固溶處理對AZ31-xGd合金顯微組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂合金因密度小，比強(qiáng)度高，切削加工性能好而且易于回收再利用，在當(dāng)今資源和能源緊缺的環(huán)境下備受汽車行業(yè)、航空航天業(yè)的關(guān)注。AZ31鎂合金作為變形鎂合金的代表，成為鎂合金研究者的重點(diǎn)研究對象。然而，由于AZ31鎂合金的絕對強(qiáng)度小，大大限制了其工業(yè)化應(yīng)用范圍。目前，可以有效提高AZ31變形鎂合金強(qiáng)度的方法主要有兩種，其一為合金化，其二為形變熱處理。
　　本研究在Ar氣的保護(hù)下于井式電阻爐中熔煉制備出含不同Gd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的AZ31鎂合金。利

2、用OM，SEM，EDS以及XRD等檢測儀器對
　　AZ31-xGd(x=4.83,4.15,3.52,3.25)合金中的相成分，顯微形貌進(jìn)行了表征。本文首先研究了添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.83％的Gd元素對AZ31鎂合金顯微組織的影響；然后對AZ31-4.83Gd（AZG315）合金在540℃進(jìn)行不同時間的固溶處理，研究固溶處理過程中AZG315合金第二相形貌演變規(guī)律，由此提出“擴(kuò)散長大”模型，并計(jì)算得540℃時Gd原子在固相之間的擴(kuò)散系

3、數(shù)，最終確定AZ31-xGd合金的固溶處理時間；其次，本文還探究了相同固溶處理工藝下，AZ31-xGd合金顯微組織和力學(xué)性能變化的規(guī)律。
　　本研究得出了以下結(jié)論：
　　1.向AZ31鎂合金中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.83%的稀土Gd元素可以有效抑制基體中沿晶界分布的Mg17Al12共晶相形成。
　　2.在精煉過程中Gd元素和Al元素首先固溶至基體中。當(dāng)基體晶粒以樹枝狀生長時，由于固液界面前沿導(dǎo)致溶質(zhì)原子的偏聚使得Al2Gd相

4、形核并長大。
　　3.鑄態(tài)AZG315合金中第二相Al2Gd呈針狀片層分布在晶間，這主要是因?yàn)锳l原子和Gd原子的定向擴(kuò)散所導(dǎo)致的。
　　4.通過室溫鍛造結(jié)果證明：AZG315鎂合金中第二相Al2Gd形貌的變化必須在溫度的激勵下進(jìn)行。540℃固溶處理時Gd原子的擴(kuò)散系數(shù)為105.06nm2/s，進(jìn)行6h固溶處理后，晶間Al2Gd相的厚度將保持不變。
　　5.AZG315鎂合金在540℃進(jìn)行固溶處理時，其內(nèi)Al2Gd相形

5、貌的演變符合 Ostwald Ripening Theory。
　　6.室溫下固溶處理后AZG315鎂合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率分別為：135MPa、244.29Mpa、10.93%比相同狀態(tài)下AZ31變形鎂合金對應(yīng)力學(xué)指標(biāo)同比提高123.95%、59.89%、2.34%。
　　7.當(dāng)Gd元素的添加量小于4.83mass%時，Al2Gd相的形成和形貌不僅受到稀土添加量影響而且與合金中Al/Gd原子比的大小有關(guān)。