Mg-Zn-Y合金顯微組織演化情況；并建立了關(guān)于LPSO相的時(shí)效動(dòng)力學(xué)方程。具體研究結(jié)果如下所示：

2、>　　(1) Mg100-3xZnxY2x（X=1.5,1,0.5）鑄態(tài)合金顯微組織均由枝晶狀α-Mg和枝晶間第二相組成。且隨著Zn、Y含量的增加，晶粒尺寸不斷減小。Mg97Zn1Y2合金和Mg98.5Zn0.5Y1合金枝晶間均只存在18R-LPSO相。而在Mg95.5Zn1.5Y3合金枝晶間的第二相由 W相和18R-LPSO相交替組成，且 W相和 LPSO相之間的位向關(guān)系為[111]W//[1120]LPSO。通過差熱分析儀對這三種合

3、金凝固過程分析發(fā)現(xiàn)Mg97Zn1Y2合金以—及Mg98.5Zn0.5Y1合金在640℃時(shí)，α-Mg先形成；隨著溫度下降至550℃時(shí)，晶界處發(fā)生共晶反應(yīng)生成LPSO相。然而對Mg95.5Zn1.5Y3合金而言，當(dāng)溫度繼續(xù)下降至460℃時(shí)，W相將會在晶界處形成。合金顯微組織極大地影響了合金綜合性能。隨著Zn、Y含量不斷增加，合金硬度和強(qiáng)度不斷升高；然而當(dāng)Zn、Y含量較高時(shí)，合金顯微組織中會生成W相。W相對合金的塑性不利，會導(dǎo)致合金塑性下降。

4、
　　(2) Mg95.5Zn1.5Y3合金經(jīng)過520℃固溶處理后，枝晶熔斷，晶粒尺寸增大。晶界處魚骨狀W相大部分被固溶進(jìn)基體，少量殘留的W相以近球狀顆粒存在。由于LPSO相相變溫度比W相相變溫度高，LPSO相在該溫度下只發(fā)生部分固溶。晶界處由連續(xù)脈絡(luò)狀向桿狀轉(zhuǎn)變。固溶溫度過高會導(dǎo)致晶粒尺寸明顯增大，基體內(nèi)部有重熔球的出現(xiàn)，合金處于過燒狀態(tài)。通過硬度測試發(fā)現(xiàn)固溶處理可以很好地提高合金硬度，但是當(dāng)合金處于過燒狀態(tài)時(shí)，合金硬度值略有下

5、降。通過一系列固溶溫度與固溶時(shí)間不同的固溶處理實(shí)驗(yàn)，得出Mg95.5Zn1.5Y3合金的最佳固溶工藝參數(shù)為530℃/6h。
　　(3) Mg95.5Zn1.5Y3合金在時(shí)效過程中，基體內(nèi)首先有少量的層片狀14H-LPSO相析出；隨著時(shí)效時(shí)間推移，基體內(nèi)14H-LPSO相析出的體積分?jǐn)?shù)不斷增加。且14H-LPSO相在溫度場作用下會沿著基面和柱面發(fā)生長大，漸漸粗化?；w內(nèi)14H-LPSO相大量析出可以很好地提高合金的硬度；
　　

6、(4)利用馬基申定則和Avrami動(dòng)力學(xué)方程對Mg95.5Zn1.5Y3合金時(shí)效電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，計(jì)算得該合金的相變動(dòng)力學(xué)方程和電導(dǎo)率方程分別為0.6368f=1-exp(-0.2705t)和0.6368σ=0.000167+0.0832(1-exp(-0.2705t))。通過計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對比發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)方程可以很好的對Mg95.5Zn1.5Y3合金時(shí)效過程進(jìn)行描述。
　　(5)對Mg100-3xZnxY2x(x=1.5,1,0

7、.5)鑄態(tài)合金耐蝕性能及耐蝕機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，Mg97Zn1Y2合金耐蝕性能最好，Mg98.5Zn0.5Y1合金耐蝕性能最差。塊狀魚骨狀W相對合金的耐蝕性能有害，從而使Mg95.5Zn1.5Y3合金耐蝕性能明顯下降；研究發(fā)現(xiàn)Mg95.5Zn1.5Y3合金經(jīng)過固溶處理后，大量的Zn、Y原子固溶進(jìn)了基體中，同時(shí)W相體積分?jǐn)?shù)減少，LPSO桿狀化，合金耐蝕性能提高；利用基體內(nèi)大量析出細(xì)小的14H-LPSO相，短時(shí)間時(shí)效對提高合金耐蝕性能十分有利，但