長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)增強Mg-Zn-Y-Mn合金的研究.pdf

1、近年來，含長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)（LPSO）的Mg-RE-Zn系鎂合金受到了研究者們越來越多的關(guān)注。其中，Mg-Zn-Y系合金微觀組織獨特，并擁有優(yōu)越的力學(xué)性能，尤其是優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，在很大程度上克服了常規(guī)鎂合金塑性和高溫力學(xué)性能差，絕對強度低的缺點，從而進一步擴大了鎂合金在航空航天、3C產(chǎn)品和汽車等工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本文采用常規(guī)鑄造方法，制備出系列Mg-Zn-Y-Mn(-Ca)合金，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、X射線衍射（XRD

2、）、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）等手段對合金的微觀組織進行分析和表征。研究了Zn/Y原子比對Mg-Zn-Y-Mn合金組織演變及力學(xué)性能的影響；Ca元素的添加對合金微觀組織和力學(xué)性能的影響，尤其是Ca在長周期相形成和轉(zhuǎn)化中的作用；通過對合金進行固溶處理，研究合金中LPSO相及W相形貌的轉(zhuǎn)變；并對合金進行正擠壓處理，探索了經(jīng)過擠壓后長周期鎂合金微觀組織的變化，最后對擠壓態(tài)合金進行力學(xué)性能測試。研究得出的結(jié)果如下：

3、>　　Mg94-xZn2.5+xY2.5Mn1合金組織根據(jù)Zn/Y原子比的不同形成不同的Mg-Zn-Y三元相，當(dāng)Zn/Y=1時，合金組織由α-Mg，X相（Mg12YZn，18R-LPSO）和W相（Mg3Zn3Y2）組成，當(dāng)Zn/Y=1.5時，合金組織由α-Mg和W相（Mg3Zn3Y2）組成，當(dāng)Zn/Y>1.5時，合金組織由α-Mg，W相（Mg3Zn3Y2）和I相（Mg3Zn6Y）組成。
　　鑄態(tài)Mg94-xZn2.5Y2.5Mn1

4、Cax合金組織由α-Mg基體，X相（Mg12YZn，18R-LPSO）和W相（Mg3Zn3Y2）組成，元素Ca的加入，可明顯細化合金組織，并顯著促進合金中LPSO相的生成并抑制W相的析出，加入0.34 at.％Ca使長周期強化相的體積分數(shù)由原來的8.9%提高到24.8%，W相由原來的19.4%減少到11.6%，通過組織的優(yōu)化，明顯提高了合金的力學(xué)性能。在固溶處理過程中，合金中的LPSO結(jié)構(gòu)類型會發(fā)生由18R到14H的轉(zhuǎn)化，鑄態(tài)合金中的1

5、8R呈條塊狀分布于晶界處，固溶態(tài)合金中的14H-LPSO結(jié)構(gòu)呈細層片狀分布在基體上。網(wǎng)狀共晶組織在固溶處理過程中得以消除，粗大的魚骨狀W相轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽巛^小的球狀顆粒，并且在基體上呈現(xiàn)均勻分布。LPSO相與W相形貌的轉(zhuǎn)變對合金力學(xué)性能，尤其是塑性起到了顯著的強化效果。
　　合金在正擠壓過程中發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，得到細小的等軸晶，并且形成平行于擠壓方向的基面織構(gòu)。此外，W相被擠碎成小顆粒起到彌散強化的作用，LPSO相在擠壓過程中發(fā)生了小角度