砂型鑄造Mg–4Y–2Nd–1Gd鎂合金微觀組織與力學行為研究.pdf

1、WE系鎂合金由于其良好的高溫力學性能與時效強化效果,在航空、航天等領域具有重要的應用前景。但目前國內(nèi)關于WE系鎂合金的研究較少,更是缺乏 WE43鎂合金在航空航天等工程領域中大型零部件的應用。因此,關于WE43鎂合金組織、性能及熱處理工藝的研究具有十分重要的工程應用價值。
　　本文以Mg-4Y-2Nd-1Gd合金為研究對象,采用光學顯微鏡、差示掃描量熱儀、X射線衍射儀、帶能譜分析的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等分析手段,通過硬度

2、與室溫高溫拉伸試驗,系統(tǒng)地研究了不同熱處理工藝對此合金的顯微組織、力學性能和斷裂行為的影響,同時研究時效析出相結構、形態(tài)、尺寸和分布的演變過程與合金強化機制,重點討論了析出相對合金力學性能與斷裂行為的影響。
　　研究結果表明:Mg-4Y-2Nd-1Gd合金鑄態(tài)組織主要由α-Mg基體、共晶第二相Mg24Y5、少量的方塊相組成;固溶態(tài)組織由α-Mg過飽和固溶體與方塊相組成。
　　合金峰值時效的強度隨著時效溫度的提高不斷下降,而延

3、伸率不斷增加。綜合考慮強度、塑性與工業(yè)應用,525℃×8 h+225℃×16 h為最優(yōu)的熱處理條件,此時合金屈服強度、抗拉強度、延伸率分別為:180MPa、297MPa、7.4％。
　　合金析出相TEM分析結果表明:合金在時效溫度為200℃的三個時效條件(8h、136h、512h)的主要析出相均為β′′與β′析出相。在225℃/16h時效后的主要析出相為分布均勻、致密的β′′與β′析出相;在250℃/12h時效后,合金中主要析出相

4、為β1與β析出相。此外,200℃時效析出時晶界結構的演變包括同時進行的兩個過程:晶界相的析出和晶界兩側無析出區(qū)的形成,兩者尺寸均隨著時效時間的延長增大。同時在時效后的合金中發(fā)現(xiàn)曲率較大的晶界附近有更寬的無析出區(qū)。
　　分布均勻、致密的、呈薄板狀分布的β′′與β′相是Mg-4Y-2Nd-1Gd合金最為理想的強化相。同時,析出相的密度、分布、與基體共格程度對此合金的強度影響最大。兩個因素導致合金高溫拉伸過程中隨著拉伸溫度的上升,強度急

5、劇下降而延伸率不斷提高:1、臨界分切應力較低的非基面滑移被激活,同時也促進了晶界滑移;2、高溫拉伸加速了β′→β1→β的轉變。
　　不同熱處理狀態(tài)的合金表現(xiàn)出不同的斷裂方式。鑄態(tài)、T4合金的斷裂方式分別為準解理斷裂與穿晶解理斷裂。合金在200℃時效時,其SEM斷口組織隨著時效時間的延長而顯示出越為明顯的沿晶斷裂特征。200℃/136h、200℃/512h、225℃/16h時效后的合金室溫拉伸斷裂方式為沿晶穿晶混合型斷裂。結合析出相